Institute of Soil and Water Conservation,Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources
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黄土丘陵沟壑区20年龄期梯田果园对不同标准 极端降雨侵蚀调控作用
针对黄土丘陵沟壑区极端暴雨频发,严重威胁梯田果园安全生产,而梯田果园对不同标准的极端暴雨侵蚀调
控研究薄弱这一科学问题,在延安方塔20年龄期的梯田果园上进行野外模拟降雨试验,对果树、坡面植被、坡面枯落
物3种调控因子在降雨强度由百年一遇增大到万年一遇时的侵蚀调控效果开展研究。结果表明:(1)相较于无调控
措施,枯落物的减水率由44.11%增大到52.55%,坡面植被的减水率由22.81%增大到26.98%,而果树对产流的消减
作用存在阈值,其对产流的消减量为4.49~5.81L/m2。(2)相较于无调控措施,果树、坡面植被和枯落物对侵蚀产沙
的消减量都随雨强增大而增大,但坡面植被的减沙率随暴雨标准提升而减小,果树的减沙率随暴雨标准提升呈正相
关,当降雨标准超过千年一遇时,果树对产沙调控效果超过坡面植被,枯落物在减少侵蚀产沙中一直处于主导地位,
其减沙率在60%以上。(3)梯田果园在3个调控因子综合作用下,减水减沙<
子午岭植被对土壤团聚体及磷素分布的驱动作用
对子午岭林区农业及林草植被下土壤磷素的分布与变化进行了研究,结果表明:林草植被有利于促进土壤大
的水稳性团聚体的形成,大团聚体的含量随土层深度增加而下降。在 草 地 中,植物根系推动了下层土壤中的磷素向
上迁移,使上层土壤全磷含量显著高于下层土壤中的含量。在 林 地 土 壤 中,处于腐解过程中的凋落林冠叶片和表层
土壤中的可溶性磷,在水分入渗的作用下,向亚表层土壤中迁移,使亚表层土壤全磷含量提高。这说明草本植物和乔
木林驱动土壤全磷垂直分布的机理不同。林草植被土壤中,分布在>0.25mm 的各粒级团聚体中全磷量随着土层深
度的增加而下降,而分布在<0.25mm 的团聚体中全磷量随土层深度的增加而提高,生长林草植被有益于促进上层土
壤中磷素分布在大的团聚体中,同时磷素也促进了大团聚体的形成和保持。</div
黄土堆积体变坡长坡面细沟动态发育过程
通过开展野外模拟径流冲刷试验,研究变坡长条件下工程堆积体平台汇水对坡面细沟动态发育的影响。以
中国科学院水利部水土保持研究所杨凌水土保持野外科学试验站仿真堆积体陡坡为对象,设 计3个 坡 度(24°,28°,
32°),4个坡长(8,12,16,20m)及4个流量(12,18,24,30L/min),分析变坡长条件下工程堆积体坡面细沟动态发育
过程。结果表明:(1)沟宽和沟深均随冲刷历时(30min)延长呈增大趋势,且呈对数函数关系,其中沟宽在0~9min发
育迅速,占最终沟宽的64%~88%;沟深在0~15min发育较快,占最终沟深的68%~84%。(2)细沟宽深比呈先增
加后减缓趋势,并最终 稳 定 在 1.54~2.56,细 沟 断 面 呈 V 形。(3)平 台—陡坡过渡区和坡上部位泥沙贡献率高
达60.36%,为土壤侵蚀易发区。(4)坡长变化对沟宽和沟深有显著影响且规律明显,对细沟宽深比产生影响但无
明显规律,对断面泥沙贡献率影响较小。研究结果可为工程堆积体坡面产沙规律揭示及水土流失防控措施配置
提供参考。</div
黄土丘陵区不同坡度撂荒草地入渗特征影响因素试验研究
降雨特征和坡度是影响土壤入渗过程的重要因素,在 植 被 恢 复 过 程 中,其对土壤入渗特征的影响
可能会有所不同。选取黄 土 丘 陵 区 6 个 坡 度 (5°,10°,15°,20°,25°和 30°)的 撂 荒 草 地 (2 年)径 流 小 区
(5m×20m),观测自然降雨条件下(共计34场 降 雨,产 流11场)植 被 生 长 旺 期(7—9月)土 壤 入 渗 特 征,
研究降雨过程参数(降雨量、平均雨强、降雨历时和I30)、坡度和植被盖度对坡面入渗特征的影响。结果表
明:(1)11场产流降雨不同坡度土壤入渗量总体变化范围为6.58~70.91mm,入渗补给系数为0.83~1.00,
入渗率为0.22~19.35mm/h;(2)土壤入渗量随降雨量呈线性增加(R2=0.99,p<0.01),入渗补给系数随
I30呈指数降低(R2=0.91,p<0.01),平均入渗率随降雨强度呈线性增加(R2=0.71,p<0.01),随降雨历时
呈幂函数降低(R2=0.99,p<0.05);(3)坡度增大使得径流位移增长,导致入渗量、入渗补给系数和平均入
渗率整体随坡度增大而呈幂函数增加,但当坡度>25°时,因径流势能沿坡面方向分量增加,径流流速加快,
上述入渗特征参数略有降低;(4)由于降雨量在植被生长周期内呈下降趋势,很大程度上导致植被对入渗
特征的影响受控于降雨量,土壤入渗量表现出随着植被盖度的增加呈幂函数显著下降的趋势。总体而言,
降雨特征和坡度是影响土壤入渗的主要因素,且土壤入渗特征参数可表示为降雨过程参数和坡度的综合
幂函数方程;在入渗补给系数较高的情况下,植被覆盖对土壤入渗特征的影响减弱。研究结果对于坡面尺
