耕作措施对径流能量的影响

在室内人工降雨试验的基础上,分析了等高耕作、人工掏挖和人工锄耕3项耕作措施对径流能量的削减作用和减蚀作用。结果表明：耕作措施对径流能量及坡面产沙均具有削减作用,其中等高耕作的作用最大,随雨强和地面坡度的增大其作用减弱;耕作措施对径流能量的削减作用与减蚀作用之间具有一定的相关关系,但坡面产沙同时受土壤抗蚀、抗冲性等因素的影响。     

黄土缓坡耕地粟株不同生育期土壤的抗冲性特征

采用典型黄土,基于原状土冲刷法,测定并分析了粟株不同生育期土壤抗冲性变化特征及其与根系生长的关系。研究结果表明:粟株各生育期土壤含沙量随冲刷时间延长逐渐降低,除苗期外均在3 min后趋于平稳,苗期在9 min后保持稳定,且前3 min内苗期的流失量最大(5.92 g/L)。随着粟株生育期推进,土壤抗冲指数及其增强效应呈现出先增强后减弱的趋势,苗期均最弱,分别为1.19 min/g和0.59。各土层,土壤抗冲指数与除根系平均直径以外的其他根系特征参数显著相关,相关系数介于0.64~0.91之间,其中根长是影响土壤抗冲性的主要因素,通过线性拟合进一步分析,发现土壤抗冲性与根长0.5 mm指标相关最紧密。因此,在缓坡耕地上种植粟株有利于增强土壤抗冲能力,保持水土。     

膜下滴灌条件下沟垄规格对水分运移过程影响研究

沟垄栽培措施为重要的农艺耕作方式,研究膜下滴灌条件下沟垄规格对土壤水分运移的影响有利于提高水分利用效率。通过室内土箱模拟试验,探究了沟底宽度等沟垄规格参数对土壤湿润体的形状及水分分布的影响,采用多元线性回归方程构建了湿润锋运移距离模型,模拟了试验工况下土壤水分输运过程,并验证了模型的预测效果,最后基于构建的运移距离模型确定了试验工况下3 a生枸杞栽培种植最优沟垄规格。研究结果表明：随着沟底宽度的增加,湿润体形状愈发扁平,湿润体中水分分布重心会随沟底宽度的增加而逐渐上移;土壤含水率等值线分布图与湿润体形状图大致相似,呈由密至疏分布格局;构建的湿润锋运移距离模型预测的水分运移距离与试验结果误差较小,模型精度较高;试验工况下,采用膜下滴灌技术的3 a生枸杞栽培种植最优沟底宽度为22.50～28.90 cm。     

天然降雨与人工降雨特性的研究

在天然降雨的观测基础上,对人工降雨特性,降雨强度、降雨分布均匀性、降雨雨滴大小及分布、雨滴终点速度进行了实验研究。为更好进行室内人工降雨实验提供理论基础,为土壤侵蚀研究获取大量系统资料做准备。     

玉米茎流与叶面积、降雨强度之间关系研究

为了探求人工降雨条件下,玉米单位时间产生的茎流量、茎流率与叶面积、雨强的关系,从苗期到抽雄结束共进行了5轮试验,用自制降雨茎流收集筒收集试验产生的茎流,通过调节人工降雨装置达到对雨强进行控制的目的,每轮试验设置了6种不同的降雨强度。结果表明:玉米茎流量与叶面积、降雨强度均呈幂函数关系;玉米茎流率与叶面积呈幂函数关系,与降雨强度无直接关系。应选用紧凑型玉米品种,以适当提高栽植密度,增加冠层覆盖度和叶面积指数,从而增加茎流量,削减降雨能量,减轻土壤侵蚀的发生。     

黄土高原丘陵沟壑区水资源高效利用技术试验研究

基于延安黄土高原丘陵沟壑区的水分状况,分析了生物节水、水保蓄水、窑窖蓄水、补水、以肥调水的以水为中心的水资源高效用水技术,通过多方位高新技术的支撑和高效利用．缓解水资源短缺的矛盾,促进区域农业经济的发展。     

