雷州半岛土壤渗透性及其与地下水补给关系

对雷州半岛土壤渗透性进行了分析,并结合地形地貌、降雨入渗补给情况,识别地下水潜在补给区。雷州半岛土壤渗透性空间差异较大,饱和渗透系数变化范围为 0.04~8.83 m/d。总体而言,半岛南部、遂溪西北部渗透性较好,中部较差。土壤渗透系数受到土地利用类型、土壤粒径、土壤有机质等的影响。随着土壤中值粒径和有机质含量的增加,土壤渗透系数增加。不同土地利用类型,其土壤平均渗透性优劣表现为：荒地＞桉树林＞甘蔗＞菜地＞菠萝＞其他林地＞香蕉＞苗圃＞坡稻＞水稻田。降雨入渗补给系数南北高、中间低,随着土壤渗透系数增加而提高。半岛南部石茆岭和石板岭一带,地势高,坡度较缓,同时土壤渗透性和降雨入渗补给系数相对较高,为雷州半岛地下水潜在补给区。     

巴丹吉林沙漠沙山区径流与地下水补给条件

在全球高差最大的巴丹吉林沙漠沙山斜坡上发现了沙漠区罕见的因大气降水而产生的地表超渗径流,地表径流侵蚀,缓渗径流及因地下径流出露而产生的地表径流--风沙混合物理沉积与化学沉积(次生盐).根据电镜观察,能谱分析,化学分析和粒度分析等资料,研究了径流化学沉积物的矿物和化学组成,风积沙和径流--风沙混合物理沉积物的粒度组成,径流类型及沙山区水分平衡,降水对地下水与湖水的补给机制.超渗径流的出现表明,虽然该区降水量少,但存在能够为地下水提供补给来源的较强有效降雨过程.径流,径流--风沙混合物理沉积和化学沉积等六项科学指标从深层次上充分证明,该区降水通过入渗至少达到了沙山的下部,完全能够对地下水构成有效补给.细粒层相对的隔水性是该区地下径流出露于地表的原因.沙山区确实存在令人惊奇的水分正平衡,即在大气降水在经过蒸发和蒸腾等消耗之后,每年还有约134648.4 t/km²水补给了地下水和湖水,成为湖水的重要补给来源之一.沙山区能够产生有效降水,植被稀少蒸腾量少,沙层入渗率高和沙层受蒸发影响深度很小是该区水分出现正平衡和大气降水能够补给地下水的四个条件,也是导致该沙漠区有众多湖泊发育的主要条件.     

基于环境示踪剂氯的北山地区浅部地下水补给研究

地下水补给研究是高放废物深地质处置库选址和场址评价的重要研究内容之一。甘肃北山地区是我国高放废物地质处置库场址首选预选区,为查明该区地下水补给特征,基于环境示踪剂氯查明了北山地区浅部地下水补给量。结果表明:(1)总体而言,氯质量平衡方法在北山地区应用效果较好。(2)基于包气带的氯质量平衡方法计算得出的浅部地下水垂向补给量在渗透性较大的沟谷盆地中为0.07～2.03 mm·a^-1,平均值约1.0 mm·a^-1。(3)基于饱和带的氯质量平衡方法计算得出北山地区浅部地下水多年平均入渗补给量为0.25 mm·a^-1,不足多年平均降水量的0.5%。相关结果可为我国高放废物地质处置库选址和场址评价提供依据。     

乌兰布和沙漠降水入渗补给对气候变化的响应

为探究地下水补给对气候变化的响应,以乌兰布和沙漠为例,基于氯质量平衡法,通过野外打钻和室内离子分析,重建区域地下水补给历史和短时间尺度的气候变化过程。结果表明：降水对沙漠地区的地下水补给非常小,对比周边地区记录发现,地下水补给呈现出由西向东逐渐增大的趋势,且一定程度上反映出贺兰山对季风气流的阻挡作用,在相关季风较弱年份,贺兰山西侧降水补给弱于东侧。过去600年来本地区的气候波动大,1455-1500 AD、1600-1650 AD是气候较为干旱的时期,18世纪末至19世纪初是环境演化一个重要的时间界限,自此以后的漫长时间,干旱化进程进一步加剧,尤其是1920-1930 AD,区域极端干旱。本研究也验证了处于季风边缘沙漠地区降水入渗补给对气候变化所呈现出的响应差异。     

