气候对森林-径流关系的影响

为了揭示气候对森林-径流关系的影响,利用已有的不同地区森林集水区试验结果分析森林-径流关系空间变化规律,然后在生物物理/动态植被模型SSi B4/TRIFFID与TOPMODEL的耦合模型对长江上游梭磨河流域不同温度下植被演替及蒸发与径流的动态变化过程的模拟结果基础上,通过分析水热条件对净光合速率、冠层湿润分数、蒸腾、冠层截留蒸发以及土壤蒸发的影响,分析水热条件对森林-径流关系的影响。主要结论有:水热条件通过控制森林的净光合速率、蒸腾、冠层截留蒸发和土壤蒸发影响森林-径流关系;随着温度增加,森林蒸散发增加幅度大于其它植被类型和裸地,使森林-径流关系发生变化,水热条件的空间变化决定了森林-径流关系和水分利用效率的空间变化;受气候垂直地带性和水平地带性影响,随着海拔高度下降或从北到南随着温度增加,水分利用效率减小,森林-径流关系存在从增加径流量到对径流量没有明显影响再到减小径流量的变化,水分胁迫或高温将抑制森林蒸腾从而减小森林对径流量减少的作用,森林集水区比较试验结果体现了森林-径流关系这种空间变化规律。     

岩溶区与红壤区不同地类产流产沙特征分析

研究岩溶区和红壤区不同植物措施对坡面产流产沙的影响,揭示两区次降雨累积产流产沙变化规律,为区域坡面水土流失综合防治提供科学依据。基于西南岩溶区兴西湖小流域和南方红壤区山心小流域2015—2016年度观测数据,采用双累积曲线方法分析次降雨条件下不同雨强林地、草地、裸地的产流产沙变化规律,并基于多元线性回归分析方法研究降雨量对径流泥沙的定量影响。结果为:(1)岩溶区小流域裸地累积径流深分别是林地和草地处理的4. 1、2. 5倍,累积土壤流失量大小为:林地草地裸地;(2)红壤区小流域各级雨强径流量和土壤流失量均表现为:草地林地裸地,总径流深林地、裸地分别是草地小区的811%、3 229%,草地小区产沙量近乎为0;(3)岩溶区小流域累积产流量低于红壤区小流域,红壤区单位径流携沙能力是岩溶区的7. 22倍。岩溶区和红壤区林地、草地小区均具备较强的径流调蓄和保土减蚀功能,岩溶区林地措施最优而红壤区覆盖度较高的草地措施效果最好。     

辽西山地丘陵区小流域土壤水分空间变异特性研究

为揭示地形条件和用地类型土壤含水率影响因素及其变异特性，以辽西山地丘陵区下山口小流域为例，用统计学方法全面探讨土壤水分变异特性。结果表明：从低到高不同土地利用方式下土壤含水率排序：灌木林地<林地<草地<耕地，各用地类型呈极显著差异，从土壤剖面上含水率表现出先下降后上升变化特征；从低到高不同地形条件下土壤含水率排序：坡顶<坡地<沟底<梯田，不同坡位上排序：坡中<坡上<坡下，不同坡向上排序：阳坡<阴坡，土壤含水率达到中等变异程度。研究成果为辽西山地丘陵区不同地形条件下植被布局、土地利用结构优化以及土壤水分管理提供一定支持。     

浙江省山核桃林地表层土壤物理性质季节变化研究

土壤物理性质是影响土壤侵蚀过程的重要因素。研究了浙江省山核桃林地不同水土保持措施条件下土壤自然含水率、容重和总孔隙度的季节变化特征。研究表明,不同水土保持措施条件下的山核桃林地表层土壤物理性质随季节的变化趋势大致相同,土壤自然含水率随降雨量年度变化表现出明显的峰值和谷值。土壤容重和总孔隙度随季节变化整体呈"波浪形"起伏变化。山核桃林地表层土壤物理性质季节变化主要受植被覆盖度、年度降雨分布情况和农事活动的影响。     

植被影响下的红壤坡地土壤水动力过程模拟

本文选取中国科学院桃源农业生态试验站的两块红壤坡地作为研究对象,以饱和-非饱和地下水数值模型(VSF)为基础,综合考虑植被根系对渗透系数分布的影响,建立了适用于红壤坡地土壤水运移的变饱和流数值模型。采用不确定分析法与Levmar优化程序相结合,推求出坡地土壤水力参数,模拟了土壤水动力过程,并在此基础上,对比分析了植被对壤中流出流过程的影响。     

