国家自然科学基金(41171228)
- 作品数：10 被引量：95H指数：5
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- 添加生物炭对黄绵土耕层土壤可蚀性的影响被引量：21
- 2016年
- 生物炭因其固有的特性和理化性质成为新兴的土壤结构改良添加剂,目前大多研究集中在添加生物炭后土壤理化性质及作物产量变化方面,而对添加生物炭后土壤抗侵蚀效应变化的研究很少。以黄土高原典型黄绵土为例,采用室内人工模拟降雨试验,研究添加不同含量(0%、1%、3%、5%、7%)和粒级(<2mm、<1mm、<0.25mm)的生物炭对坡面片蚀的影响。结果表明:(1)生物炭含量、生物炭含量与粒级的交互作用对降雨侵蚀有显著影响,生物炭粒级对侵蚀的影响效应相对较弱。(2)各次降雨中,添加1%含量的各粒级生物炭均可产生减流减沙作用,探讨其他含量的生物炭对侵蚀和径流的影响时需结合生物炭的粒级进行具体分析。(3)产流时间随生物炭含量的增加而减小,且≤3%的生物炭添加量可延迟产流时间。
- 吴媛媛杨明义张风宝张加琼赵恬茵刘淼
- 关键词：片蚀土壤可蚀性生物炭黄土坡面
- 黄土高原水蚀风蚀交错带坡耕地土壤风蚀速率空间分布被引量：3
- 2016年
- 受水蚀和风蚀的交错作用,黄土高原水蚀风蚀交错带的土壤风蚀速率难以从总侵蚀中提取出,更难以描绘其坡面分布特征.本研究运用~7Be示踪技术,在神木县六道沟流域选择方向偏北的砂壤土和黏壤土坡耕地,沿与坡面走向大致平行的方向布设采样线,采集0~30 mm土壤样品,估算土壤风蚀速率,探究风蚀速率的坡面分布特征及其所指示的风况和微地貌特征.结果表明:经过风季后,表层土壤颗粒变粗,比表面积变小,有机质含量降低,这些土壤理化性质变化表明两坡面均发生风蚀.砂壤土坡面A的平均风蚀速率为1560.81 t/(km^2 a),黏壤土坡面B的平均风蚀速率为694.26 t/(km^2 a),风蚀速率在两坡面均呈现从坡顶到坡脚逐渐减小的空间分布特征.两坡面风蚀速率等值线分布不仅指示了土壤风蚀的坡面分布特征,还揭示了造成该分布的有效合成风向为北风.风蚀速率等值线的局部形状变异显示了坡面微地貌形态,等值线的变异程度显现了微地貌对风蚀速率的影响程度和范围.
- 刘章杨明义张加琼
- 关键词：水蚀风蚀交错带
- 黄土坡面细沟发育及细沟与细沟间侵蚀比率研究被引量：10
- 2015年
- 基于室内人工模拟降雨试验,采用三维激光扫描仪对坡面进行监测,研究了黄土坡面不同坡度(10°,15°,20°,25°)和雨强(90,120mm/h)下细沟发育过程、形态特征及细沟与细沟间侵蚀比率变化规律。结果表明:(1)随着坡度、降雨强度增大,坡面产流时间、细沟出现时间有减小趋势,断面流速有增大趋势;(2)黄绵土坡面细沟形态变化受降雨强度影响较小,受坡度影响较大。在10°,15°坡度条件下,受溯源侵蚀及沟道下切作用较强,形成的细沟长、窄,深;在20°,25°条件下,受沟壁坍塌作用影响较大,形成的细沟短、宽、浅;(3)采用多元回归方法对细沟与细沟间侵蚀比率与坡度、雨强、径流的关系进行拟合,拟合函数为幂函数方程,细沟与细沟间侵蚀比率随着坡度、降雨强度增大而增大。
- 刘淼杨明义张风宝
- 关键词：模拟降雨坡度降雨强度三维激光扫描仪
- 耕作侵蚀研究述评被引量：5
- 2016年
