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[硕士论文] 田超
土壤学 河北农业大学 2017(学位年度)
摘要:近年来,人地矛盾成为土地利用面临的一大问题,城市发展过程中大量耕地被占用,基于生态安全问题提出的退耕还林政策等都造成了我国耕地资源紧张的危机和粮食安全问题。土地开发是解决人地矛盾和缓解粮食安全压力的重要措施,经历多年的研究,已取得了众多成果,对解决人地矛盾具有重大贡献。目前大部分等级较好的耕地后备资源已经被开发,而等级较差的土地中盐碱地数量较多,全世界盐碱地的面积为9.54×108hm2,其中我国为9.91×107hm2,所以盐碱地开发为耕地的潜力较大。以往在盐碱地开发利用方面,有一定的成果,但由于理论知识与实践经验的脱节,缺乏针对性的开发技术等都会造成资金的巨大浪费。
  随着盐碱地改良技术的不断发展,盐碱地开发为耕地的地区也越来越多,在开发过程中,如果没有科学的理论作为指导,盐碱地盐渍化程度反而加重,所以筛选出适合盐碱地开发的工程组合非常重要,本文针对黄骅市盐碱地,采用比配法和最小因子法筛选出适合改为耕地的盐碱地,并通过障碍度模型识别出影响宜耕盐碱地开发的限制因子,通过限制因子与工程类型的对应分析和优序对比法确定出研究区内不同评价单元的开发工程组合,并采用因素法对不同工程组合下的盐碱地做预期开发目标等别分析,并得出以下结论:
  (1)黄骅市宜耕盐碱地开发限制因子数量为2-9个,研究区限制因子数量越多所需开发工程越复杂,含9个限制因子且有2个高限制因子的区域开发难度最大,面积为20.96hm2,占总面积的0.1%;其次为含9个限制因子且含1个高限制因子的区域,面积为892.32hm2,占总面积的4.08%;含1个限制因子且无高限制因子的区域开发难度最小,面积为56.12hm2,其限制因子为土壤含盐量。
  (2)黄骅市宜耕盐碱地共有47种工程组合,其中井排+引水灌溉和引水灌溉+井排+道路工程组合结果面积最大,面积分别为3604.41hm2和2146.68hm2,占总面积的16.5%和9.8%;井排+引水灌溉+(客土+开沟躲盐)、井排+深耕平底+(增施有机肥+秸秆还田)、引水工程+明沟排水+(深耕平底+开沟躲盐)+秸秆还田、引水工程+井排+(深耕平底+开沟躲盐)+种植绿肥和引水工程+暗管排水+(深耕平底+升沟躲盐)+(增施有机肥+秸秆还田)开发工程组合结果面积较少,分别为4.84hm2、5.03hm2、1.3hm2、2.53hm2和1.14hm2,占总面积的0.02%、0.02%、001%、0.01%和0.01%,各地区在盐碱地开发实践中可根据该开发工程组合结果选择相应的工程措施,从而提高工程开发的效率。
  (3)黄骅市宜耕盐碱地开发目标等别共分为4个等别,其中8等地主要分布在羊二庄回族乡和滕庄子乡,面积分别为2380.24hm2和840.88hm2,占8等地总面积的34.11%和12.05%,南排河镇无分布,其他乡镇零星分布;9等地分布在黄骅镇、旧城镇、南大港管理区、齐家务乡和滕庄子乡,其他乡镇无分布,其中滕庄子乡和黄骅镇面积分布最大,分别为331.09hm2和590.88hm2,为9等地总面积的30.76%和54.89%;10等地在各乡镇均有分布,主要分布在国营中捷友谊农场、黄骅镇、旧城镇、滕庄子乡、羊二庄回族镇和羊三木回族乡,其面积分别为1178.72hm2、1850.06hm2、1484.29hm2、1733.63hm2、1323.76hm2和1473.52hm2,占10等地总面积的10.48%、16.44%、13.19%、15.41%、11.77%和13.10%;11等地在官庄乡和南排河镇无分布,主要分布在国营中捷友谊农场、黄骅镇、旧城镇滕庄子乡和羊三木回族乡,面积分别为422.60hm2、372.36hm2、431.45hm2、486.80hm2和288.22hm2,占11等地总面积的16.64%、14.66%、16.99%、19.16%和11.35%,其他乡镇零星分布。
  综上,根据限制因子确定研究区开发难度并筛选开发工程措施,得到黄骅市宜耕盐碱地工程开发组合,可以为盐碱地的开发提供针对性的开发工程组合类型,实现盐碱地的持续利用,发挥整治资金的最大效益。
[硕士论文] 曹瑀
土壤学 河北农业大学 2017(学位年度)
摘要:当今社会人地矛盾越来越突出,影响了经济发展和社会稳定,因此耕地保护问题变得尤为重要。为了缓和人地矛盾,就要对土地进行开发。因此将未利用地开发为耕地是解决人地矛盾的重要措施。土地的开发整治研究已经经历了很长时间的摸索,并取得了很多成果。目前较好的耕地后备资源大部分已被开发,剩下的较差的未利用地成为未来开发的重点。盐碱地作为黄骅市未利用地的一种类型,数量最多,开发潜力巨大,是我们对未利用地合理资源化的一个重要方面。目前在盐碱地的开发利用方面,已经取得了一些成果,但由于实践经验的不足,在开发过程中还存在一些生态破坏的问题,同时缺乏对开发工程指向的正确指导。因此开展盐碱地合理开发利用研究已迫在眉睫。
  本文针对以上问题,结合野外调查与室内分析,选择黄骅市盐碱地为研究区域,通过选取盐碱地宜耕性评价指标,采用最小因子法确定该区域盐碱地开发为耕地的适宜程度,同时结合生态敏感性,确定生态条件约束下的宜耕性评价结果,引入“互斥矩阵模型”确定其开发利用分区,并在此基础上结合限制性因素进行进一步类型的划分,对每个分区确定开发工程指向。本研究的主要结论如下:
  (1)结合实际情况,选取了表土质地、土体构型、土壤盐渍化程度、有机质含量、地下水埋深和水源条件6个指标,构建了黄骅市盐碱地宜耕性评价指标体系,经过实地调查和室内化验获取并分析了每个评价单元的指标状况,利用比配和最小因子法对其进行宜耕性评价,将评价结果分为高度适宜、中度适宜、勉强适宜和不适宜4个宜耕性等级。其中勉强适宜性的面积最大,为1252865hm2,比例为4178%,主要分布在黄骅市东部的国营中捷友谊农场。高度适宜的面积最小,为94693hm2,比例仅为316%,主要分布在黄骅市中西部和西南部的滕庄子乡、常郭镇和羊三木回族乡。
  (2)结合实际情况选取了沥涝情况、植被覆盖度、生物多样性及距自然保护区和生态用地距离4个要素,构建了生态敏感性评价指标体系,利用层次分析法确定指标权重,利用综合指数法进行生态敏感性评价,将生态敏感性评价结果划分为低度敏感、中度敏感、高度敏感和极敏感4个等级。其中中度敏感性面积最大,为2169112hm2,比例为72.33%。
  (3)将生态敏感性与宜耕性评价结果相结合,通过叠加处理,最终确定了13个生态条件约束下的宜耕性评价结果,其中中度敏感勉强适宜的盐碱地数量最多,面积为990376hm2,比例为3303%。同时引入“互斥矩阵模型”确定黄骅市盐碱地的开发利用分区,将其划分为优先开发、重点开发、控制开发和禁止开发4种类型。其中控制开发的面积最大,为1222094hm2,比例为4075%,主要分布在黄骅市中东部地区的国营中捷友谊农场。
  (4)在宜耕性评价的基础上,结合各宜耕性等级对应的主要限制因子划分宜耕限制型,利用因素组合法对其对应分级中主要的限制因子进行组合,最终得到51种黄骅市盐碱地宜耕限制型结果。其中高度适宜没有进一步划分,中度适宜中有19种宜耕限制型,勉强适宜中有30种宜耕限制型,不适宜中有1种宜耕限制型。面积最大的宜耕限制型是盐渍化限制型不适宜类盐碱地,主要分布在黄骅市中东部的国营中捷友谊农场和南大港管理区,面积为8141.47hm2,所占比例为2715%。
  (5)在分析盐碱地宜耕限制型的基础上,将其根据工程类型组合特征进行整合,确定了农田水利完善区、水盐综合整治工程区等10种开发工程指向,同时将黄骅市盐碱地的开发利用分区与开发工程指向相结合,通过叠加处理,最终得到18种开发工程分区结果。其中控制-排盐排水工程区、重点-全面综合整治工程区和重点-肥盐综合整治工程区的盐碱地面积较大,面积分别为5582.05hm2、3701.08hm2和2661.62hm2,所占全市盐碱地总面积的比例分别为18.62%、1234%和888%,分别主要分布在黄骅市中南部的国营中捷友谊农场和羊二庄回族镇、黄骅市中部的黄骅镇和南部的羊二庄回族镇以及黄骅市西部的常郭镇和滕庄子乡。
  综上,通过评价黄骅市盐碱地的宜耕程度得到了4个宜耕性等级,并结合4个生态敏感性评价结果确定了4个开发利用分区,同时在宜耕性评价的基础上,划分了51种宜耕限制型,进而将其根据工程类型组合确定了10种开发工程指向,并将开发利用分区与开发工程指向相结合最终得到了18种开发工程分区,为黄骅市土地整治规划与土地开发方向提供指导和依据,有利于促进盐碱地的开发治理,实现盐碱地的持续利用。
