黄土高塬沟壑区两种乔木林土壤水分平衡的模拟

为了了解黄土高塬沟壑区不同乔木林的耗水规律,利用长期定位试验资料和Hydrus-1D模型详细研究了两种乔木林(侧柏林,刺槐林)的土壤水分动态变化及水量平衡各要素的差异。结果表明:结合优化的水力参数,Hydrus-1D模型能准确地模拟两种乔木林地土壤水分动态,模拟值与实测值均方根误差在0.018~0.029cm3/cm3之间,相对平均绝对误差在9.8%~12.5%之间;水分平衡各要素受气候和植物类型影响,蒸散量是水平衡中的主要支出项,侧柏林蒸散量占同期降水量的83.4%~108.4%,刺槐林蒸散量占同期降水量的75.9%~96.2%,生长季内刺槐林土壤储水量始终大于侧柏林。     

不同土地利用方式下表层土壤稳定入渗速率的时间变化

[目的]研究土壤稳定入渗速率(f_c)的时间变化规律对土壤剖面水分运动和溶质运移的影响,为流域水文循环模型研究提供理论支持。[方法]以中国科学院长武黄土高原农业生态试验站附近典型的土地利用类型为研究对象,利用双环入渗法采集玉米地、苹果园和刺槐林地2021年4—10月的f_c值。[结果](1)f_c值空间分布的最大相关距离是7.12 m;(2)土壤容重与f_c值呈显著负相关,而土壤初始含水量与f_c值无显著相关性(p>0.05);(3)4—5月各土地利用类型的f_c值随时间增加而增加;6—10月,各土地利用类型的f_c值随时间的变化特征存在差异,表现为玉米地随时间的增加先增加后下降,苹果园随时间的增加而增大,刺槐林随时间的增加先增大后趋于稳定。方差分析表明,不同土地利用类型的f_c值受时间影响显著(p<0.05)。[结论]观测期内,受耕作、降雨、根系活动与土壤干湿交替变化以及枯枝落叶层的影响,不同土地利用方式下f     

两种土壤水分特征曲线间接推求方法对黄土的适应性评价

土壤水分特征曲线(SWCC)是模拟土壤水分运动和溶质运移的一个重要参数,利用十壤的基本物理性质来间接推求SWCC的方法已经成为当今土壤物理学领域的研究热点.为了比较两种SWCC间接推求方法——Arya-Paris物理经验方法(简称AP方法)和Tyler-Wheatcraft分形几何方法(简称TW方法)对黄土的适应性,该文分析了黄土高原296组土壤颗粒分布、容重和水分特征曲线等资料,利用简化的Fredlund(Fred3P)模型模拟得到连续的十壤颗粒分布曲线,然后应用AP和TW方法预测出相应吸力下的土壤含水量.研究结果表明,对于黄十性土壤,AP和TW两种方法的预测结果均达到了一定的精度,相比较而言AP方法的预测效果明显优于TW方法,且受质地影响小.     

黑河中游绿洲不同质地土壤水分的入渗与再分布

该文利用双环入渗仪,通过定水头法研究了黑河中游绿洲地区玉米地和防护林地土壤水分的入渗过程,并利用Hydrus-1D模型和Trime-IPH手持式TDR分别对土壤水分的入渗和再分布过程进行了动态模拟和测定。结果表明:不同质地土壤水分入渗和再分布差异明显。土壤下部粘土夹层不仅对水分入渗起到显著的阻碍作用,而且具有较强的持水保水能力。统计分析表明,试验期间模拟土壤含水量的均方根误差和相对误差分别在0.02cm3/cm3和0.68%以下,模拟剖面储水量的均方根误差和相对误差分别在0.908 cm和0.9%以下,因此Hydrus-1D模型对绿洲地区土壤水分在垂直方向的运移模拟具有较高的精确度,这为该区域水分管理和可持续发展提供理论依据。     

