无定河流域侵蚀产沙过程对水土保持措施的响应

以黄河中游多沙粗沙区代表性支流无定河为例,研究了降水量变化的背景下水土保持措施对无定河流域侵蚀产沙的影响。从总体上看,年输沙量和年径流量都表现出随时间而减小的趋势,梯田、造林、种草和淤地坝拦沙造地4项水土保持措施面积随时间增大的趋势极其显著。全流域面平均年降水量和汛期 (6~9月) 降水量则略有减少的趋势,但其减少趋势的显著性远低于水土保持措施随时间变化的显著性。产沙模数与梯田、坝地、造林和种草面积的关系,均表现出明显的负相关。对基准期 (1956~1969年) 和措施期 (1970~1996) 进行了比较,结果表明,实施水土保持措施以后,产沙模数、径流系数和汛期径流能够被降水所解释的百分比,分别由69%、80%和77%,下降为26%、31%和54%。说明在后一时期中,水土保持措施起了很大作用,因而降水变化对于产沙模数、径流系数、汛期径流量变化的贡献率大大减小了。以1956~1996年间41年的资料为基础,建立了全沙产沙模数与径流系数、汛期降雨量、最大一日雨量、最大30日累积雨量、梯田林草面积和坝地面积之间的多元回归方程,该方程表明,全沙产沙模数随汛期降雨量、最大一日雨量、最大30日累积雨量的增大而增大,随梯田林草面积和坝地面积的增大而减小, 随径流系数的增大而增大。为了区分人为因素与气候变化对侵蚀产沙变化的影响,采用对数据进行标准化处理之后再进行多元回归分析的方法,来确定相对贡献率。结果表明,降水变化和水土保持措施变化对无定河全沙产沙模数变化的贡献率大致相等,前者占50.3%,后者占49.7%。文中还建立了粗泥沙产沙模数与上述影响因子之间的多元回归方程。     

黄河流域降雨侵蚀力对全球变化的响应

分析土壤侵蚀力对全球变化的响应,有助于国家和区域未来水土保持宏观战略的决策.本文利用Had-CM3模型,在A2和B2情景下系统研究了未来不同时期（2020年、2050年和2080年）黄河流域降雨侵蚀力的潜在变化.结果表明在全球气候变化条件下,黄河流域的降雨侵蚀力有显著的增加;增加的幅度随着GCM情景和研究时期的不同而不同,从南向北逐渐增大;A2情景下,黄河流域的降雨侵蚀力分别增加11.5%（2020年）、24.8%（2050年）和40.6%（2080年）,B2情景下的相应变化分别为20.9%、12.5%和20.8%;加强中、长期土地利用规划、植被建设和水土保持是应对全球变化的基本方略.     

无定河流域黄土区的侵蚀速率

本文根据对无定河阶地高差沿程分布的二次相关分析和对黄土沟壑的隔时遥感测量,表明干流自Q_2~2以来平均下切速率为0.37Cm/yr;Q_4~3以来的下切速率为53Cm/yr。黄土沟壑的平均溯源侵蚀速率为1.5m/yr;流域面上的下蚀速率为0.17-2Cm/yr。     

表土结皮发育过程及其侵蚀响应研究进展

表土结皮是降雨后某些土壤表面普遍存在的现象，它是在降雨与土壤的相互作用下发育的；本文在综览大量文献的基础上，得出表土结皮研究还存在着很多有待深入的领域。一方面，由于影响降雨、土壤的因子复杂多变，因此表土结皮本身的形成过程很复杂，研究者的结论也有所不同。另一方面，表土结皮作为一种特殊的下垫面，影响坡面侵蚀的各子过程，但是影响机理还不清楚。表土结皮对坡面侵蚀过程的影响研究已经取得了一些定性方面的进展，但为了完善坡面侵蚀物理模型和达到准确的预报预测，定量研究还有待进一步深入和细化。     