苏打盐渍土土壤水分动态及其与浅层地下水的交换关系

以松嫩平原西部典型苏打盐渍土区为研究对象,以野外定位试验和室内模拟分析相结合,借助于分层土壤水分平衡模型,探讨苏打盐渍土壤水分运移的基本特征和规律,并分析其与浅层地下水之间的交换关系。研究结果表明,研究区内蒸降比较大,一般达到2:1以上,剖面土壤水分随蒸发、入渗过程呈现相应的转化;强烈地表蒸发作用下,地下水对上层土壤水分具有明显调控作用,土壤水分在50cm以下相对稳定,50cm以上受地表过程的影响变化较为显著。     

基于SOFM网络的巴丹吉林沙漠湖泊聚类及其地下水补给来源推断

引入湖泊经纬度、海拔、湖水温度、湖水pH值以及湖水Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-、 SO₄^2-、CO₃^2-、HCO₃^-浓度等13个基本变量作为聚类指标,构建了自组织特征映射（SOFM）网络,对巴丹吉林沙漠南部共计105个常年积水湖泊进行了非线性聚类,并与基于类平均法的线性聚类分析结果作对比,得到两种聚类分析方法的结果大体一致,即以雅布赖山北东—南西走向断裂带为界,湖泊呈较明显的二聚类分布,断裂带北部的湖泊聚集一类,接近断裂带以及断裂带南部的湖泊聚为一类,这与实地考察结果相互印证。对聚类结果进行判别后发现,SOFM网络的聚类结果更为准确可靠,其在识别地理现象微小差异方面更具优势。而根据断裂带两侧不同类型湖泊的分布,可以推断巴丹吉林沙漠南部湖泊群地下水源补给空间上的非同源性,以及地下岩层组分和结构上的空间差异性。     

基于水化学和同位素评价马莲河下游地下水补给河水的时空变化

准确评价地下水对河水的补给量是流域水资源量管理和合理利用的基础。在马莲河流域下游采集不同季节地表水和地下水样品75组,利用Cl^-、电导率(EC)和D、¹⁸O同位素多方法联合评价,识别了地下水补给河水的位置、补给量及其季节变化。结果表明:马莲河水EC和Cl^-质量浓度沿着流向均呈降低趋势,δD和δ¹⁸O值沿流向减小。雨季EC和Cl^-质量浓度最低,δD和δ¹⁸O值最高。地下水各组分浓度均低于河水,时空变化不明显。地下水单宽排泄量存在时空变异,上段和下段为地下水强排泄区,中段地下水排泄较弱,不同季节地下水排泄量占总排泄量的72.20%～95.07%。雨季地下水单宽排泄量显著降低,河水中基流比例由雨季前期的68.89%降至29.43%。整体上,地下水补给河水季节变化明显,而空间变化规律较为稳定。研究成果有利于深入认识河水和地下水的相互作用机制,并为当地水资源利用提供基础依据。     