度降雨径流调控机制和生态水文过程研究具有重要意义。</div
黄土丘陵区辽东栎和刺槐树干液流时滞效应 与蒸腾特征的关联性
运用 Granier 热扩散探针法,于 2016 年 7—9 月对半干旱黄土丘陵区天然次生林树种
辽东栎和人工林树种刺槐的树干液流进行连续测定,并同步监测气象因子和土壤含水量,用
错位相关法分析液流通量密度与空气水汽压亏缺日变化的时滞长度,研究 2 个树种不同径级
个体在不同土壤水分条件下液流通量密度与蒸腾驱动因子之间的时滞效应.结果表明: 辽东
栎和刺槐液流通量密度的日变化节律与气象因子显著相关,空气水汽压亏缺峰值的出现较辽
东栎树干液流通量密度滞后 118.2 min,较刺槐树干液流通量密度滞后 39.5 min; 而光合有效
辐射的峰值通常滞后于辽东栎 12.4 min,提前于刺槐 68.5 min.液流通量密度和空气水汽压亏
缺的时滞长度与树种和土壤含水量显著相关,辽东栎、刺槐在土壤含水量较高时段的时滞长
度分别大于土壤含水量较低时段 32.2 和 68.2 min.时滞长度与径级的相关性整体上未达到显
著水平,但在土壤含水量较低时段小径级刺槐的时滞长度大于大径级 21.4 min,差异达到了显
著水平.两树种液流通量密度与空气水汽压亏缺之间的时滞效应反映了对蒸腾驱动因子的敏
感性,较好的土壤水分条件有利于液流通量密度提早达到峰值,较低土壤水分会导致树干液
流对气象环境因子响应的敏感性降低; 刺槐树干液流受土壤水分的影响更显著.</div
Genome-wide identification and characterization of the Phenylalanine Ammonia-lyase (PAL) gene family in Medicago truncatula
How microbes cope with short-term N addition in a Pinus tabuliformis forestecological stoichiometry
自然降雨条件下黄土丘陵深层干化土壤水分运移试验研究
黄土高原丘陵区人工林地普遍存在土壤干化现象,并且随着时间的推移,干化现象有逐年加重的趋势,甚至出现永久性土壤干层。土壤干化问题的防治与恢复也成为生态学科与水土保持学科关心的热点问题。该地区地下水埋藏较深,且不具备灌溉条件,降雨是干化土壤水分的唯一补给来源。为了探索自然降雨条件下干化土壤水分的运移规律,本文利用野外10m大型土柱模拟枣林地干化土壤,通过对土壤水分和气象要素的长期定位监测,探讨不同时间尺度下土壤水分的动态变化特征、单次降雨和累积降雨入渗深度及干化土壤水分恢复深度和程度,对当地干化土壤后期的恢复具有重要的理论和实践意义。试验主要得出以下结论:
(1)0~1000cm土层周年土壤水分呈现明显的周期变化,4-11月,土壤水分持续上升;12-次年3月,土壤水分变幅较小。从整体看,土壤储水量呈现增长态势。休眠期平均蒸发量84.1mm,为同期降雨量的2.25倍,该时期是土壤水分损失期,且损失的部分主要来自0-300cm土层;生育期平均蒸发量288.1mm,为同期降雨量的0.56倍,生育期降雨贮存效率与同期降雨量呈正相关关系。
(2)2015-2018年蒸发损失量分别为360.2、384.2、353.2、367.7mm,年际差异不明显,与当年降雨量关系不明显;土壤水分四年补给量分别为74.6、206.6、266.4、168.1mm,与当年降雨量成正比。降雨贮存效率及土壤水分恢复度均与降雨量成正比。
(3)2015、2016、2017、2018年年内单次降雨土壤水分最大入渗深度分别为40、80、120、120cm。试验期间,无效入渗降雨次数为321次,有效入渗降雨次数为106次,降雨次数有效率为24.8%,降雨量有效率为62.7%。入渗深度在10~30、30~60、60~100、120cm的降雨次数分别为61、37、4、4次。单次降雨情况下,降雨量是影响单次降雨入渗深度最主要的因素,两者呈显著的正相关关系;前期土壤含水量是影响入渗深度的次要因子。单次有效入渗降雨的雨量(P,mm)与补给量(W补,mm)呈明显的正相关关系,两者之间的关系为W补=0.504P-2.774(R2=0.901,P<0.01)
(4)2015-2018年土壤水分累积入渗深度分别为300、400、700、900cm。深层土壤水分的入渗是多年累积降雨共同作用的结果。试验期间依据蒸发影响程度的大小可将土壤剖面分为:0~60cm为蒸发层,60~160cm为蒸发入渗混合层,160cm以下为入渗层。入渗深度(Z, m)与累积降雨量(x, mm)呈指数正相关关系:Z=1.2983e0.0009x(R2=0.9529)。
(5)试验初期,土壤干层分布在140~900cm土层,干层厚度为760cm;经过四年的降雨入渗补给,至2018年末,140~550cm土层土壤水分完全恢复,550~900cm土层土壤水分轻度亏缺。试验期间,土壤水分累积恢复度为87.07%,0~1000cm土壤水分完全恢复还需要1年时间。
关键词:黄土丘陵区,降雨,入渗,运移,土壤水分</p