塔干沙漠南缘骆驼刺幼苗根系生长和分布对不同灌溉量的响应

为修复绿洲-荒漠过渡带上受损的骆驼刺群落,创造适宜幼苗正常生长的土壤水分条件,2009年3—10月,在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲外围研究了不同灌溉梯度对骆驼刺幼苗根系生物量积累、根系空间分布以及根冠比等的影响。结果表明,灌溉对骆驼刺幼苗根系生长和分布有显著影响,干旱胁迫（处理A）下幼苗扎根深度最大,但各月根系生物量积累却有限,根系干重较适度灌溉（处理B）下降了38.8%,尤其是细根（<2 mm）萎缩严重,只占总根重的18.1%;过度灌水（处理C）也导致了根系生物量和细根比重有不同程度的下降。各处理下,骆驼刺幼苗根系干重均随土壤深度的增加而逐层降低,大量根系集中在0~40 cm的表层,而且灌溉量越多,消根系数β越小,这种集中趋势越明显。随着幼苗的生长发育,骆驼刺幼苗根冠比逐渐增大,反映了骆驼刺将越来越多的资源投入到了地下部分,这符合荒漠区植被的生长特性。处理B下骆驼刺幼苗根系生物量积累最多,而且空间分布最大,表明适度灌溉有利于幼苗根系的正常生长和合理分布,对提高其潜在生产力具有积极意义。     

黑土侵蚀速率及其对土壤质量的影响

利用¹³⁷Cs示踪法,研究了东北黑土耕作土壤的流失厚度和速率,探讨了水土流失对土壤机械组成、有机质、土壤水分、容重及其N、P含量的影响。结果表明:研究区侵蚀坡面¹³⁷Cs的分布深度在0～25cm,¹³⁷Cs的活度在1246.05±85.90～1499.45±101.73Bq/m²,侵蚀厚度可达0.316～0.433mm/a,侵蚀强度3033.6～3940.3t/km²·a,已属于中度侵蚀水平。水土流失造成土壤质地粗化,从坡顶向坡底,耕层土壤有机质增加、容重变化不大,含水量增加,土壤养分的“贫化”现象明显。     

降水-植被耦合关系及其对黄土高原侵蚀的影响

降水、植被与侵蚀过程三者之间关系的研究,是地表过程领域中重要的科学问题,迄今未能完全解决。通过对黄土高原地区大量实测资料的分析,揭示了森林覆盖率和降雨侵蚀力随年降水量的非线性变化。发现了森林覆盖率随年降水变化过程中的临界点,即当年降水小于450 mm时,森林覆盖率很小且基本上不随年降水而变化;当年降水大于450 mm以后,森林覆盖率随年降水的增大而急剧增大。同时还发现,降雨侵蚀力随年降水量的变化过程也存在着两个临界点。当年降水量小于300 mm时,降雨侵蚀力很小且基本上不随年降水而变化;当年降水量超过300 mm时,降雨侵蚀力随年降水量的增大而迅速增大;当年降水量大于530 mm以后,降雨侵蚀力随年降水量增大的速率进一步加大。从分析与上述各临界点相联系的植被抗蚀力和降雨侵蚀力的对比关系入手,解释了黄土高原地区侵蚀强度随年降水变化的非线性图形,即随年降水的增大,侵蚀强度先是增大并达到峰值,然后再减小。并讨论了上述各个临界点对于黄土高原侵蚀治理的应用意义。     

土壤斥水性及其对坡面产流的影响研究进展

作为土壤性质的一个方面,土壤斥水性可增加局部产流和加剧土壤侵蚀,引起了学者的广泛关注.本文在回顾土壤斥水性的产生原因及时空变化的基础上,总结了近10年土壤斥水性对产流影响的研究结果,主要包括:①通过减小土壤基质势梯度,降低坡面人渗率,增加坡面产流量,并改变产流方式;②土壤斥水性的持续时间和强度是其影响坡面产流过程的关键因素,直接决定产流的时间和数量;③土壤斥水性对产流的影响具有尺度效应,在点、径流小区尺度上,斥水性可增加产流量,但在较大尺度上对产流量的影响不显著.当前,对土壤斥水性的形成及变化规律、斥水性土壤的空间分布和对产流影响的定量研究还不足,尚需要进一步深入,为更好地解释水文过程变化提供理论依据.     