- 耕作位移和耕作侵蚀主要是在重力作用下,由耕作工具触发的土壤侵蚀;是造成坡耕地土壤重新分布和坡耕地土壤侵蚀的重要过程之一;对坡面地形演化、土壤性质改变、土壤养分流失与重新分布、土地生产力降低、土壤碳储存变化等都有重要影响。在以往研究的基础上,总结耕作侵蚀的基本过程和机制、研究方法、影响因素和侵蚀速率的研究进展,讨论目前研究中的不足与未来可能的研究方向。不同于风蚀和水蚀,耕作侵蚀发生的动力条件是人为影响,而非自然发生的降水或风力;因而,其侵蚀过程和机制、研究方法、影响因素、侵蚀速率分布等均不同于风蚀和水蚀。耕作侵蚀主要受人为和自然因素的影响,人为因素驱动耕作侵蚀发生,坡面是耕作侵蚀的地形基础。人为因素主要有耕作工具特性、耕作方向、速度和深度等;自然因素主要包括坡面的形状和尺寸、地形、坡度和土壤性质等。强烈的耕作侵蚀主要发生在坡面上部和坡面曲率剧烈变化的部位。耕作侵蚀研究主要通过基于示踪技术的实测方法,结合模型预测开展。由于耕作侵蚀、风蚀和水蚀的研究方法各成体系,通用方法较少,因而,多营力侵蚀研究难度巨大。以137Cs为代表的核素在研究水蚀、风蚀和耕作侵蚀中均表现出独特的优势,为区分多营力侵蚀中各种侵蚀的速率和贡献提供了新的可能。
- 张加琼杨明义刘章张风宝
- 关键词：耕作侵蚀侵蚀速率
- 次降雨过程中侵蚀泥沙分形维数的变化特征被引量：8
- 2015年
- 采用室内人工模拟降雨试验,设计试验坡度为10°、15°、20°、25°,降雨强度为90和120 mm/h,坡长为5和7m,研究不同降雨条件下降雨过程中侵蚀泥沙分形维数的变化特征。结果表明:1)侵蚀泥沙分形维数与黏粒、粉粒体积分数呈极显著正相关,与砂粒体积分数呈极显著负相关;2)侵蚀泥沙分形维数随降雨强度增强有减小趋势,受坡度、坡长影响变化规律不明显,在5 m坡长条件下,侵蚀泥沙分形维数随着降雨历时的延长有先降低后升高趋势,7 m坡长条件下,10°、15°坡度情况下,侵蚀泥沙分形维数随降雨历时变化规律不明显,而在20°、25°坡度情况下,侵蚀泥沙分形维数有随降雨历时增大趋势;3)坡度为10°的条件下,细沟出现后侵蚀泥沙分形维数明显小于细沟出现前,在坡度为15°、20°、25°条件下,细沟出现后侵蚀泥沙分形维数明显高于细沟出现前。
- 刘淼吴媛媛杨明义张风宝
- 关键词：分形维数坡度坡长降雨强度细沟侵蚀
- 黄土丘陵区坡地侵蚀对土壤呼吸的影响被引量：6
- 2012年
- 以黄土丘陵区两种肥力水平的坡地土壤为研究对象,采用人工模拟侵蚀(表土剥离0,5,10cm)和动态密闭气室法(Li-8100,USA),探讨了坡地不同侵蚀强度下土壤呼吸的变化特征及水热因子对土壤呼吸的影响。结果表明:(1)一定温度和湿度条件下,强度侵蚀显著降低土壤呼吸速率(P<0.05),其影响程度与土壤肥力有关,高肥土壤侵蚀5cm后呼吸速率较未侵蚀土壤降低了32%,而低肥土壤呼吸速率降低了14%;(2)两种肥力土壤呼吸的侵蚀效应在干湿交替前后表现出不同的变化规律,降雨使土壤呼吸速率激增,且放大了表土流失的侵蚀效应;(3)观测期内土壤呼吸速率与土壤湿度呈显著正相关,而与土壤温度无明显相关性,说明短期内影响侵蚀土壤呼吸速率日际变化的主要因子为土壤湿度;(4)在计算坡面CO2排放时若忽视侵蚀的影响,将可能高估侵蚀引起的原位碳排放效应。严重表土流失可能通过影响土壤呼吸而改变陆地生态系统碳平衡。
- 裴会敏许明祥脱登峰
