摘要：针对径流泥沙过程监测仪缺乏和监测误差大的状况,研制了一种具有野外复杂条件下普遍适用的径流泥沙高精度实时自动监测仪,并建立了数据/站点管理云平台。该仪器从径流泥沙过程中提取驱动仪器运转的物理量并将其转换为测控信号,实现径流泥沙过程的实时自动监测;通过对仪器总体结构及各功能部件的优化设计,消减泥沙粘附和沉积,提高监测精度。通过标准泥沙样品验证了该仪器的适用性,结果表明该仪器监测的含沙量相对误差均值为3.67%,决定系数为0.997。土槽试验获取了径流过程中变幅较宽的径流量和含沙量的动态过程曲线。可见,该仪器不仅可以准确地监测径流泥沙过程,而且创新了水土流失监测技术和方法,推动了水土流失监测的自动化和信息化。

摘要：为研究气候变化对作物不同生育期土壤碳氮磷循环相关酶活性的影响,采用盆栽控制试验,通过人工气候室控制环境CO_(2)浓度和温度,设计对照(CO_(2)浓度为400μmol·mol^(-1)、环境温度为22℃)、CO_(2)浓度升高(CO_(2)浓度升至700μmol·mol^(-1)、环境温度22℃)、CO_(2)浓度和温度升高(CO_(2)浓度升至700μmol·mol^(-1)、环境温度升至26℃)3种气候情景和2种水分条件(充分供水和轻度干旱),研究谷子(Setaria italica)开花期、开花后10 d、灌浆期和成熟期4个生育期土壤β-葡糖苷酶(βG)、β-N-乙酰葡糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨肽酶(LAP)和碱性磷酸单脂酶(ALP)活性对CO_(2)浓度和温度升高的响应。结果表明:CO_(2)浓度升至700μmol·mol^(-1)时对土壤LAP酶有显著的抑制作用,其对土壤NAG酶活性仅在充分供水条件下有促进作用,而对ALP酶活性仅在轻度干旱条件下有促进作用。增温4℃显著抑制土壤βG和ALP酶活性,其对土壤NAG酶活性的影响与土壤水分条件有关。生育期与CO_(2)浓度升高的交互作用对4种土壤酶活性均具有显著影响,生育期与增温的交互作用在充分供水条件下仅对土壤βG酶活性有显著影响,而在轻度干旱条件下其对土壤βG和NAG酶活性有显著影响。研究表明,在谷子生育不同阶段,CO_(2)浓度升高、增温和干旱对土壤碳氮磷转化相关酶活性的影响不尽相同。

摘要：融雪侵蚀是东北黑土区土壤流失的一种重要形式,而目前有关壤中流和土壤解冻深度对融雪径流侵蚀的影响研究较少。本研究采用室内模拟试验,设计两个融雪径流量(1和4L·min^(-1))和两个土壤解冻深度(5和10 cm),以及有、无壤中流处理,分析壤中流和土壤解冻深度对黑土区坡面融雪侵蚀的影响。结果表明:1)壤中流处理下坡面融雪径流深度和侵蚀量分别是无壤中流处理的1.1~1.2倍和1.3~1.9倍。两个融雪径流量下,当土壤解冻深度由5 cm增加到10 cm时,无壤中流处理下坡面融雪径流深度和侵蚀量分别增加10.0%~13.5%和15.4%~37.1%;而有壤中流处理下坡面融雪径流深度增加6.5%~8.5%,融雪侵蚀量则无显著变化。2)坡面细沟发育受壤中流、土壤解冻深度和融雪径流量的综合影响,各处理下细沟侵蚀量占坡面融雪侵蚀量的72%以上。3)壤中流发生使坡面径流流速和径流剪切力分别增加20.3%~23.2%和37.0%~51.3%,Darcy-Weisbach阻力系数减少9.0%~21.4%,从而增加了坡面融雪侵蚀量;且壤中流发生促进了坡面细沟发育,其细沟侵蚀量较无壤中流处理增加43.6%~69.9%,也导致坡面融雪侵蚀量增加。无壤中流条件下,土壤解冻深度加剧坡面融雪侵蚀的主要原因是随着土壤解冻深度的增加,坡面径流侵蚀能力和可蚀性物质来源增加,导致融雪径流侵蚀量增加。此外,土壤解冻深度对壤中流条件下细沟形态发育也有明显的影响,土壤解冻深度为5 cm时,细沟横向加宽作用显著;而土壤解冻深度为10 cm时,细沟下切侵蚀作用更显著。本研究加深了对黑土区融雪侵蚀机理的认识,可为水蚀模型的研发提供理论指导。

