庆阳市雨洪径流集蓄利用的实践

庆阳市是黄土高原地区董志塬上的一座新兴城市,随着城乡一体化的推进,城市规模扩大,地面硬化面积增加,为控制城市水土流失而兴建雨洪径流集蓄利用工程是一种可行的方法。通过对近年来庆阳市在雨洪径流集蓄利用方面的实践进行分析可知,庆阳市的五湖工程,尤其是已建成的天湖工程在变雨洪危害为雨洪资源,促进旱塬城市经济、社会可持续发展方面具有广阔的应用前景。     

扫描电镜和响应面优化雨生红球藻破壁萃取虾青素的工艺研究

为了充分利用雨生红球藻这一微藻资源,研究虾青素低温抗氧化的萃取技术。本文利用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)研究了雨生红球藻粉超微粉碎后细胞壁的结构变化,确认破壁的最佳条件。采用超临界CO2对其进行萃取,运用响应面法(response surface methodology,RSM)优化萃取工艺条件,并对萃取后的精油逐个进行GC-MS分析其脂肪酸成分。结果表明最佳工艺条件为:原料粒度60目,萃取压力42 MPa,萃取温度47℃,萃取时间120 min,液固比1.6,在此条件下,虾青素在藻粉中的提取率可达1.23%,在萃取物中提取率为4.84%。然后将响应面不同条件得到的萃取物进行GC-MS分析,可知当压力40MPa,温度55℃,液固比为1,不饱和脂肪酸(UFA)含量最高为155.1 mg·g-1;当压力45MPa,温度45℃,液固比为2,多不饱和脂肪(PUFA)含量最高为132.05 mg·g-1。     

浑河上游典型水源涵养林降雨再分配过程

为明确浑河上游典型水源涵养林的降雨再分配过程,以浑河上游地区5种典型水源涵养林(红松人工林、落叶松人工林、红松混交林、落叶松混交林、阔叶混交林)为研究对象,应用自记式观测记录仪,分析不同林型林冠层对降水再分配过程(穿透雨、树干茎流、林冠截留)的影响。结果表明:各林型穿透雨量(率)、树干茎流量(率)、林冠截留量均随林外降雨量增加而增大;穿透雨量、树干茎流量、林冠截留量均与林外降雨量呈显著的线性正相关;各林型穿透雨率、树干茎流率与林外降雨量呈显著的对数函数关系;红松混交林、落叶松混交林的树干茎流率(32.12%,15.44%)均高于阔叶混交林与红松、落叶松人工林,红松、落叶松人工林的林冠截留能力(80.66%,77.47%)高于阔叶混交林、针阔混交林。该结果为浑河上游地区水源涵养林的最优空间结构配置与经营管理提供科学依据。     

黄土高原肥水坑施技术下苹果树根系及土壤水分布

为了解黄土丘陵区雨养条件下山地老果园布设肥水坑(water-wertilizer pit,WFP)技术对红富士老果树(Malus pumila Mill)根系及土壤水分空间分布特征的影响,以无肥水坑处理为对照(CK),利用管式TDR系统监测0~300 cm土层土壤含水率,利用根钻法获得21a生旱地果园0~300 cm土层的根系干质量密度。结果表明:WFP能够显著增加果园含水率低值区间(≥40~80 cm土层)土壤含水率,WFP60(60 cm坑深)处理土壤平均含水率增量(145.4%)最显著。WFP40(40 cm坑深)根际土壤湿润区主要集中在≥40~100cm土层,WFP60在≥20~140 cm土层,WFP80(80 cm坑深)主要集中在深层土壤≥140 cm土层。在0~200cm试验土层,WFP60处理土壤多次平均含水率值都最高,为11.02%,依次为WFP40(10.67%)和WFP80(9.80%)。总根系质量密度WFP60处理最大(594.76 g/m3),WFP40(579.08 g/m3)和WFP80(491.82 g/m3)次之,CK最小(372.12 g/m3)。根系在0~100、≥100~200和≥200~300 cm土层中的分配比例为:CK(69.88%、13.74%和16.38)、WFP40(66.04%、14.26%和19.70%)、WFP60(70.35%、24.08%和5.58%)和WFP80(46.54%、15.04%和38.42%),其根系分布与水分分布正相关。该研究表明WFP能够显著改变土壤水分在不同土层深度的分布,坑深越大向下湿润的土体范围也越深;从而显著促进果树根系的生长和根系在不同湿润土层的分配比例关系。总体而言,WFP60处理效果显著好于WFP40和WFP80处理。研究结果将对黄土高原旱地果园集雨和灌溉制度的制定和肥水坑技术的推广提供参考。     