[硕士论文] 朱孟娜
水土保持与荒漠化防治 湖南师范大学 2017(学位年度)
摘要:沙物质作为沙漠和沙地发生、发展的物质基础,其基本特征是由沙源物质的初始性质和风力搬运改造过程决定的。研究分析沙物质基本特征,对于探究其来源、侵蚀-搬运-堆积的动力过程及沙丘形态塑造都具有重要意义。
  本文以科尔沁沙地沉积物为研究对象,通过野外实地考察和系统采样,对沉积物的粒度特征、石英颗粒形态以及表面结构特征进行综合分析,进而对其沙丘砂来源进行探讨。研究结果表明:
  (1)科尔沁沙地以中砂和细砂为主,北部区与南部区沉积物粒级级配差异较大,而西部区与东部区相似,说明沙源与各区下伏物质有关,沉积动力环境的相似,使得沙物质粒度组合也具有相似性。细砂以下组分,河流砂对沙丘砂的贡献率大,而中砂以上组分,地层砂的贡献率大,由此推断,地表分布的松散河流砂和地层砂均可能成为沙丘砂的来源。
  (2)科尔沁沙地沉枳物由西至东方向上,平均粒径变细,分选变好。这是由沉积盆地流水搬运自然分选的结果,并非由沙地西部远距离搬运至东部进行沉积的结果。由北向南以及由西北向东南方向,沉积物平均粒径没有顺风向的变化规律,但分选逐渐变好,说明各地沉积物沙源不同,均属就地起沙,风力作用仅体现在上风向物质的混入及沉积物的就地分选上。
  (3)沙丘砂的平均粒径和分选系数均介于地层砂与河流砂之间,且与地层砂和河流砂的均值很接近。说明沙丘砂不仅来自河流砂,而且来自下伏的地层砂,是风力作用将它们再吹扬混合的结果。由于长期的沙物质循环过程,沙丘砂、河流砂和地层砂是相互混合、相互转换、互为因果的。
  (4)科尔沁沙地沉积物的沉积环境复杂多样,可以判定科尔沁沙地沙丘砂来源具有多源性,西部区和南部区沉积物多来源于周边河流与湖泊的冲积-湖积物,北部区沉积物多为周围高大山体的河流搬运-堆积以及洪水冲积-堆积而成。东部区沉积物除来源于冲积-湖积物外,风积物来源较明显。
  (5)石英颗粒表面以风力作用特征占绝对优势,流水作用特征也较为明显,冰川作用特征少量出现,代表了风成、水成和冰川作用的各种结构之间相互伴生、相互叠加的关系,反映沙丘砂经历了多种沉积环境和外营力综合作用,沙源具有多样性,既有来自河流搬运的碎屑物质,又有下伏地层堆积的松散沉积物。
  (6)从沙丘砂、河流砂和地层砂的相似性来看,三者之间的相似度差异不大,说明沙丘砂来自河流砂和地层砂的概率几乎均等。这与研究区沉积物粒度特征、石英颗粒形态及表面结构特征所反映沙源问题的研究结果一致,说明了科尔沁沙地沙丘砂的沙源具有多源性和复杂性。
[硕士论文] 李宇健
农村与区域发展 安徽农业大学 2017(学位年度)
摘要:本文运用土地评价理论、生态经济学理论、水土保持理论、生态演替理论和可持续发展等理论,在综合研究国内外土地复垦研究成果的基础上,建立高速公路临时用地复垦适宜性评价体系,并以北沿江高速(巢湖至马鞍山段)为例,开展对高速公路临时用地复垦适宜性评价研究,探究高速公路复垦的方向及其适宜性,为实现复垦区社会效益、经济效益和生态效益的统一以及缓解日趋紧张的人地矛盾提供参考方案。
  首先,根据国内外研究成果介绍目前广泛使用的土地复垦工程措施和技术措施。介绍不同地形环境下所应采取的复垦工程措施,待土地平整工程结束后,通过一定的土地复垦生物技术等,逐步恢复土地地力。
  其次,根据所获取的数据和研究的客观条件,以取土场和临时工程用地(施工场地、弃土场、施工场地以及施工便道等临时占地)作为土地复垦适宜性评价对象,分别以灌溉条件、排水条件、地面坡度和挖损深度作为取土场的评价指标,以灌溉条件、排水条件、地面坡度和有效土层厚度作为临时工程用地的评价指标。建立土地适宜性类型参照表,划分五个利用类型。
  第三,介绍了研究区的自然资源状况、社会经济状况和土地利用状况。利用已建立的高速公路复垦适宜性评价体系和获取的数据,计算获取取土场和临时工程用地的高速公路临时用复垦适宜性等级和复垦方向,并最终从社会、生态和经济综合分析高速公路临时用地土地复垦适宜性评价效益。
  最后,本文所构建的评价指标体系有待更进一步的完善,且文中研究所涉及的评价评价指标也只选择了通用的4种类型,且利用的指数和法和极限条件法综合的方法所获取的结果有一定主观因素存在,有鉴于此,今后的研究中应根据工程所处环境和具体情况,因地制宜,扩大样本研究数量,并适当扩大临时用地和土地类型的数量规模,进一步减少主观因素对数据处理中的权重的影响,增强评价结果的科学性和客观性。
  研究结果认为:本次研究结果能够准确的反映出高速公路临时用地复垦结果,其结果符合预期的社会、生态和经济效益:社会稳定,生态健康,经济效益提升显著。
[硕士论文] 肖冰
农业资源利用 河北农业大学 2016(学位年度)
摘要:我国是世界上人口最多的国度,耕地后备资源严重缺少。伴随着经济大跨度的增长,建设用地逐年增加,可利用耕地面积减小。针对这种情况,国务院已经明确提出了要划定永久性基本农田,来保持我国基本农田数量和质量。
  “十二五”时期,我国全面推进数字化建设,智慧城市建设全面启动,各地形成了地理信息公共服务平台。其中基本农田管理系统就是基于数字地理空间框架而构建的示范应用系统。
  系统基本完成研究目标:实现数据的高效管理,有效提升政府的决策水平,加快办事速率;实现承德市基本农田的查询与监测,确保国家粮食安全,保障农民利益,建设和谐社会;合理规划,制定有效保护土地资源的措施,严格按照既定规划进行管理;为新的地类规划编制提供本底数据,保护现有土地市场秩序,使耕地总保有量动态平衡十分重要。
  基于承德市地理信息公共平台的基本农田管理信息系统从项目需求分析出发。因此设计研究基于SuperMap基本农田管理信息系统主要研究内容有:
  (1)在SuperMap的基础上进行平台开发,通过了解用户需求进行数据的汇总与分析,从而确立数据结构,明确将空间数据和属性数据相结合的基本农田采集地理信息系统平台;
  (2)在进行系统的需求分析的基础上,完成软件系统的设计、数据库设计、功能设计、界面设计和代码实现。承德市基本农田管理信息系统运用Microsoft.Net平台及GIS组件技术进行开发,以研究承德市基本农田数据和技术方法为基础,在设计和开发上,采用C/S构架结合组件式开发来实现;
  (3)实现了从最开始的数据采集编辑、数据的处理、到数据的查询表表分析,数据库的管理,地图服务的管理等GIS软件的大多功能,功能较为完备,能够为国土管理部门基本农田管理提供一个有价值的参考。
  论文以国土资源部关于基本农田的保护规范和承德市基本农田信息管理需求为出发点,提出系统设计思想,并且进行了需求分析和数据结构设计,最后确定基于SuperMap进行基本农田信息管理系统设计及系统开发。系统运行良好,并且为后续的系统延伸提供可持续服务。
[博士论文] 刘宁
土地资源利用 山东农业大学 2016(学位年度)
摘要:煤炭是我国乃至世界最主要的能源,由煤矿开采产生的地表裂缝、塌陷等问题,导致耕地面积减少,生态环境恶化。土地和煤炭均是人类生存不可或缺的两大重要资源,如何解决农业生产与煤矿开采之间的矛盾是亟待解决的一项重要课题。土地复垦是当前增加耕地面积、缓解人地矛盾的主要途径之一。对土地复垦工程进行科学有效的质量评价和监控,对于创新复垦技术、改良复垦土地利用模式、提高复垦土地生产力都具有重要的意义。在对复垦土壤进行农业利用的过程中,土壤压实已经成为影响复垦土壤质量的最主要因素;覆土厚度是复垦土壤质量检验中农、牧、林业主要测试项目之一,灌溉渠道的防渗性能、田间道路的稳定性及承载力也是复垦工程质量检测的重要内容。本研究主要内容包括:
  ⑴探明了不同复垦工艺下土壤紧实度的变化规律及其影响因素。基于统计学理论,采用2×5×4混合试验设计并建立模拟复垦实验区,模拟2种复垦机械对土壤进行不同次数(1、3、5、7、9次)的压实。通过测定各组合中不同层次厚度的土壤紧实度值并进行变量的方差分析和多重比较,研究了土壤紧实度的变化规律及其影响因素。实验证实,土地复垦过程中,压实机械、压实次数和土层厚度都是影响土壤紧实度的显著性因素,各因素的贡献率均在97%以上。不同的压实机械,质量不同,接地面积不同,会产生不同的压实效果,自卸汽车压实5次之后即可使上层土壤紧实度达到最大值,而履带式推土机需要压实7次。深度越大,土壤紧实度越小;随着压实次数的增加,各土层厚度之间土壤紧实度差异减小,中间10~30cm的土壤紧实度相对较高。过多的压实还会使土壤先板结后破碎,影响严重。上述研究成果为改良复垦工艺提供了依据。为减轻土壤压实状况,一方面,选择质量较小、承重轮面积较大的机械有助于减轻对土壤的压实;其二,即使单次压强较小,多次碾压对土壤造成的压实仍不容忽视,应尽量避免对相同位置土壤的反复碾压,碾压次数应控制在5~7次之内。