种植玉米对黄土坡面径流侵蚀特征及养分流失量的影响

为了深入分析种植玉米对黄土区坡耕地径流侵蚀产沙特征及养分流失量的影响,采用人工降雨的模拟方法,在玉米各生育期分别对坡面产流产沙特征及养分流失量进行研究。试验结果表明:在80mm/h降雨强度下,随着玉米生育期的延伸,坡面产流产沙及养分流失量逐渐减少,且坡面产流产沙曲线呈逐渐稳定的趋势。随着玉米的生长,3°与15°坡面径流量分别由裸地38.16L/m~2和55.59L/m~2降至抽雄期20.76L/m~2和36.92L/m~2,坡面产沙量分别由裸地201.47g/m~2和55.59g/m~2降至抽雄期38.30g/m~2和36.92g/m~2,坡面养分流失抑制率分别由拔节初期20.40%~39.39%和3.03%~25.35%增至抽雄期79.23%~85.73%和69.29%~75.00%。研究表明玉米生长初期是水土及养分流失防控的关键时期,应增加水土保持措施,避免坡面裸露时间过长,减少水土流失的发生。     

微地形尺度对地表水文特征的影响研究

通过GIS技术模拟了黄土高原坡耕地人工锄耕10°坡面的微地形模型,并将栅格大小划分为0.3,0.6,1.0,3.0,5 cm和7.5 cm,以期探讨微地形尺度对地表水文特征的影响。结果表明:①RR、MUD和T指标计算的地表糙度各不相同。其中,RR和MUD受栅格大小的影响较小,T值随栅格的增大明显减小。②MDS值与地表糙度指标呈相同的变化趋势。③栅格大小对Linsley产流模型(1949)影响明显,当P-F值小于2.5 cm时,微地形对地表产流和蓄水特征具有影响。④地表蓄水面积与地表水位线呈明显的正相关性,当地表水位线高于0.015 m后,蓄水面积迅速增大,原来相互分离的洼地相连,地表产流增大。因此,微地形尺度对地表水文特征具有明显的影响。     

黄土坡耕地耕作方式对产流产沙的影响研究

通过人工模拟降水试验,对黄土坡耕地常用的等高耕作、人工掏挖与人工锄耕等措施下地表的产流产沙规律进行了研究。结果表明:①在降水初期的25 min内,3种耕作方式具有明显的截流减沙效果,但是随着降水的继续,截流效果减弱;②产流量随降水时间呈先增大、后趋于平稳的趋势,与CK相比,等高耕作、人工掏挖和人工锄耕产流量分别减小38.17%、17.88%和9.43%;③产沙量随降水时间呈先增大、后减小并逐渐趋于稳定的趋势,且随坡度的增大呈逐渐增大的趋势,与CK相比,等高耕作、人工掏挖和人工锄耕产沙量分别减小65.6%、36.3%和23.4%;④地表开始产流依次为CK、人工锄耕、人工掏挖和等高耕作。     

基于GIS技术的降雨对微地形地表糙度的影响

从微观上研究降雨过程中各个地表糙度的变化特征和规律,以杨凌坡耕地表层土为供试土壤,采用人工模拟降雨、GIS技术和激光扫描测量方法,通过室内试验与计算机模拟,研究了人工锄耕措施下雨强为60 mm/h,坡度分别为5°和10°的地表糙度变化特征,并进行了水文分析。结果表明:地表粗糙度溅蚀阶段的变化最为明显,随坡度的增大而增加;地形指数在细沟出现时变化最明显,其余阶段相对稳定;形状系数在溅蚀阶段达到最高值,随后逐渐减小,在细沟出现后,稳定在相对较低值。文中结果丰富了坡面径流理论,以期为研究区农业生产实践提供指导。