森林对流域蒸发和径流影响的动态模拟

为了揭示森林植被对流域蒸发和径流的影响,用耦合模型SSiB4T/TRIFFID对长江两条支流蒸发和径流对植被覆盖动态变化的响应过程进行了模拟,分析了森林植被影响蒸发和径流的机制。在植被动态演替过程中,上游的梭磨河流域森林主要通过改变土壤蒸发和冠层截留蒸发影响蒸发和径流,其水文效应与冠层截留能力和土壤蒸发能力有关;下游的青弋江流域森林主要通过自身较强的蒸腾作用明显增加蒸发和减小径流。     

黄土高原灌丛生态系统土壤呼吸特征及其影响因素

土壤呼吸是大气碳的主要来源之一。近年来黄土高原的植被覆盖变化显著，为探究灌丛生态系统土壤呼吸变化规律和影响因素，2020年利用红外气体分析仪对黄土高原沟壑区淳化灌丛生态系统的不同海拔的裸地、保留植被的地面等3个测点进行土壤呼吸速率观测。研究结果表明：(1)淳化灌丛生态系统土壤呼吸速率日内过程呈“单峰型”曲线，保留植被测点的土壤呼吸速率在1 d内始终大于裸地测点；(2)保留植被测点的日内土壤呼吸速率和土壤温度呈显著正相关，可以解释土壤呼吸速率日变化差异的83%,黄土高原沟壑区灌丛生态系统土壤呼吸速率日变化与土壤湿度呈负相关；(3)土壤呼吸速率、土壤温度、土壤湿度的日内变化波动较大，沟壑区灌丛生态系统的月土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关。     

植被恢复过程中芒萁对侵蚀红壤碳氮库的影响

选择未治理地、治理10 a与30 a的马尾松林为研究对象,对比林下有芒萁覆盖(MQ)与林下裸露地(CK)土壤碳氮储量的差异.结果表明,未治理地芒萁覆盖度和生物量均很低,治理10 a和30 a的马尾松林下芒萁覆盖度和生物量显著增加.各林地芒萁覆盖下的土壤(1 m)有机碳、氮储量均显著高于林下裸露地(P0.05);治理10 a和30 a马尾松林土壤有机碳、氮储量分别比未治理地增加了153%和296%、24%和101%;治理后芒萁覆盖下的土壤有机碳积累快于氮的积累,总体上芒萁覆盖的土壤C/N均高于林下裸露地.以上结果显示了芒萁对侵蚀红壤区土壤有机碳的恢复和氮素积累具有重要影响.     

坡面植被对径流的减流减沙作用机理及试验研究

坡面上的植被斑块和裸地斑块会对坡面产流产沙量产生较大影响.本文设计了两种坡面植被格局,分别模拟了原生植被坡面在开发初期和末期的状态,采用不同流量进行冲刷实验,结果表明草地景观中的裸地斑块和裸地中的草地斑块对坡面径流流量的影响均小于其对于坡面产沙的影响.裸地景观中的植被斑块减沙能力取决于植被带拦截次数,而植被景观中的裸地斑块增加产沙的能力取决于裸地斑块的顺坡长度.因此为了减少坡面土壤流失,在对原始土地进行开发时,应尽量沿等高线开发,减少顺坡长度.对于已经大面积开发的土地,应在沿等高线方向尽可能短距离内重复设置植被带,达到有效拦截泥沙的作用.     

塔里木河下游河道输水对沿岸土壤含水率的影响分析

利用塔里木河下游土壤含水量5年期的监测资料,根据变异系数和方差分析方法研究了输水后塔里木河下游土壤含水率时空变化特性。结果显示:1输水后土壤含水率在空间上有很强的变异性。在垂直方向上,土壤含水率随着土壤深度增加整体呈先减少后增加趋势;在水平方向上,离水源较近断面的土壤平均含水率要明显高于离水源较远断面,同一断面离河道较近的土壤平均含水率要高于离河道较远的土壤平均含水率。2主要断面土壤体积含水率变化在地表以下0~3 m深度范围内有3个特征明显不同的变化层,即水分散失层、水分增加层和水分变化层。3土壤含水率在时间上有不稳定性。离河道较近的土壤体积含水率对输水过程的响应要明显高于离河道较远的土壤体积含水率对输水过程的响应。结论表明,塔里木河下游输水对河道沿岸的土壤含水率有显著影响,输水改善了土壤中的湿度进而影响了植被的生长。     