  ⑵构建了压实指标与土壤介电常数关系模型。以土壤容重作为压实指标,通过相关性分析,证实土壤介电常数与土壤压实指标具有较好的相关性,相关系数绝对值均大于0.89,可以表征土壤压实状况。以现有的复合介电常数模型为基础获取土壤介电常数计算值,基于探地雷达获取土壤介电常数实测值,对比发现二者虽然存在不同程度的误差(21.85%~138.80%),但相关性较好,相关系数大于0.99;通过其相关方程对复合介电常数模型进行了修正,结果表明基于修正后的模型获取的土壤容重数据准确度较高,误差范围在0.79%~0.98%之间,并且野外实验证明模型通用性较好。该部分为探地雷达在土壤压实状况的无损检测提供了有效途径。
  ⑶揭示了土壤压实状况在不同土地利用类型和复垦年限的时空变异特征。分别选取于不同时期复垦完成的3种土地利用类型复垦实验区,使用探地雷达连续4个年度对每个复垦实验区进行土壤质量监测并获取其土壤容重值,通过对土壤容重值进行统计分析,揭示了不同土地利用类型在不同复垦年限的土壤压实状况时空变异特征及其影响因素。研究发现,土壤容重总体上呈现出随复垦年限增加而逐渐下降的趋势,其下降速度和规律各有不同。耕地复垦8年后土壤容重达到最低值(1.30g/cm3),草地(1.46g/cm3)和林地(1.39g/cm3)分别于复垦后12年和15年左右基本达到原地貌土壤状态。同时期耕地土壤容重最小,草地次之,林地最高。受人为活动及植物根系作用的影响,3种土地利用类型在不同土壤层次的容重变化规律也存在差异。综合来看,复垦年限和土地利用类型都是导致土壤容重产生显著性差异的因素,其中土地利用类型在各年度均是土壤容重的主要变异来源(因素贡献率为72.4%~97.7%),复垦年限在整体变异中的比重随时间的延长而逐渐减小。不同土地利用类型的土壤容重在时间尺度上的变化趋势各有不同;土地利用类型对容重的影响程度也随着复垦年限的变化而产生变化,复垦中期采取不同的利用模式对土壤压实状况的改良具有积极意义(因素贡献率为82.3%~95%)。以上研究成果一方面为复垦后土壤的有效利用及制定土壤改良措施提供了依据,同时实现了对复垦土壤质量的长期动态监测。
  ⑷论证了探地雷达检测复垦工程质量的关键技术。选取覆土厚度、路面厚度和渠道衬砌厚度作为复垦工程质量的检测指标,通过探地雷达获取介质的剖面图像,实现了对上述指标的无损检测,并对地面位置定位、电磁波传播速度标定和反射层拾取等关键技术进行了重点分析;与传统检测数据进行对比,对探地雷达检测的准确性及其原因进行了分析。结果显示:本试验项目区覆土厚度稍有不足(平均厚度48cm),但变异程度较小(变异系数为9.375%);路面厚度起伏较大(变异系数为27.94%)且部分区段低于设计标准;渠道衬砌分布均匀(变异系数为12.86%),厚度达到设计标准(平均厚度15.57cm)。研究发现波形图中第一个正峰的位置与地面位置最为接近,Hilbert变换可以较好地解决多种因素导致的反射相位识别困难问题,同时探地雷达的工作方式对于检测结果的准确性至关重要。土壤由于其结构的复杂性,在探地雷达的使用方面存在诸多影响因素,在数据处理时应注意弱化地下介质对电磁波的衰减作用。
[硕士论文] 黄邦玮
土壤学 西南大学 2016(学位年度)
摘要:山地丘陵区水田匮乏,耕作困难,不能满足正常的农用生产,新造水田是坡面整治的重要部分,也是提高耕地质量的一个重要举措。近年来,随着国土资源部2014年18号文件《关于强化管控落实最严格耕地保护制度的通知》的发布,证实水田的缺口正在逐步增大,因此新造水田对于改善丘陵区现状有重要作用。在以往的研究中,国内外对新造水田的研究较少,有部分的研究主要是针对在旱地改水田后,田面理化性质上的变化;但几乎没有对新造水田的工程设计提出相应标准的文章。因此,本文将探讨山地丘陵区新造水田选址及采样点区域的土壤物理性质、土壤抗剪强度、田面渗透及边坡稳定等因素进行分析,同时对新造水田的工程设计提出方案,给出相应的技术要点。
  本文以侏罗系沙溪庙组发育而来的灰棕紫泥为研究对象,采集五个不同土地利用类型的土样,通过直剪试验法、变水头渗透法分析该区域田块的各种性状;通过采取4种不同规格的边坡,每个规格的边坡分别采集8个不同的坡度,用边坡条分法进行计算,得出边坡稳定系数;同时根据新造水田的要素,提出相应工程设计,得出以下结果:
  (1)土壤物理特性分布特征
  土壤容重水旱轮作田块>葡萄园>撂荒地>蔬菜地>果园;砾石含量撂荒地>果园>葡萄园>蔬菜地>水旱轮作田块。粒径小于0.002mm的黏粒含量高低为水旱轮作田块>葡萄园>蔬菜地>果园>撂荒地,水作或水旱轮作的土壤黏粒含量大于旱作土壤且大于撂荒旱地;大于0.02mm的砂粒含量高低为撂荒地>果园>蔬菜地>葡萄园>水旱轮作田块,结果与黏粒含量相反;分形维数由水田到旱地再到撂荒地逐渐降低,相关系数也显著降低。五个样点的液限、塑限及塑性指数差异较小。
  渗透系数与砾石含量的多少有明显关系,随着砾石含量的增大,渗透系数也随之增大。当砾石含量小于20%时,渗透系数的变化在10-8~10-4数量级之间,当砾石含量超过20%时,渗透系数会发生跃变,渗透系数将主要集中在10-3~10-1数量级之间;渗透系数与土壤容重大小的关系与砾石含量的结果相反,当容重越大时,渗透系数越小,当容重大于1.4~1.5g/cm3时,渗透系数较小,渗透系数将主要集中在10~8~10~4数量级之间,容重小于1.4~1.5g/cm3时,渗透系数变大,渗透系数的变化在10-3~10-1数量级之间变动,且会在这个点位上出现跃变;此外,渗透系数与土地利用类型也有关系,水田耕作的渗透系数(B3、B4)<水旱轮作(B1)<旱地或撂荒地(B2、B5)。
  (2)土壤抗剪及边坡稳定性特征
  剪应力都随着剪切位移的增大而增大,但只有在前三种含水率(7%、13%、19%)条件下,当剪切位移小于1mm时,剪应力迅速增大,当剪切位移超过1mm后,剪应力增速有所放缓;当含水率为25%时,剪应力随剪切位移的变化较为缓慢。但在任意含水率下,当剪切位移大于3mm时,剪应力随剪切位移的变化就开始减小,而剪切位移大于4mm时,剪应力增量更小,几乎趋于稳定;在垂向压力为100kPa~200kPa时,出现残余抗剪强度。其中B1蔬菜地及B5撂荒地在含水率为7%、垂向压力为100kPa时,出现了软化现象,但软化迹象不是很明显。随着含水率的增加,在相同剪切位移下,所对应的剪应力逐步减小;剪应力出现的最大值对应在含水率为7%的状态下,最小值出现在含水率为25%的状态下。
  影响边坡稳定性的因素由强至弱依次为黏聚力、内摩擦角、边坡坡度。边坡稳定安全系数随着边坡坡度的减小而增大;边坡稳定安全系数随着内摩擦角的增大而增大;边坡稳定安全系数随黏聚力的增大而增大。
  (3)新造水田规划设计及关键技术
  本章对新造水田工程布局及工程设计两个方面内容。通过对项目区旱地的实际情况勘测,新造水田区域地形坡度应在25°以下,田面坡度在6°以下,单块水田面积应不小于100m2;根据现有土地利用类型,将田块划分为成台旱地、缓坡旱地、规划囤水田旱地、水旱轮作旱地、复垦旱地等五中类型,并通过所述试验方法可知当田块位置较低、土壤容重大于1.4g/cm3、砾石含量小于5%、粘粒含量大于25%、塑性指数大于12%以及渗透系数控制在小于10-5数量级时较为适合新造水田的建造。
  综上所述,本文针对新造水田选址区域的土壤物理性质及边坡稳定性进行分析,并提出了相应的规划设计和技术要点。
[硕士论文] 徐双
农业资源与环境 青岛农业大学 2016(学位年度)
摘要:黄河三角洲地区土壤盐碱化严重,盐胁迫已经成为黄河三角洲地区农业发展的重要制约因素。为研究不同施肥处理对盐碱地棉花生长、盐碱地土壤理化性状及微生物特性的影响,在东营滨海盐碱地进行了棉花大田试验设不施用肥料的空白(T0)、农民传统施肥(T1)、优化施肥模式(T2)、单施控释氮肥(T3)、优化施肥模式+有机肥(T4)、控释氮肥+有机肥(T5)、控释氮肥+有机肥+生物菌肥(T6)7个处理,探索不同施肥方式对盐碱地土壤理化性状及微生物特性的影响,为黄河三角洲盐碱地棉花种植合理施肥提供科学依据。本试验结果表明:
  1、施肥能够降低盐碱土壤容重、增加土壤孔隙度,各施肥处理与T0相比,容重的降幅范围为1.36%~8.96%、孔隙度的增幅范围为7.47%~20.1%;施肥能增加土壤自然含水量;各处理中<0.25mm的土壤颗粒含量最多,占所有粒径土壤颗粒的80%左右,>5mm的土壤团聚体含量最少,T6与T0相比,>5mm、2~5mm及1~2mm土壤团聚体含量分别最大增加了5.78、1.78和1.73倍,<0.25cm的土壤颗粒含量最大降幅为16.1%。