- 关键词：土壤呼吸黄土丘陵区
- 黄土丘陵区刺槐林土壤碳通量模拟研究被引量：5
- 2014年
- 【目的】研究黄土丘陵区刺槐林不同土层土壤碳通量，以准确评估该区域土壤碳排放量。【方法】以坡耕地（对照）以及10，20，30和40年生的刺槐（Robinia pseudoacacia）林为研究对象，用气体井法测定CO2浓度，使用Fick扩散法（5种扩散系数模型）计算0～200 cm土层土壤剖面碳通量，并用Li-8100腔室法对表层土壤碳通量进行实地监测，最后将黄土丘陵区刺槐林地不同深度土层土壤碳通量的估算结果与实测值进行对比分析。【结果】1）5种扩散系数模型对土壤剖面碳通量的模拟结果有较大差异，其中Penman模型计算结果与实测值差异最大，Moldrup模型计算值与实测值差异最小。2）5种扩散系数模型计算的土壤碳通量均大于实测值，但与实测值均具有显著相关性（P＜0.05）。3）在黄土丘陵区刺槐林地0～20，80～140，200 cm土层估算土壤碳通量的最佳扩散系数模型分别为Moldrup-2000、Moldrup-1997和Millington模型。4）在黄绵土0，20，80，140，200 cm土层，土壤CO2扩散系数分别为0.15，0.14，0.20，0.22和0.27，据此计算的各土层土壤碳通量分别为0.72，0.32，0.30，0.24和0.17 μmol/（m2·s），可见随着土层深度的增加，土壤碳通量逐渐降低。【结论】黄土丘陵区不同刺槐林地各土层的环境因子有一定差异，所以估算不同深度土壤碳通量的最佳模型有所区别；研究确定的黄土区不同土层碳通量估算模型和气体扩散系数模型中的各种参数，对于准确评估区域土壤碳排放具有重要参考价值。
- 董莉茹许明祥孙会
- 关键词：黄土丘陵区刺槐林地
- 黄土丘陵区土地利用变化对深层土壤活性碳组分的影响被引量：32
- 2015年
- 土壤活性有机碳组分对土地利用变化的响应规律已成为当前土壤碳和养分循环研究的一个热点.本文以黄土丘陵子午岭林区为研究区,通过分析天然乔木林转变为人工乔木林、天然乔木林转变为农田,天然灌木林转变为农田以及撂荒后土壤活性有机碳含量及其在土壤剖面上分布的差异,与浅层(0~60 cm)土壤对比,分析土地利用变化对深层土壤(60~200 cm)活性有机碳组分的影响.结果表明:1土壤易氧化性碳(LOC)和土壤微生物量碳(MBC)含量主要集中在0~60 cm土层,分别占0~200 cm土层含量的49%~66%和71%~84%.不同土地利用类型0~60 cm土层LOC和MBC含量差异显著,深层土壤含量差异不显著.2土地利用变化对土壤活性有机碳影响显著,浅层比深层反映敏感.天然乔木林转变成人工乔木林和农田、天然灌木林转变成撂荒地和农田这4种土地利用转变方式下,浅层土壤LOC分别减少了10%、60%、29%、40%,深层分别减少了9%、21%、12%、1%;浅层土壤MBC分别减少了24%、73%、23%、56%,深层土壤MBC分别减少了25%、18%、8%、11%.3土地利用变化改变了活性有机碳占总有机碳的分配比例.天然乔木林和天然灌木林转变成农田浅层土壤LOC/SOC比例增加,深层差异不大;天然灌木林转变为农田,浅层土壤MBC/SOC降低,深层差异不大.结果说明土壤活性有机碳含量和分配比例受土地利用变化的影响,与浅层相比,深层土壤有机碳具有较大的稳定性.