黄土高原水蚀风蚀交错带不同立地条件下土壤呼吸特征

水蚀风蚀交错带是黄土高原土壤侵蚀最严重地区,该地区立地条件复杂,土壤质地有较大的空间变异性,对生态系统碳循环过程产生重要影响。该文选取土壤质地为立地条件的主要参考因子,利用便携式CO2分析仪对黄土高原水蚀风蚀交错带不同立地条件下2种典型灌木(柠条和沙柳)土壤呼吸特征进行了连续2a的野外对比研究,分析不同立地条件下灌木林地土壤呼吸之间的差异,阐明土壤呼吸的动态变化及其对土壤温度的敏感性。结果表明:在不同立地条件下,柠条林地黄绵土土壤呼吸高于风沙土,相反,沙柳林地风沙土土壤呼吸高于黄绵土。每种灌木林地在不同立地条件下土壤呼吸呈现明显的季节性变化,土壤呼吸速率的高峰值出现在7、8月份。不同立地条件下土壤呼吸与土壤温度呈现显著指数函数关系,每种灌木林地黄绵土土壤呼吸的温度敏感性系数Q10高于风沙土,从而对土壤温度的响应更为敏感。     

土壤—植物系统中的瞬态流理论及电模拟的最新研究进展

对近几年在土壤一植物系统中瞬态流理论方面的研究成果，如电模拟模型，时间“常数”的变性，水容及相对重要性，水流阻力的大小及相对重要性，水流阻力的变性和水分运动的滞后效应等问题进行了介绍了综述。     

自动基流分割方法在黄土区流域的应用研究

基流是河川径流在枯水季节的主要径流来源.由于难以通过实测方法获得基流量数据,选择适合的基流分割技术对于基流研究至关重要.利用黄土区6个流域的多年径流量资料,选取PART法、滤波法及滑动最小值法等目前广泛使用的自动基流分割方法对区域内河流的基流量进行了分割,以检验自动基流分割方法在本地区的适用性,并应用选定的基流分割方法对黄土区流域的基流特点做了简单分析.研究结果表明,3种方法所获得的基流指数值有所差异,滤波法分割的基流过程与实际基流状况更为相符.因此,滤波法可作为黄土区流域基流的最优分割方法.应用滤波法得到的研究流域基流占总径流比重为37%～64%,而基流量在近50 a中呈现逐渐降低趋势.     

不同类型层状土壤持水能力的研究

为了了解不同类型层状土柱持水能力,利用砂土和砂黄土2种土壤,设置3种不同厚度分层土柱(11.25、22.5、45 cm)和2种匀质对照土柱,测定了土柱自初始饱和条件下的排水过程;同时利用匀质土柱测定结果标定2种土壤水力参数,通过Hydrus-1D模型对不同类型层状土柱排水过程进行模拟分析,获得了不同类型层状土柱的田间持水量。结果表明,层状土柱持水能力随着分层厚度的减小而增加,当分层厚度减小到一定程度时土柱持水能力不再随着分层厚度的减小而增加,该临界厚度取决于下层粗质土壤对上层细质土的吸力与上层细质土壤进气吸力之间的相对大小。本试验所用2种土壤分层临界厚度大约在5 cm左右;土柱失水主要来自下层较粗质地土壤,由饱和时的0.385 cm~3/cm~3减小到0.04 cm~3/cm~3。上层细质土壤含水量随着分层厚度的减小而增加。研究结果可为干旱半干旱地区矿区恢复和污染物填埋提供理论指导。     

坡地单元降雨产流分析及平均入渗速率计算

The elemental rainfall-runoff theories of fields and grasslands were analyzed, and a method calculating elemental average infiltration ratio based on the data of rainfall-runoff was also given. This method surmounts the intrinsic shortcomings of one-dimensional experiment of vertical infiltration determining soil infiltration on slopes, and provides a convenient means for studying water interaction in slope land. The calculating results showed that elemental average infiltration ratio decreases with the increase of slope degrees.     

黄土高原沟壑区小流域综合治理的生态水文效应

选择黄土高原沟壑区的长武王东沟小流域为研究对象，从流域土地利用变化的减流减沙效应、土壤水分状况、流域的蒸散发和生物利用型土壤干层等几个方面定量地评价了黄土高原沟壑区小流域综合治理对流域水分环境的影响。结果表明：2001年比1985年耕地面积减少了24．8％，草地面积减少了76．5％，林地面积增加了75．7％，果园面积增加了10倍，森林覆盖率提高了27．8％，小流域年径流深和侵蚀模数分别减少了21．9％和26．6％。同一土地利用类型的0—2m土壤剖面储水量变化不大，2—3m土壤剖面储水量大幅度减少，土地利用类型改变后，土壤剖面平均含水量和土壤储水量均呈现出下降的趋势，但苹果地和刺槐林的下降趋势远大于农地和荒草地。与此同时，流域总蒸散量比治理前有所增加，土壤干层已成为一个普遍存在的水分现象。