半干旱区植物篱侵蚀及养分控制过程的试验研究

针对目前国内外对于温带及半干旱地区植物篱的侵蚀及养分控制过程研究较少的状况,利用冀西北黄土丘陵区较为完备的试验小区的长年观测资料,并结合野外全坡面的大型人工模拟降雨试验,定量地分析黄土丘陵区坡面侵蚀分异规律,得到了在暴雨条件下细沟产生并导致侵蚀剧烈增加的临界坡长为10～15m,从而以此作为植物篱在该区域布设的理论依据。本研究模拟和分析了植物篱对养分流失拦蓄的形态、植物篱改变坡面侵蚀过程、控制细沟产生以及拦蓄泥沙而达到控制侵蚀及养分的目的,对于植物篱———农作复合农林技术在温带及半干旱地区的实践具有科学价值。     

旅游对武夷山景区灌木林物种多样性及其根系生物量的影响

采用对比样方调查法对武夷山旅游区内的武夷宫、大红袍、龙川瀑布和天游峰4个典型景区灌木林物种多样性指数、均匀度和丰富度指数、植被盖度及根系生物量等指标进行了调查与分析,并对旅游活动对灌木林的影响机理进行了探讨.结果表明:旅游活动对景区灌木林物种多样性指数具有显著影响(Shannon-weiner均匀度指数除外),对林下根系生物量虽有影响,但影响不显著.干扰区的灌木林物种多样性指数、盖度、总根系及细根生物量均小于非干扰区.4景区灌木林的干扰变化率依次为:物种多样性指数为武夷宫>天游峰>龙川瀑布>大红袍,盖度为大红袍>武夷宫>天游峰>龙川瀑布.总根系生物量为天游峰>大红袍>龙川瀑布>武夷宫,细根生物量为天游峰>龙川瀑布>武夷宫>大红袍.     

应用EUROSEM模型对三峡库区陡坡地水力侵蚀的模拟研究

三峡库区坡地资源被广泛利用,但水土保持措施没有被很好地利用。坡地,尤其是陡坡地是库区主要泥沙来源,因此,有效评估土壤侵蚀风险、预测径流和侵蚀速率以及选择合理的水土保持措施在该地区显得非常必要。EUROSEM模型是动态分布式模型,可以在单独地块或小流域中预测水力侵蚀强度,其特点比较适合库区土壤侵蚀预测预报。本研究以在三峡库区秭归县王家桥小流域水土保持试验站的标准径流小区的人工降雨资料为基础,应用EUROSEM模型模拟陡坡地中的侵蚀状况。模拟结果表明,EUROSEM对人工降雨中径流模拟效果较好,但对土壤流失的模拟效果相对较差,更精确地模拟库区陡坡地的土壤侵蚀状况则需要作进一步的研究     

坡长对坡耕地侵蚀产沙过程的影响

模拟降雨试验结果揭示出随着坡长增加,径流与侵蚀产沙量越大。当坡长小于１５ｍ时,累积侵蚀模数与降雨历时关系明显呈线性,其斜率随坡长增加而渐陡,当坡长大于１５ｍ时,累积侵蚀模数与降雨历时明显是非线性关系;坡长是导致细沟侵蚀的重要因素。细沟发育时,其侵蚀产沙量大约是坡面或细沟间的２－５倍;当细沟趋于稳定时,与无细沟发育的坡面水流含沙量值类似。在４０ｍ坡长小区,其单位时间侵蚀模数与２５ｍ坡长小区无明显差异,水流含沙量并无明显增加,显示出当坡长大于临界坡长时的变化过程规律。利用等高植物篱或等高地梗减少坡长有效值,可以大大降低单位面积上的土壤流失量。     

乔木侧根对土体的斜向牵引效应Ⅰ原理和数学模型

为证实植物侧根对周围土壤的斜向牵引效应是乔木根系抗系抗蚀护坡机械效应的重要内容,以云南松林为例对这种效应及其量值进行了野外观测和模型计算,并对其在克服林地浅层坡面的不稳定性以及控制侵蚀保护坡面的作用进行了讨论。     