- 张帅许明祥张亚锋王超华陈盖
- 关键词：黄土丘陵区土地利用变化深层土壤土壤活性有机碳
- 利用风洞实验研究~7Be示踪估算土壤风蚀速率的可行性被引量：1
- 2012年
- 以黄土高原水蚀风蚀交错带沙黄土为研究对象,利用室内风洞模拟实验对7Be示踪估算土壤风蚀速率的可行性进行探讨。由于风蚀过程易带走土壤细颗粒,且7Be在土壤细颗粒中含量较高,所以利用7Be水蚀模型计算的土壤风蚀速率高于实测值。实验中发现样点风蚀后和风蚀前土壤颗粒比表面积之比与样点风蚀后7Be含量之间存在幂函数关系,基于此,提出颗粒校正系数(P)的计算式,并将P引入到7Be水蚀模型对其进行修正。计算分析发现,和实测值相比,利用修正模型计算的土壤风蚀速率误差均不超过5%,这说明经过修正的7Be水蚀模型能较准确地估算土壤风蚀速率,利用7Be示踪技术估算土壤风蚀速率是可行的。研究为进一步利用7Be示踪技术调查黄土高原水蚀风蚀交错带土壤风蚀问题奠定了基础。
- 孙喜军杨明义张风宝张博赵恬茵
- 关键词：风洞实验风蚀
- 陇东黄土丘陵区梯田土壤养分评价——以甘肃庄浪县为例被引量：5
- 2014年
- 【目的】从县域尺度对陇东黄土丘陵区梯田土壤养分进行评价,为黄土丘陵区梯田土壤培肥、粮食产量增加提供科学依据。【方法】以庄浪县耕地质量评价数据为数据源,共采集3 839个样点,且采样点均匀覆盖全县农田,通过主成分分析和方差成分估计模块分析了陇东黄土区梯田土壤大量养分(有机质、全磷、全氮、缓效钾、速效磷、碱解氮、速效钾)和微量养分(有效铜、有效锌、有效锰、有效铁、有效硼)分布特征及其影响因素。【结果】1)庄浪县梯田土壤全磷和速效磷含量处于高水平,速效钾含量处于较高水平,有机质、全氮和碱解氮含量处于中等水平。土壤大量养分综合指数处于较低、中等和较高级别的样本数分别占有效样本数的14.45%,65.89%和19.66%。2)庄浪县梯田土壤有效铜、有效锰和有效铁含量为中等水平,有效锌和有效硼含量处于中下水平,且有较大面积的土壤缺硼。土壤微量养分综合指数处于较低、中等和较高级别的样本数分别占有效样本数的32.53%,63.35%和4.12%。3)土壤类型对土壤大量养分空间变异的贡献率达51.81%,海拔影响次之,其贡献率为23.60%。随着海拔的升高,土壤大量养分综合指数在较高水平样本所占比例相应增加。4)土壤微量养分空间变异性与土壤类型、土壤质地、海拔有关,土壤类型对微量养分空间变异的贡献率最高,为69.41%,土壤质地、海拔的贡献率分别为17.65%,11.76%。随着海拔的升高,土壤微量养分综合指数在中高水平所占比例总体降低。【结论】陇东黄土丘陵区梯田土壤大量养分和微量养分整体处于中等水平,有较大面积的土壤缺硼。梯田土壤养分的空间变异主要受土壤类型和海拔的影响。
- 刘思涵许明祥吴永斌张立功
- 关键词：梯田土壤黄土丘陵区微量养分