  2、各处理土壤 pH范围在7.56~8.06之间, pH由低到高依次是T6  3、施肥有利于壤酶活性的增加。施用有机肥对土壤过氧化氢酶活性的增加效果优于未施用有机肥;施肥处理土壤脲酶活性显著高于未施肥处理,T1、T2、T3、T4、T5、T6与T0相比,土壤脲酶活性的最大增幅分别是48.7%、49.3%、55.3%、58.6%、58.9%、65.4%;施用有机肥对土壤磷酸酶活性的增加效果优于未施用有机肥的施肥处理,T6较T0土壤磷酸酶活性增加了2.16~2.37倍。
  4、施肥能够增加土壤细菌、真菌、放线菌数量,增加土壤微生物生物量。各生育期,土壤细菌、真菌、放线菌数量由大到小均为T6>T5>T4>T3>T2>T1>T0,增加效果最好的T6与T0相比,土壤细菌、真菌、放线菌数量最大增幅分别为31.5%、47.9%、48.5%;施用有机肥对土壤微生物生物量的增加效果优于未施用有机肥的施肥处理,施用有机肥的处理中效果最好的T6与T0相比,土壤微生物量碳、氮、磷含量的最大增幅分别为60.2%、42.0%、32.1%。由相关分析可知,土壤微生物数量和微生物量碳、氮、磷含量与土壤pH均呈负相关,而与土壤养分含量均呈正相关,因此,采用合理施肥措施,降低盐碱土壤pH,增加土壤养分,对增加土壤微生物数量和活性及土壤微生物量生物量有重要作用。
  5、施肥能够有效增加棉花单株叶面积、倒四叶叶面积、株高以及单株结桃数。T1、T2、T3、T4、T5、T6与T0相比较,花铃期叶面积分别增加了1.09、1.22、1.36、1.37、1.40、1.46倍;施用有机肥对增加棉花倒四叶叶面积效果优于未施用有机肥,T4、T5、T6与T0相比,棉花倒四叶叶面积最大增幅分别为26.6%、27.9%、29.7%;T1、T2、T3、T4、T5、T6与T0相比,棉花株高增幅分别是15.2%、19.7%、26.0%、30.0%、32.4%、34.0%;T1、T2、T3、T4、T5、T6与T0相比,棉花单株结桃数平均增幅分别为24.1%、36.6%、43.0%、44.9%、47.3%、52.3%。
  6、施肥能够有效促进棉花对养分元素N、P、K、Ca2+、Mg2+的吸收和积累。提高棉花对N、P、K养分元素的最大积累速率,减少棉花对毒害离子Na+的吸收和积累。T1、T2、T3、T4、T5、T6与T0相比较,氮素、磷素、钾素积累量最大增幅分别为74.6%、71.4%、69.2%;T4、T5、T6与T0相比,棉花营养器官和生殖器官Ca2+/Na+和Mg2+/Na+含量平均增幅分别为50.9%、57.7%、61.2%和48.3%、49.4%、53.1%,三者增幅均高于未施用有机肥的施肥处理。
  7、施肥能够有效增加棉花干物质积累量,延长棉花干物质快速累积持续的时间,提高棉花干物质最大积累速率,并有效提高棉花产量。在棉花干物质积累量增长最为迅速的花铃期,T1、T2、T3、T4、T5、T6较T0,棉花干物质积累量分别增加了1.08、1.17、1.19、1.22、1.28、1.34倍;在棉花产量方面,T1、T2、T3、T4、T5、T6与T0相比较,棉花产量增幅分别为6.17%、9.76%、11.1%、14.4%、15.7%、18.2%。
[硕士论文] 王德金
水土保持与荒漠化防治 兰州交通大学 2016(学位年度)
摘要:在风沙活动过程中,土壤质地粗化、养分流失、生产力下降等均会影响荒漠-绿洲过渡带斑块植被的生长。这些植被一旦遭到破环,将很难自然修复,并且严重地影响着过渡带的生态防护功能。为了探索荒漠绿洲-过渡带斑块植被区风沙活动规律,本文采用经典统计学和地统计学相结合的方法,分析了样方、样带和区域尺度上风蚀积沙量的空间变异特征及其变异成因;并探讨了在随机变异和自相关变异中,当采样幅度、采样密度和样方-样带-区域尺度转换时,尺度对积沙量的变异系数Cv、半变异函数相关参数和Moran’sI的影响。
  本研究主要内容包括:⑴在样方、样带和区域尺度上,积沙量空间变异特征各不相同,尤其是在样带A、样带B和C上,积沙量的空间变异特征差异较大。从总体上看,积沙量主要分布在含量较低的范围内,其中随机变异占38.62%,自相关变异占54.38%;半变异函数模型优先顺序为Linear型>Gaussian型>Exponential型>Spherical型>Pure Nugget型;积沙量空间分布在随机变异中呈格网状分布,在自相关变异中呈带状分布。⑵空气温差、有效降水、风况、土壤粒度、植被和地形等因素对均会影响积沙量的空间变异。空气温差能够促进积沙量的随机变异效果,能够削弱积沙量的自相关变异效果;有效降水可削弱积沙量的随机变异效果,促进积沙量的自相关变异效果。在随机变异中,输沙势(DP)对积沙量影响强于自相关变异,合成输沙势(RDP)对积沙量的影响弱于自相关变异。合成输沙方向(RDD)在随机变异中集中在E-S区域,在自相关变异中集中在 W-N区域。土壤细砂在斑块植被区含量较高,是影响积沙量空间变异含量最多的物质。植被和地形及地形内部构成格网单元,对积沙量空间变异具有重要影响。⑶在随机变异或自相关变异中,采样幅度、采样密度的改变均会使积沙量产生尺度效应。当采样幅度增加时,两种变异中积沙量的变异系数 Cv呈“M”型变化,除在220m×220m出现中等变异外,其余各处均为强变异。当采样密度增加时,两种变异中积沙量的变异系数Cv均在小密度内差异较大,大密度内趋于稳定。当采样幅度增加时,两种变异中积沙量的半变异函数模型、块金系数 C0/(C0+C)具有方向性,但变化趋势相反。当采样密度增加时,两种变异中积沙量的半变异函数模型、块金系数C0/(C0+C)均具有稳定性。在采样幅度或采样密度变化时,两种变异中积沙量的变程A均具有较大的差异性。在随机变异中,随着采样幅度或采样密度的增加,积沙量的Moran’s I所代表的空间状态呈现“聚集-分散”的变化趋势;在自相关变异中,随着采样幅度或是采样密度的增加,积沙量的Moran’s I所代表的空间状态分别呈现“聚集-分散-聚集”、“聚集-分散-聚集-分散”的变化趋势。⑸在样方、样带、区域进行尺度转换时,变异系数Cv、半变异函数模型、块金系数C0/(C0+C)、变程A和Moran’s I在样方或区域内的变异较为稳定;而在样带上具有不同程度的差异。
[硕士论文] 付强
农业遥感 东北农业大学 2016(学位年度)
摘要:随着粮食产量的不断提升,农用化肥的研发、销售、施用也在不断加强,但与此同时突显出的问题也越来越多,化肥的过量施用便是最突出的问题之一。过量施肥不仅造成肥料资源的浪费,更是对农业生态造成了大量的面源污染,降低了农业的经济效益,甚至降低农作物的生产品质。因此,科学合理有效的提高肥料利用率,对农业生态、农业经济的发展都具有重大而现实的意义。精准管理分区便是提高肥料利用率最有效的方法之一。精准管理分区就是把特定的区域分成独立的小单元,每个单元内具有相同的特性,然后对不同属性的单元进行变量施肥。传统的精准管理分区大多以田间土壤网格采样为主,通过分析影响作物生产的土壤理化性质或产量数据来划分精准管理分区。田间土壤网格采样,需要消耗大量的人力、物力、财力,并且时效性差,难以大规模推广,实用性较差。而采用遥感技术划分精准管理分区比田间网格采样具有更大的优势,不需要在田间消耗大量的时间、降低变量施肥成本,并且具有更高的时效性,适合大规模推广试验。
  本文选取黑龙江省北安市红星农场为试验区,根据往年作物产量记录,选取作物长势差异明显的大豆种植地块进行研究。在大豆播种前期的裸土地块上进行田间网格采样,采取土壤样本,并分析土壤的理化性质。分别以土壤理化性质和遥感影像为数据源对田块划分精准管理分区。首先以土壤样本的理化性质为数据源,结合ISODATA分区算法划分精准管理分区;其次,考虑到田块的地形起伏很大,结合土壤理化性质和高程、坡度、坡向进行ISODATA划分精准管理分区;然后,分别以单一时期的裸土和作物生长期的高分一号遥感影像进行面向对象分割;最后,用多时相植被指数影像进行面向对象分割划分精准管理分区。主要研究内容和结论如下:
  (1)以土壤理化性质划分精准管理分区效果较好。基于土壤的理化性质,利用ISODATA分区算法划分精准管理分区,精准管理分区内变异性以土壤理化性质的空间变异性为判断依据。划分精准管理分区后土壤理化性质的变异系数在2.3%到70%之间,相对于整个地块,土壤理化性质有不同程度的下降,并且精准管理分区各单元之间具有一定的空间异质性。因此,以土壤理化性质为数据源划分精准管理分区有一定的效果。