摘要：以黄土丘陵区草地植被群落3种优势种白羊草、长芒草和达乌里胡枝子为对象,采用裂区试验设计,设置0、50和100 kg N·hm^-2·a^-13个氮处理和0、40和80 kg P2O5·hm^-2·a^-1 3个磷处理,于生长旺盛期测定了各植物的叶长、叶宽、比叶面积、叶片干物质含量、叶片氮、磷含量和氮磷比等指标,分析不同优势种叶片功能性状对氮磷添加的响应差异.结果表明:与未施肥相比,50和100 kg N·hm^-2·a^-1处理下白羊草叶长和叶宽分别显著增加35.3%和64.4%,而长芒草仅有叶长显著增加58.8%,达乌里胡枝子仅有叶宽显著增加33.9%,但三者叶片干物质含量分别显著降低10.7%、15.3%和11.2%,白羊草和长芒草叶片氮含量分别显著增加23.0%和99.2%,氮磷比分别显著增加45.8%和96.9%;40和80 kg P2O5·hm^-2·a^-1处理下达乌里胡枝子叶长、叶宽和比叶面积分别显著增加56.9%、41.4%和19.6%,叶片干物质含量显著下降14.9%,三者叶片磷含量分别显著增加96.7%、110.9%和238.4%,氮磷比分别显著降低45.8%、42.8%和53.7%.50 kg N·hm^-2·a^-1处理下,与未施磷相比,40和80 kg P2O5·hm^-2·a^-1处理后仅达乌里胡枝子叶长和叶宽显著增大,3种植物叶片磷含量显著增加,白羊草和长芒草叶片氮含量显著降低;100 kg N·hm^-2·a^-1处理下,施磷后白羊草和长芒草叶长、达乌里胡枝子叶宽显著增大,三者叶片磷含量显著增加,白羊草叶片氮含量显著降低.综上表明,3个优势种植物叶片功能性状对短期氮磷添加的响应存在明显差异,这些差异与物种属性和施肥水平有关,不同优势种对氮磷添加响应的差异对维持草地群落多样性和稳定性具有重要作用.

摘要：泥沙问题是黄河治理的关键，而黄河泥沙主要来源于中游黄土高原强烈的水土流失。在黄土高原，耕地水土流失面积占耕地总面积的71.3%［1］，其中坡耕地土壤流失量可占流域土壤总流失量的60%～70%［2］。水土流失时，土壤中的养分会随径流及侵蚀泥沙迁入水体［3］，使细颗粒泥沙发生絮凝或分散，而流失泥沙中细颗粒泥沙含量又往往高于耕层。细颗粒泥沙的絮凝或分散，对泥沙输移和沉积过程有重要作用，是造成水库、灌溉渠系以及港湾河口淤积的重要原因，也是研究高含沙水流、浑水淤灌，以及设计冲沙模型的基础［4］。同时，侵蚀径流中细颗粒泥沙的絮凝或分散也会影响表土的导水率，从而影响水土流失量［5，6］。显然，研究细颗粒泥沙的絮凝或分散对揭示土壤侵蚀机理，以及研究泥沙输移、沉积规律具有重要的意义。但以往研究多侧重于咸淡水交界地区的水质和沙样，较少考虑盐度变化对细颗粒泥沙运动的影响［7］。本文拟以天然级配的细颗粒泥沙作为研究对象，探讨不同浓度NaCl对细颗粒泥沙静水絮凝及沉降的影响，以期为有关问题的深入研究提供科学依据。

摘要：土壤结构力学稳定性不仅与土壤质量和肥力密切相关,而且还与农业器具设计和农业水土工程建设紧密联系。该研究以黄土高原广泛分布的塿土和黄绵土为研究对象,采用振幅扫描试验模拟振荡荷载过程,研究土壤容重和含水率对土壤结构力学稳定性的影响。结果表明:1)随土壤容重的增加,土粒间接触点增多,使得剪切强度参数:线性黏弹区的剪切应力和储能模量均增加,土壤结构强度增强;黄绵土屈服点的剪切应变和塿土的积分z随容重增加先增大后降低,表明土壤颗粒存在一个最稳定的排列组合方式。同时,剪切强度参数对土壤容重的响应更为敏感。2)随含水率的增加,土壤颗粒间黏聚力和摩擦力降低,剪切强度参数:线性黏弹区的剪切应力、屈服点的剪切应力、最大剪切应力均降低,土壤结构强度降低;当剪切应变在线性黏弹区时,塿土的弹性随含水率的增加而增加,而较大的剪切应变下的塿土的弹性和黄绵土总的弹性随含水率增加均降低。3)对比2种土壤,因塿土的黏粒、有机质、阳离子交换量、比表面积等较高,增加了土粒间的胶结强度,使得塿土的弹性和剪切强度较高,而黄绵土结构更具脆性。该研究结果表明基于流变仪中的振幅扫描测试所获取的流变学参数能够定量表征土壤细观结构力学稳定性,为进一步深入认识土壤微观力学特性提供了丰富的评价参数。