半干旱黄土区成熟柠条林地剖面土壤水分环境及影响因子研究

为了探讨柠条群落及环境因子与土壤水分动态响应关系,选择半干旱黄土区流域尺度不同地形条件下成熟柠条林作为观测样地,于2009-2011年生长季节(5月上旬至10月下旬),每15 d1次,对0~220 cm剖面土壤水分进行了连续测定,2010年8月测定了0~600 cm土壤水分,2011年9月调查了柠条林群落结构特征。采用SPSS17.0软件的Duncan进行多重比较、EXCEL软件进行分析作图,对各样地剖面土壤水分差异、不同年度生长季节变异、干燥化程度以及其影响因子进行了综合分析。结果表明:浅层土壤水分含量为北坡东坡南坡,下坡位高于上坡位,坡度越大土壤含水量越低。由表层至深层,地形因子影响土壤水分作用逐渐减弱,植被因子影响土壤水分作用逐渐增强。在一定区域,柠条群落盖度和高度与深层土壤水分含量呈明显的负相关。人工柠条林加重了入渗层以下的土壤干燥化程度,而且连续干旱会造成入渗层范围的临时性土壤干层,而永久性干层是柠条发育至成熟阶段的过程中,逐渐形成并一直存在的一种现象。研究结论将对进一步从多尺度(年际和季节的时间尺度、水平和垂直的空间尺度)、多因子(气候、土壤、植被、微地形等)综合研究半干旱黄土区人工植被群落及其土壤水分环境动态提供重要参考。     

东北黑土区土壤剖面地温和水分变化规律

东北黑土区土壤侵蚀的结果使土壤在坡面上发生再分配,土壤腐殖质层厚度的空间变异增大。腐殖质层厚度的变化又引起地温和土壤水分等土壤物理性质的变化,地温和水分是影响和反映冻融侵蚀作用的重要因子,也是影响地表和土壤剖面物质运移的重要因素。本文通过实测不同厚度腐殖质层剖面的地温和土壤水分,分析了地温和水分随时间和土壤剖面深度的变化规律。结果显示腐殖质层厚度对土壤温度和含水量有显著影响,腐殖质层较厚的剖面解冻速度比薄层黑土区要慢,不同深度土层温度到达0℃的日期也不相同,腐殖质层较厚的剖面冻结时间要滞后1周左右。同时,腐殖质层较厚的黑土区土壤含水量明显大于薄层黑土区,土壤水分运移的深度范围也大。     

生态补偿对农户生计的影响——以甘南黄河水源补给区为例

生态补偿项目对农户生计的影响关系到项目可持续性及社会公平性,近年来已成为生态补偿领域的研究热点。本文通过调查退牧还草工程前后甘南黄河水源补给区农户生计资本及生计方式的变化,分析了生态补偿项目对农户生计的影响,提出应建立多样化、差别化的补偿方式,提高项目区农户的生计能力,确保生计安全。研究发现:①生态补偿后农户生计总资本显著增加,除自然资本下降外,其余各类生计资本均增加,但纯牧区、半农半牧区、农区农户的生计资本变幅不同;②生态补偿后农户生计方式发生显著变化,从事非农活动的农户比例增加,生计多样化指数增加,其中农区农户的非农化程度及生计多样化指数的增幅均高于纯牧区与半农半牧区。     

人工苹果园持续时间对土壤重金属分布的影响

以陕西渭北旱塬典型苹果园为研究对象,运用SPSS数理统计软件进行数据分析,对该区洛川县不同种植年限苹果园土壤重金属含量进行研究,试图阐明种植年限对果园土壤发育过程的影响。结果表明:该区苹果园的高投入种植管理模式,能够影响重金属在土壤中的迁移与富集,使土壤重金属含量发生明显变化。随着树龄的增加(0→60 a),在0~20,20~40、40~60 cm各土层砷含量的差异逐渐减小(4.1→0.4 mg/kg);40 a树龄果园土壤铬含量在各个土层均达最高值(分别为:87.3、89.7和94.6 mg/kg),而60 a果园则在各个土层均达最低值(分别为:76.0、79.5和73.3 mg/kg);0~20 cm,铜含量与镍含量随树龄增加呈线性递增趋势(22.9→31.7 mg/kg与29.6→31.9 mg/kg);不同种植年限果园土壤铅含量均随土层深度的增加而降低;不同种植年限果园土壤锌含量随土层深度的变化没有明显的变化规律。不同树龄果园土壤环境指标的综合污染指数均小于0.7,土壤环境质量为清洁。     