  (2)结合地形数据划分精准管理分区可以提高精度。试验区的地形起伏较大,不同的地形对于施入的化肥流向有一定的影响。因此,在综合考虑地形数据的情况下再次进行ISODATA分区。分区结果显示土壤理化性质的空间变异性同样得到下降,并且结合地形数据的精准管理分区划分结果略好。
  (3)基于多尺度分割并以裸土时期遥感影像为数据源划分精准管理分区效果最好。基于多尺度分割的精准管理分区精度更高,更适合变量施肥。本文对裸土时期地块的高分一号影像进行多尺度分割,并评价最优分割尺度。结果表明,土壤理化性质的变异性有较大幅度的下降,并且各精准管理分区间的空间异质性得到提升,优于以土壤理化性质划分的精准管理分区。
  (4)基于裸土影像的精准管理分区比基于多时相植被指数的精准管理分区具有更高的精度。在对比分析了5月1日的裸土时期影像、7月16日作物生长期遥感影像和4月1日、5月20日、7月16日、9月4日的多时相植被指数的多尺度分割后,结果表明,裸土时期的遥感影像为最佳分区时期,作物生长期遥感影像的分区次之,多时相植被指数的分区并不理想。
[硕士论文] 王路瑶
环境规划与管理 华中农业大学 2016(学位年度)
摘要:我国北方农牧交错区,由于当地生态环境脆弱以及不合理的人类活动,沙漠化问题已成为最重要的社会-经济-环境问题之一。在土地沙漠化的过程中,土地利用强度在一定程度上代表了人类对于土地的干扰程度,并增加了土地沙漠化的风险。因此,定量化评估土地利用强度及其对沙漠化的影响,对深入探讨人类活动对农牧交错区生态系统的影响及理解沙漠化的人为成因机制具有重要意义。
  本文选择科尔沁沙地为案例地,通过遥感解译识别1990年、2000年和2010年科尔沁沙地土地利用分类状况,提取研究区域的植被净初级生产力(NPP),基于不同土地利用类型的植被净初级生产力状况及经济产出水平、在考虑土地利用结构信息的基础上,构建土地利用综合强度指标(CILU),用以表示区域土地生产对土地生产潜力的相对压力大小,并进而分析其对沙漠化的解释能力,研究发现:
  (1)耕地、林地和草地是科尔沁地区的主要土地利用类型。在1990、2000和2010年,这三种土地利用类型面积分别占据了科尔沁地区总面积的72.02%、68.68%和77.94%,其中草地面积所占比例最大;
  (2) NPP呈减少的趋势,且区域差异明显。1990、2000和2010年的NPP均值分别为100.438gC/m2、76.375gC/m2和71.967gC/m2,科尔沁地区NPP比较贫乏的区域逐渐集中到了中部地区;
  (3)绝大多数旗县的耕地、林地、草地的利用强度都表现出了随着时间的增加而增大的趋势。其中各类土地利用强度最大值均出现在科尔沁区,在1990年、2000年和2010年分别为1.18×10-3元/gC、4.74×10-3元/gC和7.58×10-3元/gC;
  (4)土地利用综合强度有随着时间的推移逐渐增加的趋势。1990年,科尔沁地区大部分土地利用综合强度较小,2000年,土地利用强度大幅上升,土地利用强度比较大的区域集中在科尔沁地区的东部,2010年,土地利用综合强度轻微的下降为2.32×10-3元/gC,土地利用综合强度比较大的区域比较集中,主要位于科尔沁地区的东部。
  (5)土地利用综合强度指标与沙漠化关系的模型中,考虑降雨因素和周围裸沙地影响时,土地利用综合强度系数为正,与沙漠化呈正相关关系;分类土地利用强度与沙漠化关系模型中,耕地利用强度、林地利用强度和草地利用强度都没有通过检验。
  基于此,土地利用综合强度指标可以有效量化影响土地沙漠化的人类活动,并在综合降雨、周边环境等影响因素条件下,对沙漠化有一定表征能力。
[硕士论文] 黄佳超
自然地理学 江西师范大学 2016(学位年度)
摘要:土地沙化已经成为我国乃至全世界发展所面临的大问题,受到国家的高度重视,也是学科研究热点。受地域与环境的影响,沙化治理南北方存在一定的差异,在北方主要有生物与工程措施,而南方主要为生物修复措施。已有研究表明,鄱阳湖沙化区生物修复措施主要体现在本地物种蔓荆子和外来抗旱优势种湿地松,但在更贫瘠与沙化更为严重的区域,湿地松与蔓荆子生存受限。本研究结合香根草在公路护坡固土与抗旱性方面的特性,在研究区探索性的进行香根草种植试验。通过鄱阳湖沙化区的多年野外调查,以湿地松的研究和香根草种植试探性研究为基础,分析研究区生态修复过程中存在的问题;并从2015年2月到2016年3月期间,每月定期在鄱阳湖沙化土地示范区已设香根草样方中,在生长期(2-9月)对香根草各生长指标(高度、分蘖数)进行监测,在香根草生长末期(9月底)进行另外生长指标(如叶宽、最长根、新根数等)测定。通过在示范区不同距湖尺度上,设置不同样方(近、中、远、繁殖区和对照组),分析香根草在生长过程、生物量和生长指标差异,并分析其对生态环境的影响。主要研究结论体现在香根草与环境的相互作用,具体结论如下。
  环境对香根草生长的影响:
  (1)香根草对研究区适应性较强,但是较非沙化区生长差距明显。香根草的各项生理指标反映,香根草在沙化区的生长处在其生理耐受限内,单蔸统计下存活率高达100%,较湿地松更适合在鄱阳湖沙化环境恶劣区作为先锋物种;但生长高度较2km外农田内香根草要低80cm±9cm,分蘖数要少20~25蘖,肥力与水分条件的不同对其生长有较大的影响。(2)在种植初期的土壤温度、含水量及土壤元素无显著差异条件下,但研究区香根草种植在时间上和空间上生长有一定差异,高度分布在102.63cm±3.67cm;香根草生长期内生长高度差异在距湖尺度不明显,分蘖由近到远呈增长趋势;刈割处理和分蘖繁殖多有利于分蘖数的增加,分蘖数仅减少23.82%,但是会影响香根草高度的增长;距湖较近有利于香根草叶宽和根冠比;距湖的远近,在细微程度上改变各样方环境,影响各样方香根草指标间差异。(3)香根草株高和分蘖受温度、降雨和风力三种因子共同影响,最高为风力因子,其次为温度、降雨,且距湖由近到远影响显著性存在下降趋势;微地形与植被组合对香根草的生长存在正反馈关系;地形因子未显著性影响香根草的生长。
  香根草对环境产生的效益:
  (1)香根草对所在区土壤全年温度有一定的调节作用,最多下降可达1℃,且有效的减少变异系数,但是对垂直方向上温度变异系数影响小。(2)土壤年平均含水量明显高于裸地,且由距湖近到远呈增长趋势;年内各土层变异系数(0.45~0.89)较裸地(0.4~0.75)更大,且土层均为速变层;各样方不同时间点和土层深度土壤含水量均较为一致,仅3月底裸地低于香根草区域;香根草在降雨初期有显著的截留效果,且能缩短降雨下渗深度。
  (3)香根草种植对土壤养分的增加与保持有较明显效果,刈割处理(0.47)较未刈割处理(0.35)和裸地(0.3)要高,掩埋处理效果(平均0.53)优于放置处理(0.41),且随距湖远近,土壤有机质含量呈上升趋势;对土壤氮元素有一定的保持作用,但是会吸收并降低土壤磷含量。
[硕士论文] 曾嘉庆
生态学 西南大学 2016(学位年度)
摘要:喀斯特地区石漠化问题突出,生境异质性较强,且人为干扰严重,植被退化明显,干扰和水土资源的限制是该地区植被恢复面临的两大主要问题。严酷的生境条件限制使喀斯特地区形成了以耐旱、喜钙和萌生能力强的适生物种组成的岩溶植被,适生岩溶植被的存在与发展对喀斯特地区的石漠化治理和植被恢复具有重要的生态应用价值。
  本研究选取重庆喀斯特地区适生物种山麻杆(Alchornea davidii)作为研究对象,首先通过对其生境17种环境因子的主成分分析和主要环境因子与种群特征间的相关性分析,探究了影响山麻杆种群的主要环境因子,以及这些主要因子与种群发展之间的关系。然后,选取不同干扰强度下的山麻杆种群,通过分析种群统计特征的差异来阐明人为干扰对山麻杆种群的影响及种群对干扰的响应。最后设置模拟不同降水格局的野外样地,探究降水格局改变对喀斯特适生物种山麻杆的物候、生长和繁殖的影响。本研究通过野外调查和控制实验,探究干扰和水分两大生态因子对岩溶植物种群的影响以及种群自身的响应,揭示山麻杆种群对生境的独特适应性,为山麻杆在喀斯特石漠化治理和植被恢复中的应用提供依据和参考。
  主要研究结果如下:
  1.通过对山麻杆种群17种环境因子的主成分分析,发现:人为干扰、生物因素以及地形因素是影响种群生长发展的主要环境因子。通过主要环境因子与种群特征的相关性分析和回归分析可以得到:一定程度的人为干扰通过促进山麻杆萌蘖更新有利于种群发展;灌木层物种多样性越高,种群面临的竞争越大,因而是限制种群发展的主要因素。地形因子坡度、坡向、石漠化程度等通过限制其他植被分布,利于山麻杆种群的生长。