红砂根系构型对干旱的生态适应

 对西北干旱、半干旱区不同生境条件下红砂（Reaumuria soongorica）根系构型参数进行了分析,以探讨红砂根系构型对干旱的生态适应性。结果表明:①不同生境条件下红砂根系的拓扑指数均较小,根系分支模式接近叉状分支模式,但在干旱的河西走廊风沙区和戈壁区红砂根系拓扑指数均逐渐增加,表明干旱有使红砂根系分支向鱼尾分支模式发展。②干旱的河西走廊风沙区和戈壁区红砂根系分形维数均较小,分别为1.1778、1.1169,分形特征不是很明显;而半干旱的黄土丘陵沟壑区分形维数较大,根系具有很好的分形特征。③干旱的河西走廊红砂根系总分支率均比半干旱的黄土丘陵沟壑区要小,表明在半干旱的黄土丘陵沟壑区红砂根系分支能力相对较强,随着干旱的增加其分支能力有所减弱。④不同生境条件下红砂根系的连接长度都较大,但不同生境却表现出明显差异,其中干旱风沙区根系平均连接长度最长。红砂为适应干旱的环境通过减少根系次级分支和根系的重叠、增加根系连接长度,使其根系的分支模式向鱼尾分支模式发展以降低根系内部对营养物质的竞争,提高根系对营养物质的吸收效率,保证植物有效的营养空间,从而在资源贫瘠的环境中吸收足够的水分和营养来保证其正常生理需求。     

根系分隔对小麦玉米套作田土壤水分状况的影响

2009年3-10月通过田间试验研究了小麦玉米套作田塑料薄膜隔根（PW/C）、尼龙网隔根（NW/C）、不隔根（W/C）及单作玉米（C）和单作小麦（W）的土壤水分状况。结果表明：以单作小麦、单作玉米加权平均为对照,W/C、NW/C和PW/C处理分别显著提高经济产量33.60 %、26.93%和24.69%,增大耗水量-0.2%、1.02%和6.69%,显著提高水分利用效率34.93%、26.67%和17.80%。W/C处理较NW/C和PW/C处理分别提高经济产量5.25%和7.14%,降低耗水量1.21%和6.64%,提高水分利用效率6.52%和14.54%。小麦玉米共生期,土壤水分在套作群体组分间能够优化分配,根系分隔显著降低了作物群体产量及对土壤水分的利用效率。     

全球气候变暖对黄土高原侵蚀产沙的影响

本文讨论未来全球气候变暖引起黄土高原侵蚀产沙的变化趋势。在分析气候期与侵蚀期关系的基础上,提出堆积期与侵蚀期都发生在干旱期,未来全球气候变暖进入湿润期,黄土高原侵蚀产沙趋于减少。     

凋落物和根系处理对杉木人工林土壤氮素的影响

选取19 a和91 a杉木林为研究对象,设置对照(SR)、去除凋落物和根系(NO)、去除凋落物(NL)、去除根系(NR)、双倍凋落物(DL)5种处理进行为期3 a的野外观测,以探讨凋落物和根系对杉木人工林土壤氮素的影响机制。结果发现:5种处理对NO3--N含量影响不明显,对NH4+-N影响因林龄和土层而异,DL和NR提高了19 a杉木林表土层(0~10cm)NH4+-N含量,但在矿质层(10~20 cm),所有处理均显著降低了NH4+-N含量;NO会降低杉木林DON含量,DL会促进19 a杉木林DON含量增加;杉木林的DON含量总体随土层加深而增大,与DIN含量的变化趋势相反。表明凋落物和根系是土壤氮素的重要影响因素,其影响作用因氮素形态、林龄和土层而异。     

地表岩石侵蚀速率对宇生核素暴露测年影响的研究

利用原地生宇生核素测定暴露年代时,通常会假设地貌体侵蚀速率为0。研究表明,该假设会低估地貌体的真实暴露年代。搜集2009~2012年全球不同区域56个岩石样品的宇生核素¹⁰Be测年数据,探讨侵蚀速率为0对于侵蚀速率为0.5、1以及2 mm/ka的样品,在不同暴露尺度上对暴露年代计算的影响幅度。结果表明,对于1×10⁴a尺度的样品暴露年代可能低估约0.5%,1%,2%;对于10×10⁴a尺度的样品可能低估约5%,7%,20%;对于50×10⁴a尺度的样品可能低估约40%,70%甚至100%以上。     

晚更新世以来的季风变化对晋陕蒙接壤区现代侵蚀的影响

黄土高原晚更新世末次冰期时期,冬季风强盛,马兰黄土堆积;全新世以来的间冰期时期,夏季风强盛,降水较丰,侵蚀强烈。晚更新世以来的中国东部海岸线40°N 一带变化最大,同纬度晋陕蒙接壤区是黄土高原季风气候变化最剧烈的地区,致使该区成为黄土高原沙黄土区中现代降水最多的地区。沙黄土和较多降水的组合,使晋陕蒙接壤区成为黄土高原现代侵蚀最剧烈的地区。