黄土高原丘陵区小流域地下水补给特征

地下水补给量反映了含水层的可更新能力,是地下水资源管理与合理开发利用的关键参数之一。为定量研究黄土高原丘陵沟壑区小流域地下水的补给特征,基于岔巴沟流域上游、中游、下游3个水文站1959-1969年降水与日径流观测资料,通过退水分析法估算了流域地下水补给量,并分析了与降水量和基流量的关系及其在年内的补给变化过程。结果表明：岔巴沟流域年平均基流量为13.09 mm·a^-1,更新时间为124 d,补给量为11.46 mm·a^-1,降水入渗补给率为0.025,基流补给率为0.89。从上游到下游地下水补给量与入渗补给率逐渐增大,且上游与下游之间有显著差异（P<0.05）;基流补给率逐渐减小,各集水区之间差异均显著。地下水补给量与降水量呈线性正相关（R²>0.40）,在下游集水区内随降水量变化的增幅较大。基流量与降水量也呈正相关关系（R²>0.77）,干流基流80%以上源于降水补给转化。以5月份为节点可将地下水补给过程分为"一次补给"和"二次补给"2个主要阶段,其分别占全年总补给量约30%和70%,并且"二次补给"是造成岔巴沟流域不同集水区地下水补给量差异的主要阶段,并且为无资料地区小流域地下水资源的评价提供借鉴。     

清至民国洛川塬土地利用演变及其对土壤侵蚀的影响

依据史料和已有研究,恢复了洛川塬土地利用的演变过程及其对土壤侵蚀的影响。研究表明,清至民国时期是一个由土地垦殖的初步恢复到土地垦殖力度的增强、垦殖范围的扩大,再至战乱、自然灾害后期的重建以及民国时期土地垦殖发展的过程。地貌的复杂性、降水的不稳定性,对土地开垦造成客观限制;政策制度的推行对土地开垦起到主导作用;而人口因素是土地开垦的根本动力。土地开垦面积随不同时期的人口变化而呈现显著差异,即土地开垦面积和人口数量之间成正相关关系。洛川塬环境伴随着人口增长、土地利用强度增强而逐步恶化。这种恶化是地理环境系统自我调节能力减弱,继而引发土壤侵蚀加剧,并呈现为人为加速侵蚀和自然侵蚀交相混合的共同作用。     

Topographic differentiation simulation of crop yield and soil and water loss on the Loess Plateau

De-farming slope farmland has been an effective measure in recent years for the improvement of the eco-environment and the mitigation of soil and water loss on the Loess Plateau. This paper, taking the Yangou Basin as a case study and using day-by-day meteorological data of Yan’an station in 2005, simulated and analyzed the quantitative relation between crop yield, soil and water loss and topographic condition with the aid of WIN-YIELD software. Results show that: 1) topographic gradient has important influence on crop yield. The bigger gradient is, the lower the crop yield. Yields of sorghum and corn decrease by 15.44% and 14.32% respectively at 25° in comparison to the case of 0°. In addition, yields of soya, bean and potato decrease slightly by 5.26%, 4.67% and 3.84%, respectively. The influences of topographic height and slope aspect on crop yield are slight. 2) Under the same topographic condition, different crops’ runoff and soil loss show obvious disparity. Topographic gradient has important influence on soil and water loss. In general, the changing trend is that the soil and water loss aggregates with the increase of gradient, and the maximal amount occurs around 20°. The influence of topographic height is slight. Topographic aspect has a certain effect, and the fundamental characteristic is that values are higher at the aspect of south than north. 3) Topographic gradients of 5° and 15° are two important thresholds. The characteristic about soil and water loss with the variation of topographic gradients show that: the slope farmland with gradient less than 5° could remain unchanged, and the slope farmland more than 15° should be de-farmed as early as possible.     