  2.通过对不同干扰强度下种群统计特征的分析,发现:(1)在高干扰强度下(中度、重度及严重)山麻杆种群年龄结构为正金字塔型,种群增长明显,随着干扰程度的减弱,种群在稳定中出现衰退态势。(2)种群存活曲线在轻度和中度干扰下趋向于DeeveyⅡ型,种群稳定;在重度和严重干扰下更趋向于DeeveyⅢ型,种群增长性强。(3)轻度和中度干扰下的种群具有较高的存活率和生命期望,存活函数曲线和积累死亡率曲线波动较小,种群稳定。在严重干扰下,环境筛选强度大,幼苗进入中龄个体较少,老龄植株危险率高于低干扰等级种群。(4)不同种群动态量化指数Vpi和V'pi值均为正值,且Vpi和V'pi的值均随干扰等级的加重而明显增加,表明高干扰强度下的种群增长性更强,适度的干扰利于种群增长。(5)不同干扰等级下的4个山麻杆种群在0~10m尺度上分布格局均为聚集分布,轻度和中度干扰下聚集强度峰值出现在较小尺度,重度和严重干扰下峰值出现在更大的尺度,表明适度较强的干扰下种群扩张性更强,一定程度的干扰促进了种群的更新与发展。
  3.植物生长策略能够反映植物对生存环境的适应性,通过对不同程度模拟降水处理下山麻杆种群生长与繁殖策略的研究,发现减水处理下山麻杆植株始花期有所延迟,但不同水分处理下,山麻杆的开花进程、开花花序数量以及展叶物候进程等并未因水分改变而发生明显变化,相似的开花展叶物候反映出了植株个体间遗传的一致性。同时,减水处理下,山麻杆植株的新生茎个数、长度以及新生叶片数均有所减少,降水减少限制了种群的生长,但本实验中模拟降水变化对山麻杆植株叶片的形态以及花期各器官生物量积累的影响与分配影响不大,山麻杆生长繁殖策略同样受其生物学特性决定,较短时期降水变化对种群生长繁殖影响不明显。
  本研究表明,山麻杆种群对喀斯特特殊生境有着较强的适应性,在干扰过后能够短时间内恢复并增长种群,因而适宜将其应用于喀斯特干扰迹地的植被恢复中去,可以在较短时间内提高生境植被覆盖。同时因其萌蘖性强、根系发达,可以较好保持水土。
[硕士论文] 冉飞天
高分子化学与物理 西北师范大学 2016(学位年度)
摘要:土地荒漠化、沙漠化严重威胁国家生态安全,制约社会经济可持续发展,是当前重大的民生问题,防沙治沙显得尤为重要。新型的环境友好型固沙材料必须要具有较强的粘结作用,能够使松散的沙粒粘结在一起,形成粘结强度高的固结层。同时,还要有一定的吸水能力和保水能力,以降低蒸发,储存水分,保证沙生植物生长过程中的水分供给,为植物生长创造良好的条件。在天然高分子(海藻酸钠、黄原胶等)和矿物黏土的基础上研究开发有机-无机复合保水及固沙材料,既能达到了防风固沙、恢复植被的目的,又可以避免不易降解的高分子材料对沙漠地区的污染。
  基于上述研究目的,本文通过在溶液中接枝聚合的方法制备了PVA-g-PAA/APT和NaAlg-g-PAA/organo-loess两种高吸水复合材料,和XG-g-PAA/laterite复合固沙材料,讨论了各因素对复合材料性质及性能的影响,并对复合材料进行了结构和形貌的表征,以及应用性能的测试。主要工作如下:
  1.在水溶液中,采用接枝聚合的方法,以聚乙烯醇,坡缕石黏土和部分中和的丙烯酸为原料,过硫酸铵(APS)和N, N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)分别为引发剂和交联剂,制备了PVA-g-PAA/APT高吸水复合材料,并对该高吸水复合材料中坡缕石黏土的用量进行了考察及优化,最优条件下制备的样品在蒸馏水和0.9 wt% NaCl溶液中的溶胀倍率分别为680 g/g和53 g/g,坡缕石黏土的引入使得高吸水复合材料的溶胀倍率明显增大。高吸水复合材料在不同 pH值溶液、离子型表面活性剂溶液、不同价态的电解质溶液中的溶胀倍率及其保水性能表明其可以满足不同沙土条件的应用。此外,在不同价态的盐溶液中的溶胀-去溶胀行为测试表明,该高吸水复合材料也可用于去除溶液中的多价金属离子。
  2.在水溶液中,以海藻酸钠,部分中和的丙烯酸和有机黄土为原料,以过硫酸铵和N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)分别为引发剂和交联剂,通过接枝聚合的方法制备了NaAlg-g-PAA/organo-loess高吸水复合材料,优化了黄土及有机黄土的添加量,最优条件下制备得到的高吸水复合材料在蒸馏水和0.9 wt% NaCI溶液中的溶胀倍率分别为656 g/g和69 g/g。高吸水复合材料在较宽的pH值范围(pH=4-10)内表现出了几乎恒定且相对较高的溶胀倍率。在表面活性剂溶液中,高吸水复合材料的溶胀能力主要取决于表面活性剂的类型和浓度,且在相同浓度下其在阴离子表面活性剂溶液中的溶胀倍率大于阳离子表面活性剂。
  3.在水溶液中,通过接枝聚合黄原胶、丙烯酸和红土,成功制备了一种新型的有机-无机复合固沙材料(XG-g-PAA/laterite)。考察了固沙材料的含量对相关固沙性能的影响。结果表明,这种化学固沙材料能够显著提高固沙试样的抗压强度。同时,固沙试样具有良好的耐水性、耐热性、抗冷冻-融性和抗紫外老化性。除此之外,用固沙材料处理的沙洋表现出了优异耐水性的保水性。因此,该固沙材料的固沙前景可观。
  此外,上述复合材料采用FTIR,XRD,FE-SEM,TEM,TGA,DSC和element mapping等表征手段进行了表征,结果表明丙烯酸被接枝聚合到了天然高分子骨架上,而黏土也通过其表面的硅醇羟基参与了反应,均匀分散在了聚合物矩阵中。
[硕士论文] 王佳欣
水土保持与荒漠化防治 华北水利水电大学 2016(学位年度)
摘要:黄土高原是我国乃至世界上水土流失最严重、生态环境最脆弱的地区,水土流失不但造成当地生态环境恶化和农业生产力下降,还会因为侵蚀的大量泥沙淤积而堵塞下游河道,严重影响黄河安澜和生态安全。坡沟系统介于坡面尺度和流域尺度之间,是黄土高原重要的流域组成单元,是小流域侵蚀产沙的主要源地,又是控制水土流失、恢复与重建生态环境的基本治理单元,因此对坡沟系统侵蚀产沙规律的探究,历来是黄土高原环境整治中理论性与实践性很强的重要科学命题。本试验利用水利部黄土高原水土流失过程与控制重点实验室的黄土高原人工模拟降雨大厅和现有的坡沟系统概化模型设施,利用45mm/h、85mm/h、120mm/h等三种雨强进行坡沟系统侵蚀产沙试验,对试验过程中侵蚀沟的沟宽沟深、坡面径流流速、侵蚀产流产沙速率等数据进行测定、处理和分析,探讨了坡沟系统侵蚀产沙时空分布规律及其与侵蚀过程中径流水力学参数的时空响应关系。
  本研究主要内容包括:⑴以往对坡沟系统的研究很少从空间和时间尺度上分析水力学参数的表现特征,更缺少其与侵蚀产沙空间分布的相关性分析,不足以揭示坡沟系统产沙的时空变异的真正原因,本研究在试验内容上具有创新性。⑵雨强相同时,坡沟侵蚀累积产流产沙量随着降雨历时的增大均呈幂函数增长趋势,且雨强越大,累积产流产沙量随降雨历时呈幂函数增大的趋势也就越明显;雨强不同时,坡沟侵蚀累积产流量会随着雨强的增大而增大,但其随雨强增大的速度并不会无限增加,而是会在降雨达到一定程度后逐渐减弱。⑶不同雨强条件下,雨强越大,径流雷诺数也就越大;雨强相同时,坡沟侵蚀过程中的坡面雷诺数,随着降雨历时的增加表现出先增大后趋于稳定的趋势。雷诺数是判别径流流态的重要依据,径流处于层流状态时,径流含沙率增长缓慢,径流处于紊流时,径流含沙率则增长迅速。从空间角度来看,同种雨强时,在坡5断面和沟1断面径流雷诺数和径流含沙率达到最大值,并沿坡面逐渐趋于稳定。⑷不同降雨强度下,径流弗洛德数从大到小依次是45mm/h>120mm/h>85mm/h,由此可见,随着降雨强度的增大,径流弗洛德数的变化情况比较复杂;雨强相同时,坡沟侵蚀过程中的坡面径流弗洛德数,随着降雨历时的增加表现出先增大后逐渐降低的变化趋势。弗洛德数是表征径流急缓状态的参数,径流处于缓流状态时,径流含沙率增长缓慢;径流处于急流状态时,径流含沙率则增长迅速。从空间角度来看,同种雨强时,弗洛德数在坡面表现出逐渐增大的趋势,在坡面和沟坡转折处迅速降低,出现一个极小值后进入沟坡部分又开始逐渐增大。⑸不同雨强条件下,雨强越大阻力系数越小;雨强相同时,坡沟侵蚀过程中的阻力系数随着降雨历时的增加先增大后降低最后逐渐趋于稳定。径流在沿坡面流动的过程中必然会受到阻力作用,径流所受阻力的大小关系到径流对土壤的有效侵蚀力。阻力系数增大,径流含沙率则相对稳定;阻力系数减小,则径流含沙率逐渐增加。从空间角度来看,同种雨强时,沟坡各断面阻力系数比坡面各断面阻力系数小,从整个坡沟系统来看,阻力系数沿坡面逐渐减小,只是在坡面和沟坡转折处突然增大,这主要是坡面和沟坡坡度变化影响的结果。