耕作方式对豫南雨养区土壤微环境及冬小麦产量的影响

针对豫南雨养农业区降水基本满足作物生长需求但年内和年际间分配不均、土壤耕性差的生态实际,为解决小麦播种期和冬春干旱以及改善耕层水、肥、气、热等因子提供理论依据。于2007—2015年,在豫南雨养农业区进行了连续9a的大田定位试验,研究了不同耕作模式对小麦生长季土壤水分、容重、温度及冬小麦产量的影响。试验共设置6个处理:T1(传统翻耕)、T2(不覆盖/不深松+覆盖/免耕)、T3(覆盖/不深松+不覆盖/免耕)、T4(不覆盖/深松+不覆盖/免耕)、T5(覆盖/深松+覆盖/免耕)以及T6(不覆盖/不深松+还田/旋耕)。结果表明,(覆盖/深松+覆盖/免耕)T5可以有效提高小麦播种期0~40cm土层的含水量,为麦播提供较好的水分基础,不同耕作方式处理对冬小麦越冬期和返青期土壤日平均温度影响较小,不足以对冬小麦发育进程产生影响。(覆盖/深松+覆盖/免耕)T5能够有效降低耕层0~20cm和0~40cm的土壤容重。覆盖/深松+覆盖/免耕处理的前3a,冬小麦产量较对照有所降低,从第4年开始较对照增产,2011—2015年增产幅度分别为2.02%、2.83%、10.93%、5.88%、1.97%。以上结果表明,通过T5(覆盖/深松+覆盖/免耕)的简耕覆盖技术可以有效利用降水资源、培肥地力,提高产量,具有节本增效的作用。     

榆次区“20150731-0803”暴雨洪水分析

2015年7月31日至8月3日,榆次区连续发生3次短历时、强降雨过程,暴雨笼罩范围及暴雨中心均位于山丘区,最大10 min、60 min及24 h时段降水量创历史最高,洪水进城,街道淹没,损失惨重。通过对暴雨洪水的调查分析,提出了加强湿地蓄洪区管理、河道清障、搞好上游山区的水土保持综合治理等防洪建议。     

第三章 建设雨养生态农业的理论基石

鉴于“石油农业”的弊端,国外有识之士都在关心未来农业向何处去？并展开了一场“有机农业”与“无机农业”的大论战。目前,“有机农业”的呼声虽高,但仔细查究,美国和西欧的有机农户仅占1％,与无机农户相比,能量消耗虽然减少不少,介农作物单产也降低很多（详见表3-1）。     

堆土容重与土壤侵蚀量关系及其在水土流失监测中的应用设想

开发建设项目中临时或永久弃土场是水土流失产生较为集中的区域。根据弃渣场堆土边坡水土流失发生机理,通过人工模拟降雨试验研究堆土容重变化与土壤侵蚀量的关系,进而探讨通过测定容重精准监测土壤侵蚀量方法的可行性。SPSS相关性分析结果表明,容重和土壤侵蚀量呈极显著负相关,随着容重增大,土壤侵蚀量呈明显减少趋势,且这种相关性的存在并不受雨强和堆积体坡度这两个因素影响。利用数据分析方法,建立了容重与土壤侵蚀量的关系模型。但是要利用这种方法监测开发建设项目土壤侵蚀量还需要进行大量试验,这是今后研究的重点。     

1822号“山竹”台风对广东省降雨侵蚀力的影响

[目的]探讨台风强降雨对降雨侵蚀力的影响,为土壤侵蚀的预测预防与治理提供一定的依据。[方法]利用2018年"山竹"台风登陆广东省带来的强降雨,以小时降雨侵蚀力模型为基础,计算"山竹"台风期间广东省降雨侵蚀力及时空分布。[结果]①广东省降雨侵蚀力与台风路径相关,在2018年9月15日粤东地区降雨侵蚀力最大,而16日与17日在粤西地区的降雨侵蚀最大;②山竹台风期间,广东省降雨侵蚀力呈现以阳春市为中心,向两侧降低,特别是在粤北和粤东地区的降雨侵蚀力最低;③降雨量大的站点,降雨侵蚀力也较大,但并不是一一对应的关系,雨强与降雨动能也是影响降雨侵蚀力的重要因素。[结论]台风带来的强降雨影响广东省15—17日降雨侵蚀力分布,台风移动路径决定降雨侵蚀力的大小。     

雨强对华北土石山区坡面侵蚀及其颗粒富集过程的影响

为研究雨强对华北土石山区坡面侵蚀过程和泥沙颗粒分布规律的影响,采用室内人工模拟降雨试验,以华北土石山区2种典型土壤为研究对象,在4种雨强(30,60,90,120mm/h)条件下,分析了径流的变化过程和侵蚀泥沙的颗粒组成及其颗粒富集率的变化规律。结果表明:(1)随着雨强从30mm/h增大至120mm/h,黄土性褐土和石灰性褐土的产流时间均逐渐减小,分别缩短了79%和85%;(2)在60,90,120mm/h雨强条件下,黄土性褐土的径流强度和泥沙浓度均随降雨时间先减小后增大,而后趋于稳定状态,石灰性褐土仅在120mm/h雨强条件下出现相似规律;(3)当雨强从30mm/h增大至120mm/h,黄土性褐土泥沙流失朝粗颗粒化发展,侵蚀泥沙的砂粒和粗粉粒含量分别增加了86%和21%,而石灰性褐土的变化不明显;(4)在降雨初始阶段,粒径较小的黏粒和细粉粒明显富集,而粒径较大的粗粉粒和砂粒不易流失,但随着降雨历时的延长,不同粒径泥沙颗粒的富集率趋于1,这种现象在大雨强下表现得尤为明显。