黄土高原作物产量及水土流失地形分异模拟

De-farming slope farmland has been an effective measure in recent years for the improvement of the eco-environment and the mitigation of soil and water loss on the Loess Plateau. This paper, taking the Yangou Basin as a case study and using day-by-day mete- orological data of Yan'an station in 2005, simulated and analyzed the quantitative relation between crop yield, soil and water loss and topographic condition with the aid of WIN-YIELD software. Results show that: 1) topographic gradient has important influence on crop yield. The bigger gradient is, the lower the crop yield. Yields of sorghum and corn decrease by 15.44% and 14.32% respectively at 25° in comparison to the case of 0°. In addition, yields of soya, bean and potato decrease slightly by 5.26%, 4.67% and 3.84%, respectively. The in- fluences of topographic height and slope aspect on crop yield are slight. 2) Under the same topographic condition, different crops' runoff and soil loss show obvious disparity. Topographic gradient has important influence on soil and water loss. In general, the changing trend is that the soil and water loss aggregates with the increase of gradient, and the maximal amount occurs around 20°. The influence of topographic height is slight. Topographic aspect has a certain effect, and the fundamental characteristic is that values are higher at the aspect of south than north. 3) Topographic gradients of 5° and 15° are two important thresholds. The characteristic about soil and water loss with the variation of topographic gradients show that: the slope farmland with gradient less than 5° could remain unchanged, and the slope farm- land more than 15° should be de-farmed as early as possible.     

硬化地面与黄土高原水土流失

在界定硬化地面概念的基础上,进一步将硬化地面分为道路、城镇街区、农家场院三大类。并利用黄土高原400~600mm集流能力试验公式,对甘肃省陇东黄土高原沟壑区不同硬化地面的集流能力、侵蚀量进行分类实例分析研究,发现硬化地面集流能力远大于自然地面,因此城镇、道路、村庄附近的土壤侵蚀尤其严重。在黄土高原地区,不仅与之相关的沟壑的形成和发育,而且相关沟谷和河流的溯源侵蚀之力度大小也要受其影响。随着人口的增加,硬化地面面积越来越大,受其影响水土流失更加严重,这是历史时期黄土高原水土流失日益加剧的重要原因之一。今后黄土高原的水土保持工作,须将防治水土流失与解决水资源紧缺有机结合起来。其最佳解决途径,就是用硬化地面所集中的雨水,作为工农业生产和生活用水,以解决黄土高原水资源之不足。     

黄土高原沟壑区苹果基地退果还耕的生态水分效应

近年来,黄土高原沟壑区许多果园已经退化,需要重新退果还耕,但其生态水分效应尚不明了。以陕西长武县王东沟小流域典型果园为对象,选取了盛果期果园、退化果园和退果还耕等3种土地利用方式,分析1986、2002和2009年三期土壤水分数据,研究退化果园还耕的生态水分效应。结果表明:退化果园和退果还耕地的平均含水量和土壤储水量显著高于同期的盛果期果园。果园退化后废弃和退果还耕,土壤水分会得到部分恢复。当土地利用从盛果期果园变化为耕地后,在200~600cm土层,其土壤平均含水量(10.62%)显著高于盛果期果园(8.53%)。生物利用型土壤干层仍然是盛果期果园、退化果园和退果还耕地尚待急需解决的严重的生态问题。     

Effect of apple production base on regional water cycle in Weibei upland of the Loess Plateau

Weibei upland of the Loess Plateau containing Xianyang city, northern part of Weinan city, southern part of Yan'an city and a part of Tongchuan city covers a total area of 30,000 km2 with an elevation of 900 to 1500 m above sea level and annual average precipitation is from 550 to 600 mm. The Luochuan and Changwu uplands are two of those large uplands in Weibei region. These uplands have been identified as a commercial apple production base for its special features of topography and climate…