[硕士论文] 周举花
自然地理学 安徽师范大学 2016(学位年度)
摘要:土壤动物作为生活在陆地生态系统里数量可观的重要组成,对于维持其栖息地生态系统功能起着极为重要的作用,是促进土壤发育最活跃的因素,在土壤发育过程中促进团聚结构的形成。目前学者集中在对矿区土壤动物群落结构、多样性以及恢复重建,但这些研究主要涉及矿区土壤动物基础研究和对矿区环境的响应上,而有关矿区废弃地中土壤动物的迁居此方面的研究甚少。基于此,本文通过在对铜陵市凤凰山林冲尾矿地外围模拟矿区的微型生态系统,分别于不同时间段进行采样,分析中小型土壤动物群落结构演替、土壤理化性质的变化、土壤环境因素对中小型土壤动物群落结构的影响以及土壤动物的迁移,深入剖析不同生态系统下随着时间的推移,微型生境中中小型土壤动物群落结构的形成、稳定和生物多样性,及更深入地了解在矿区土壤基质上外围自然生境中小型土壤动物的侵入、定居及群聚,以期为矿区废弃地环境下土壤动物的定殖,群落组成在一定方向上有顺序的变化研究提供基础数据,同时为矿区独特生境下土壤动物的修复机理提供借鉴。
  本研究主要内容包括:⑴野外模拟试验地共捕获土壤动物2339只,隶属于3门11纲15目7亚目。T1时间段的优势类群为等节跳科(22.16%)和真螨目(42.78%),常见类群为鼻螱科和蠋虫戋科、跳虫科、线虫纲、毛角蝽科、长角长跳科、蚁科、木螱科。T2时间段的优势类群为真螨目(44.03%)和等节跳科(21.86%),常见类群为跳虫科、猛蚁亚科、薪甲科、叶甲科、盘甲科、蕈蚊科、幺蚣科、线虫纲。T3时间段的优势类群为真螨目(52.48%)和线虫纲(17.73%),常见类群为等节跳科、盘甲科、叶甲科、鼠妇虫科、尖眼蕈蚊科和幺蚣科。T4时间段的优势类群为真螨目(43.55%)和线虫纲(36.39%),常见类群主要有尖眼蕈蚊科、等节跳科、象甲科和叶甲科。铜尾矿复垦地外围灌丛地、林地微型生境试验地与外围对照样多样性指数、均匀性指数和优势度指数在4个处理时间段下变化不大,而丰富度指数变化较大。各指数在灌丛地试验地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和林地试验地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之间均无较为显著差异(P>0.05),均匀性指数在外围自然生境灌丛地和林地之间存在显著差异(P<0.05)。相似系数S表明铜尾矿复垦地不同处理方式下中小型土壤动物群落的相似程度较高,灌丛地试验地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之间土壤动物相似性系数变化不大,而林地试验地Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ之间土壤动物相似性系数变化较大。土壤动物群落的个体数量冬季捕获数量较少,春季捕获数量较多;冬季捕获的土壤动物群落类群数较少。⑵在T1时间处理下,等节跳科数量与土壤容重呈极显著正相关(r=0.912),同时与植被覆盖度(r=0.710)呈显著正相关,土壤动物个体数与土壤容重呈显著正相关(r=0.727)。在T2时间处理下,等节跳科数量与植被覆盖度(r=0.804)呈显著正相关,土壤动物个体数与土壤容重呈显著正相关(r=0.727),土壤动物类群数与碱解氮(r=0.729)、有机质呈显著正相关(r=0.772)。在T3时间处理下,线虫纲数量与pH值呈显著负相关(r=﹣0.711),而与碱解氮呈显著正相关(r=0.827)。在T4时间处理下,等节跳科数量与有机质呈显著正相关(r=0.800)。等节跳科作为优势物种,其喜好阴凉潮湿的生境,尤其喜好生活在有机质含量较为丰富的土壤中,因此植被茂盛、郁闭度高、有机质含量高的土壤环境为等节跳科的迁移提供了很好的生存环境。⑶经过335d的试验,随着灌丛地试验地条件改善,土壤动物物种数和丰度均在增加。蚁科扩散能力较强,最早迁入试验地,但试验地土壤较为贫瘠,不能够为蚁科的生存提供稳定的环境,随后又迁出试验地。经过335d试验后,灌丛地试验地Ⅰ中真螨目和等节跳科作为先锋优势类群开始在铜尾矿复垦地土壤中定居,灌丛地试验地Ⅱ中真螨目、等节跳科和线虫纲作为先锋优势类群定居下来。与灌丛地试验地Ⅰ、Ⅱ相比,灌丛地试验地Ⅲ前三个月迁入新物种有唇足纲和综合纲,其身体多足,一般行动迅速,但体形细小表面积大,对土壤湿度要求较大,定殖需要的时间较长。⑷最早迁入林地三个试验地的土壤动物类群与灌丛地试验地类似,真螨目、等节跳科和线虫纲作为先锋优势物种迅速迁入,特别是真螨目数量可观。随着试验时间推移,迁入的土壤动物种群逐渐减少,真螨目和线虫纲成功在试验地定居繁殖。马陆在林地样地出现较多,马陆与蚯蚓相似,定殖需要较长的时间,食物(树种、凋落物)的质量直接影响马陆种群的定殖和发展。林地试验地Ⅲ迁入土壤动物种群偶见鳞翅目幼虫蝙蝠蛾科,其卵随水流迁入试验地,之后幼虫化为成虫迁出试验地。与灌丛地样地迁移变化类似,在前三个月时间里,迁入林地试验地的土壤动物种群较多,但随着试验时间的推移,不停有种群迁出,同时又有新的种群迁入。⑸鞘翅目食性广泛,成虫身体较为坚硬,适应性很强,幼虫具有不同形态。蜚蠊目在试验前三个月首次迁入,随即又迁出,蜚蠊目喜昼伏夜出,喜居住洞穴内,大都为群居生活,主要是通过积极运动,多数种类不善于跳跃,但行走迅速。在铜尾矿复垦地试验地,土质较为疏松不利于蜚蠊目的生存。等翅目生活栖息环境较为隐蔽,因此惧光大部分生命活动都是在黑暗中进行,不暴露于外。试验地作为新的生存环境对等翅目的迁居还需要更长的时间。奇蝽科生活方式多样,真正土栖的类群很少,且有群飞习性,因此试验地早期发现有个别迁入但随后又迁出。唇足纲如蜈蚣,影响这些土壤动物迁移的因素主要有周围动物区系,自身的迁移扩散能力和特定的生活策略,早期迁移的中小型节肢动物为后来迁移进入矿区的蜈蚣提供了食物来源,随着试验时间的推移,唇足纲迁出试验地。物种有着不同的生活策略,如膜翅目的单性生殖,要求它们迅速迁移到新的生境。试验中捕获的蚯蚓为偶见种且均为幼虫,数量稀少,蚯蚓迁移时间较长,定殖则需要更长时间。铜尾矿复垦地土壤对于蚯蚓来说条件恶劣,土壤表层缺乏有机质,土壤保水和通气性较差,重金属含量较高且碱性pH值都限制了蚯蚓种群的定殖。蚯蚓是通过蚕茧随水流被动扩散,而非积极扩散。
[硕士论文] 范东明
水土保持与荒漠化防治 华北水利水电大学 2016(学位年度)
摘要:土壤侵蚀已经成为威胁现代社会和农业可持续发展的全球性环境问题,以小流域为单元实施水土流失综合治理是我国水土保持工作的成功经验。坡沟系统作为沟道小流域沿水流汇流方向自坡面至沟底之间的沟间地与沟谷地连续分布组成的基本结构体,既是开展土壤侵蚀规律研究的基本单元,也是沟道小流域水土流失治理的基本单元,对其侵蚀现象与规律的探究可以为坡沟水土保持措施优化配置提供科学依据,对于恢复和重建生态环境具有重要意义。本文利用黄河水利科学研究院模型黄河基地黄土高原模型试验大厅的全自动控制人工降雨系统及坡沟系统概化模型和Faro Focus3D三维激光扫描仪,在66mm/h、85mm/h和120mm/h三种降雨强度条件下开展坡沟系统不同发育阶段的侵蚀分布及水沙输移规律试验研究。
  本研究主要内容包括:⑴在历时100min的降雨过程中,前30min降雨时段内产沙过程呈明显的增加趋势,30~60 min降雨时段内产沙过程相对处于波动稳定状态,60min之后侵蚀过程又进入一个新的波动增加阶段。⑵随降雨的进行,坡沟系统各断面的径流含沙量也呈波动增加趋势,尤其以沟坡部分和坡面下部为最明显。实验表明,随降雨历时的延长,66mm/h降雨,随降雨历时延长,坡沟系统发育至坡面底部5断面,85 mm/h和120 mm/h降雨,坡沟系统坡沟过渡地带的侵蚀沟均溯源侵蚀发展至坡面中部3、4断面,断面3-4部位的含沙量数据点随着降雨阶段的增加而波动抬高,尤其是120mm/h降雨条件下,这种现象更加明显,坡沟系统径流含沙量的时空分布特征是其侵蚀发育过程的直接反应,可见,85mm/h和120mm/h降雨对坡沟系统地表形态损坏更严重,坡沟系统沟坡中部和坡沟系统过渡区域为侵蚀易发区域。⑶利用试验条件下坡沟系统径流产沙观测数据,对3种雨强下坡沟系统含沙量(Sp-g)、坡面径流含沙量(Sp)和沟坡径流含沙量(Sg)在6个降雨时段的分析表明:随降雨历时的延长(降雨时段的延续),径流含沙量总体呈增加趋势,尤其是85mm/h和120mm/h降雨更加明显;在85 mm/h和120 mm/h雨强条件下,Sp-g与Sp和Sg均呈正相关关系;在66 mm/h雨强条件下,Sp-g与Sg呈正相关,与Sp呈负相关;进一步分析Sg和Sp的系数发现,66mm/h雨强条件下Sg和Sp的系数比为1.36:1.00,85mm/h和120mm/h雨强下Sg和Sp的系数比分别为3.18:1.00和29.35:1.00,说明雨强越大,沟坡产沙对坡沟系统径流含沙量增沙程度越强。