南方红壤区马尾松林下水土流失与降雨量关系研究

为了更好地研究马尾松林水土流失规律,从水土流失主要控制因子——降雨因子出发,通过对红壤侵蚀区不同林下配置模式马尾松林径流试验小区2009—2011年的产流、产沙与降雨量的关系研究。得到如下结论：①各小区的产流量和产沙量均与降雨量呈显著性相关,回归模型主要以一元二次回归最优,个别小区以幂函数和对数函数最优,其中以马尾松地表裸露小区模拟方程可决系数最大;②各雨型在同一郁闭度条件下,除去郁闭度为0％的小区外,各小区基本满足乔＋地表裸露〉乔＋百喜草〉乔＋胡枝子,伴随着降雨量的增加,各小区的径流系数总体上呈增加的趋势,尤其在暴雨和大暴雨以上的雨型更加明显;③产沙方面,各雨型条件下,除去郁闭度为O％的小区和个别郁闭度为24％的小区外,基本上满足乔＋地表裸露〉乔＋胡枝子〉乔＋百喜草。     

季节性冻融土壤入渗的影响因素分析

文中通过大量的入渗试验,对不同地表条件下季节性冻融土壤入渗的影响因素——地温和土壤含水率进行了对比分析,结果表明:未灌水的不同地块土壤入渗能力主要受地温控制,地表有覆盖物的土壤入渗能力与地温的变化趋势接近,而无覆盖物的相对较差;不同时间灌水后土壤的入渗能力主要受土壤含水率的控制,秸秆覆盖地块的土壤入渗能力与土壤含水率的相关程度较裸露地块弱。     

辽西沙化地区主要植被类型土壤抗剪强度研究

选取辽河流域辽西沙化地区受风水侵蚀的5种不同植被类型与裸地作为研究对象,分析不同植被类型对土壤抗剪强度的影响。结果表明:5种植被类型和裸地土壤抗剪强度由大到小依次为乔灌混栽林、灌木林、草地、乔木林、裸地、农田。乔灌混栽林较灌木林土壤抗剪强度提高了6%,较裸地土壤抗剪强度提高了29.31%。由于频繁耕作等原因,农田土壤抗剪强度较乔灌混栽林降低了31.6%,较草地土壤抗剪强度降低了26.03%。乔灌混栽林土壤抗剪强度最高,是土壤有机质、植物根系和土壤团聚体共同作用的结果。     

滤纸法测定非饱和膨胀土土水特征曲线试验

针对现实中土体含水量任意变化的情况,采用滤纸法测定非饱和膨胀土任意循环路径下对应的总吸力和基质吸力,得到了任意含水率变化下的总吸力曲线和土水特征曲线。将曲线进行拟合,利用毛细滞回内变量模型进行计算,通过与试验结果对比,验证了该模型对于膨胀土的适用性。结果表明:滤纸法测得的土水特征曲线与传统方法测得的曲线大致相同。含水量任意变化下的曲线不与完整脱、吸湿曲线重合,相同含水率下,脱、吸湿开始点之间含水率差值越小,脱湿后吸湿的曲线,基质吸力越高;吸湿后脱湿的曲线,基质吸力越低。毛细滞回内变量模型适用于非饱和膨胀土,计算结果与实际值能较好吻合。     

裸岩石砾地覆土厚度对土壤水分的影响

覆土厚度与土壤水分的关系密切,直接影响到土地的整治与利用效果。设置一试验小区,在分析土壤水分的时间动态分布特征及空间变化特征的基础上,研究了裸岩石砾地不同覆土厚度对土壤水分的影响。结果表明:覆土厚度在50 cm以内时,土壤水分的时间变异性较大,土壤水分随土层深度的增加而增加,覆土厚度对表层土壤水分含量影响较大;覆土厚度超过50 cm后,土壤水分含量相对稳定,时间变异性较小,土壤水分随土层深度的增加呈先增大后减小趋势,表层土壤水分含量变化不大。通过分析得出,为保障土壤水分含量,在裸岩石砾地整治中,覆土厚度不宜小于50 cm,研究成果为类似地区土地整治中覆土厚度的确定提供了一定的理论依据。     