摘要：为研究坡面不同草带布设位置对坡沟系统水文连通性的影响,在模拟降雨条件下,选取地形收敛指数和地形湿度指数作为结构连通性指标、简化水文曲线和相对地表连接函数作为功能连通性指标分析了不同草带布设位置(坡面中上、中、中下、下部)坡沟系统水文连通性。结果表明:不同草带布设位置对坡沟系统的连通过程影响不同。植被布设越靠近沟坡部分产流时间越长;植被布设在中下坡位、下坡位比中坡位和中上坡位的总径流量小,对径流汇集影响大。中上坡位布置植被比其他位置有较好的结构连通性,其降雨后的地形更利于水系连通。不同格局地形收敛指数分布类似正态分布,地形湿度指数分布符合正偏态分布。中上坡位布置植被降雨后地形比其他格局更利于汇流;中上坡位布置植被降雨后的地形湿度指数均值比降雨前减少10.59%,整体变化最大,也更利于产流。植被布设越靠近坡顶部分其功能连通性越好,但对于降水的储蓄能力较差。中上坡位布置植被相比其他格局需要较少的水量达到产流,功能连通性最好。降雨停止时,中下部和下部坡位布设植被约有70%的总降雨量用于储蓄,而中上部和上部仅为50%。

摘要：采用模拟降雨试验方法对黄土坡面产流动态变化过程进行研究,取得了如下结果:(1)不同雨强条件下,坡面径流率随降雨过程的动态变化可用对数相关方程描述,5-10min之间径流率随降雨过程的变化幅度较大,以后变缓,并趋于基本稳定状态;(2)不同坡度条件下,坡面径流深随降雨强度的动态变化可用线性相关方程进行描述,坡面径流深随降雨强度的增加而急剧增大;(3)不同雨强条件下,坡面径流深随坡度的动态变化总体可用抛物线相关方程进行描述,25°左右是径流深随坡度变化的转折点;(4)不同雨强条件下,坡面径流深随坡长的动态变化可用对数相关方程进行描述,随着雨强的增加,径流深随坡长的增加明显增大;(5)坡面径流深随坡度、坡长及降雨强度的动态变化可用多元幂函数相关方程进行描述,降雨强度对径流深的作用大于坡度及坡长因子。

摘要：降雨及其产生的径流是引起黄土高原土壤侵蚀的主要动力,开展黄土区降雨产流产沙过程研究可为土壤侵蚀过程模型研发奠定基础,为该区水土保持与生态建设提供重要科学依据。该文基于收集分析子洲径流试验站天然非恒定降雨、产流、产沙过程观测资料,应用非线性模拟技术,对黄土坡面降雨产流产沙动态变化过程及响应关系进行了研究,结果表明,黄土坡面累积降雨量随降雨历时的变化过程、累积径流深随产流历时的变化过程、累积侵蚀产沙模数随产沙历时的变化过程、累积径流深变化过程对累积降雨量变化过程的响应、累积侵蚀产沙模数变化过程对累积径流深变化过程的响应均呈现为非线性关系,可分别划分为两种类型,并分别可用扩展S型曲线模型和扩展幂函数模型进行数学描述。

摘要：为研究耕作对浅沟径流产沙及形态发育特征的影响,在野外调查的基础上,设计坡度（15°、20°、25°）、雨强（1.0、1.5、2.0 mm/min）及放水流量（7.53∽23.45 L/min）3个处理,采用室内模拟降雨和放水冲刷的方法,测定了不同处理下浅沟径流量、产沙量。结果表明：1）2种浅沟水流均为紊流,耕作使浅沟水流雷诺数和弗劳德数分别减小0.95%∽30.77%、2.64%∽39.14%,阻力系数和糙率系数分别增加4.01%∽58.82%、0.88%∽27.87%;2）试验条件下,耕作使浅沟土壤剥蚀率增大9.48%∽37.87%,未耕作与耕作浅沟土壤剥蚀率分别与坡度—流量交互作用、雨强—坡度交互作用呈极显著线性关系,土壤剥蚀率与径流剪切力、径流功率及单位径流功率均呈显著的线性关系,未耕作浅沟发生剥蚀的临界剪切力、临界功率及临界单位径流功率分别为17.576 N/m2、5.036 W/（m2·s）、0.0381 m/s,耕作浅沟为10.585 N/m2、3.544 W/（m2·s）、0.0277 m/s;3）耕作使浅沟宽度增加1.98%∽31.79%,浅沟面积增大0.84%∽32.03%,下切深度降低2.82%∽26.67%;4）耕作使浅沟土壤侵蚀量增加0.91%∽22.80%,未耕作和耕作浅沟土壤侵蚀量分别占坡面土壤侵蚀总量的44.09%∽74.16%和42.44%∽56.44%,与雨强—流量交互作用均呈极显著的线性函数关系。结果可为该区浅沟侵蚀预测模型的建立及农业生态环境安全与保护提供科学依据。