[硕士论文] 唐辉
水土保持与荒漠化防治 西安理工大学 2016(学位年度)
摘要:坡面微地貌发育过程不仅与产流产沙过程相互作用,还反映了侵蚀的强度及变化过程。研究地貌发育过程与侵蚀产沙过程之间的响应关系,对于进一步探明水蚀机理、开展水土流失预测有重要意义。本文基于室内模拟降雨试验,利用三维激光扫描仪获取连续降雨过程中坡面变化的地形数据,对两种下垫面(黄土坡面与覆沙坡面)条件下的微地貌发育及其与侵蚀产沙之间的响应关系进行了研究,并通过坡面地形量化,分析了侵蚀过程与地貌过程的演变特征,构建了坡面地形因子与侵蚀产沙因子间的响应关系。
  本研究主要内容包括:⑴黄土坡面每次产流量均是先急剧上升然后稳定,1、1.5、2mm/min降雨强度下的稳定产流量分别约10、13、23L/min,随着降雨强度的增大,稳定期的径流量波动越大;不同降雨强度条件下的覆沙坡面连续降雨的第一次产流过程中的产流量先增加后减小到一定值稳定,随着降雨强度的增大,这种趋势更加明显,1、1.5、2mm/min降雨强度下稳定时段产流量约6.5、15、21L/min,最大产流量分别为12.32、21.34、37.97L/min,后续几次径流过程基本一致,说明了第一次降雨之后.坡面覆沙不再对后续降雨过程中径流量变化产生影响。⑵黄土坡面产沙过程中产沙量都会很快上升到一个明显峰值,1mm/min降雨强度下各次序降雨产沙量都只有一个明显峰值,1.5和2mm/min降雨强度第一次降雨产沙量有多个峰值,即产沙量值不断起伏波动;随着连续降雨次数的增加,产沙最峰值减少,两个降雨强度下最后一次降雨产沙量部仅只有一个峰值。覆沙坡面的产沙过程相对简单,各降雨强度下的产沙主要反映在第一次降雨产沙过程,1mm/min和1.5mm/min降雨强度下第一次产沙量多次起伏后保持稳定,2mm/min时产沙量急剧上升下降,最后趋于稳定;后三次降雨的产沙量波动较小,特别是到第三、第叫次时,产沙量值很快趋于稳定。随着降雨强度的增加,黄土坡而上径流对泥沙的中值粒径分选作用越明显,坡面覆沙后,产沙中值粒径分选不再明显。⑶随着降雨强度的增大,坡面侵蚀耗能增大,第一次侵蚀能耗大于后续三次;平均每干克产沙消耗降雨能量大于消耗径流能量,随着降雨强度的增大,消耗降雨能量与消耗径流能量的比值减小;1.5和2mm/min降雨强度下覆沙坡面的径流能量侵蚀贡献大于黄土坡面,覆沙条件下径流的侵蚀效率增加。⑷相同降雨强度下覆沙坡面的微地形变化剧烈程度远大于黄土坡面,黄土坡面上的微地形变化下部剧烈,上部次之,中部变化不明显,且上下没有连通,而覆沙坡面都连通。黄土坡面和覆沙坡面都呈现出降雨强度小时坡度等级的面积百分数不断起伏变化,降雨强度大时坡度等级的面积百分数变化趋势简单。随着降雨次数的增加,坡面地形因子值总体增大,但有一定起伏,且越到后续的场次降雨对地形因子值改变越小;除1.5mm/min降雨强度黄土坡面外,其余坡面上部和下部分别至少出现一个坡度峰值。⑸所有地形因子与次降雨产沙中值粒径不相关,除坡向变率外,其余地形因子与产流量、侵蚀量都显著相关。地形因子间重复信息量较小,地形因子对地貌的完整表达近似等同于单一因子对地貌表达之和。地形因子对产流量、产沙量、能耗的响应关系式中,整体上对应确定系数R2的值产沙量>能耗>径流量,即地形因子响应侵蚀因子的密切程度依次是产沙量、能耗、径流量。
[硕士论文] 陈珅
农业科技组织与服务 河南农业大学 2016(学位年度)
摘要:农田是农业生产的重要物质基础。党中央、国务院历来高度重视农田基本建设。近年来,通过出台支持政策,加大资金投入,我国农田基础设施条件不断改善,农业综合生产能力明显提高,为实现粮食产量“十二连增”奠定了坚实基础。但受人口持续增长、消费结构升级、资源环境约束趋势紧等多重因素影响,我国农产品供求将长期处于“总量基本平衡、结构性紧缺”状态。为加快发展现代农业,确保国家粮食安全和重要农产品有效供给,进一步提高农业水土资源利用效率,提升农业科技应用和农业机械化水平,促进农业持续增产稳产,加快高标准农田建设十分必要。从2009年到2016年颁布的中央1号文件都指出要加快高标准农田建设,多渠道筹集资金,集中力量推进旱涝保收高产稳产农田建设。商城县是农业大县和商品粮基地县,但是由于农业基础设施配套不完善,使农业生产抵御自然灾害的能力不强,粮食生产极不稳定,严重影响到商品粮的保障程度,直接影响到国家粮食安全,所以应该尽快建设高标准农田。通过对商城县近年高标准农田建设的现状进行研究,找出其中存在的问题,总结所积累的建设经验,针对豫南稻区高标准农田建设提出一些建议和对策,希望能对今后整个豫南稻区高标准农田建设提供一些参考。
  本文主要针对商城县高标准农田建设中“田、土、水、路、技、管”这六个主要方面进行研究探讨。通过在商城县田间地头考察、翻阅资料,对改造中低产田数量、田间道路、田间水渠、电力配套设施、农业技术跟进与服务等现状进行归纳总结发现存在以下问题:一是农田基础设施不完善,末级渠系建筑物工程配套率低,旱涝保收田面积较小、灌溉率低;二是田间道路虽然雏形较好,但是路面没有进行柏油或砼路面铺设,机械通行条件差,制约了农机化发展,阻碍生产效率的提高;三是农作物栽培技术落后,种植品种退化混杂,粮食单产不高,农民科技文化素质有待提高;四是土壤耕作层深度不够,土壤肥力逐年降低。最后通过商城县高标准农田建设积累的经验,对今后豫南稻区田间道路、排灌水渠、耕地培肥、土地平整四个建设方面提出建议,并对后期管理维护、整合资金、土地权属等管理方面问题提出对策。高标准农田建设中“田、土、水、路、管”这五个方面是对“硬件”的要求,此外农民机械化水平、科技文化素质等“软件”方面的提高也同等重要,将农技推广和高标准农田建设结合起来,才能使豫南稻区高标准农田建设更加全面。
[硕士论文] 刘艳丽
农业水土工程 西安理工大学 2016(学位年度)
摘要:黄土区坡地水土养分流失严重,因此研究黄土区坡面径流和养分运移过程具有重要意义。本研究基于野外放水试验研究了上方来水条件下不同下垫面特征对坡面径流过程及养分流失特征的影响,近似分析了不同下垫面坡地土壤入渗及水流动力学特征。
  本研究主要内容包括:⑴地表径流量随碎石覆度增加逐渐减小,且底面积大的碎石减少径流量、入渗能力及地表糙率的效果比底面积小的更明显,覆盖度为2.5%和10%时,大碎石比小碎石的地表径流总量分别降低0.7%和11.66%,地表糙率系数分别提高2.35%和11.43%。覆盖度相同条件下,碎石布局也影响坡面水流过程,相对于布设在全坡段而言,碎石布设在上坡段时地表径流量降低22.45%,比布设在中、下坡段减少径流量效果要好。碎石覆盖条件下坡地水流弗洛德数与糙率系数、坡地水流剪切力与弗洛德数和糙率系数、糙率系数与平均流速和平均水深均遵循幂函数变化,土壤入渗率与径流系数呈指数函数变化。⑵植被覆盖明显影响坡面水流特征,地表径流量随种植密度的增加而减小,植被布设在下坡段时地表径流量相对于裸地降低14.13%。碎石与植被组合时,植被布设在上坡段,碎石布设在中及下坡段时地表径流量最低。植被覆盖均可有效提升土壤入渗能力及地表糙率。坡地水流剪切力与径流系数、地表糙率系数与径流系数呈幂函数关系,坡地土壤入渗率与径流系数呈指数函数变化。⑶径流量随坡长增加呈减小趋势,坡长由5m增加到10m,径流总量降低了27.29%,坡长由10m增加到15m时径流总量降低了18.68%,坡长对径流量影响呈非线性关系。随着坡长的增加,坡地水流平均流速降低而平均水深及径流剪切力增加。⑷不同植被覆盖下地表径流中水溶性磷、硝态氮、钾离子累积量变化过程均遵循幂函数变化;植被覆盖下土壤养分流失量明显低于裸地,其中苜蓿和秋葵控制养分流失效果最明显,而且植被布设在下坡段时养分流失量最低;地表径流中水溶性磷及钾离子的流失量与植被行距呈指数函数关系,硝态氮流失量与行距遵循幂函数关系;水溶性磷及钾离子流失量与弗洛德数遵循指数函数关系,与糙率系数呈幂函数关系;硝态氮流失量与水流参数无明显关系。
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