不同土壤水分状况下甘蔗冠层光谱特征研究

在甘蔗的苗期和分蘖期,用地物光谱仪对不同土壤水分状况下盆栽种植的甘蔗进行了冠层光谱反射率测试,同时测量土壤的体积含水量,采用差异显著性T检验和线性回归分析的方法对不同土壤水分处理下甘蔗苗期和分蘖期冠层光谱反射率的变化规律进行了分析研究。试验结果表明:在α=0.05显著性水平下,460 nm5、60 nm和近红外波段(760~1 200 nm),不同土壤水分处理间甘蔗冠层光谱反射率差异显著;线性回归分析结果表明,近红外波段与460 nm、560 nm的反射率比值与土壤含水量均呈显著正相关关系,其中比值植被指数(R960/R560)与甘蔗土壤含水量呈极显著正相关关系,相关系数R2达到0.907。     

调亏灌溉条件下甘蔗耗水规律试验研究

通过大棚内的甘蔗盆栽试验,研究了不同生育期调亏灌溉条件下甘蔗的耗水规律。结果表明:甘蔗的耗水强度因土壤含水量的不同而不同,各生育期内,土壤含水量大的甘蔗耗水强度就大;甘蔗各生育期的阶段耗水量因生育期的长短而不同,萌芽期的甘蔗耗水量最小,伸长期的耗水量最大。在不考虑降雨因素影响的条件下,研究了甘蔗生长的耗水规律参数。     

室内滴灌施药条件下阿特拉津在土壤中运移规律的研究II.数值仿真

本文以实验室内所开展的滴灌施用除草剂——阿特拉津在土壤中运移的物理模拟实验为基础，运用所求得的供试土壤的水力学参数和溶质运移参数及阿特拉津在该土壤中的吸附特性参数和降解速率常数，应用数值模拟软件HYDRUS-2D，对物理模拟的实验结果进行了仿真，并就不同初始含水量、不同滴头流量对土壤水分和阿特拉津动态分布的影响进行了数值分析，结果表明：随着初始含水量的增加，土壤水分的湿润范围增大，而阿特拉津的分布范围基本不变；当滴灌施药历时相同、滴头流量不同时，随着滴头流量的增加，土壤水分和阿特拉津的运动范围均增大。     

地面灌灌水频率对土壤水与温度及春玉米生长的影响

针对华北地区降雨分布规律,以北京为典型试验区,在保证作物最优土壤水分下限和灌溉定额相同的条件下,研究了地面灌(水平格田灌)灌水频率对土壤水、热状况及春玉米根系分布和产量的影响.试验结果表明,在春玉米抽雄期以前实施的地面灌各处理中,高频灌溉下土壤平均含水率波动幅度较小,土壤水分能保持在一个比较稳定的范围;灌溉显著延迟气温对地温的影响,具有显著地平抑地温作用,地温受灌水过程、土壤含水率及作物冠层面积的影响较明显.灌水频率对春玉米根长密度在行间和行上的分布存在一定影响,高频灌溉能显著促进春玉米根系在上层土壤中的分布.此外,在人工灌溉和降雨相结合灌溉模式下,地面灌不同灌水频率下春玉米产量差异不显著,北京地区的春玉米地面灌水方法宜采用低频灌.     

黄河三角洲湿地柽柳灌丛周围有机质富集及水分运动研究

为研究滨海湿地柽柳灌丛水分推动下的土壤养分富集作用,对黄河三角洲单株柽柳个体周围不同位点、不同土层土壤有机质含量及土壤水、地表水和黄河水同位素进行分析。结果表明:(1)土壤有机质在灌木主干周围出现富集现象,形成深度为20cm,半径为1.5m的富集圈层,有机质含量空间分布呈现冠幅下明显高于冠幅边缘和株间空地,且随土层深度增加而降低,表现出非常明显的肥岛效应。(2)不同土壤剖面水分同位素值出现差异:0~5cm表层土δD、δ18 O同位素值表现为冠幅下冠幅边缘株间空地,而5~10cm土层δD、δ18 O同位素值为冠幅下冠幅边缘株间空地。0~5cm表层土同位素值大于5~10cm土层同位素值。(3)水分运动对柽柳灌丛周围有机质含量产生影响,沿灌木主干流下的雨水冲刷和黄河水侧渗作用是影响灌丛下土壤有机质含量冠幅下冠幅边缘株间空地的原因之一。有机质等土壤养分在肥岛效应及水分运动影响下向柽柳主干周围聚集,这种土壤养分的小尺度空间异质性促进了柽柳自身及附近其他植物的生长,改变了土壤的理化性质。本研究结果同时可以作为黄河三角洲盐碱地土壤改良和植被恢复的参考依据。