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水科学进展 2015年第5期26卷 649-659页

作者：段良霞黄明斌张洛丹索立柱张永坤西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院大学北京100049

为掌握黄土高原沟壑区坡地土壤水分的空间分布特征及其影响因素,采用状态空间模型和经典线性回归方法对该区不同土层深度土壤含水率的分布进行模拟。结果表明,不同土层深度的土壤含水率呈中等程度变异,并与海拔高度、黏粒、粉粒、砂粒... 详细信息

为掌握黄土高原沟壑区坡地土壤水分的空间分布特征及其影响因素,采用状态空间模型和经典线性回归方法对该区不同土层深度土壤含水率的分布进行模拟。结果表明,不同土层深度的土壤含水率呈中等程度变异,并与海拔高度、黏粒、粉粒、砂粒含量和分形维数具有显著的空间自相关和交互相关关系,可用于状态空间模拟分析。不同因素组合下的状态空间模拟效果均要优于线性回归方程,其中采用海拔高度、砂粒含量和分形维数的三因素状态空间方程模拟精度最高(R2=0.992)。状态空间模拟方法可用于黄土高原坡面尺度不同土层深度土壤含水率的预测。

关键词：坡面尺度土壤水分线性回归状态空间模拟黄土高原

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小流域土壤矿质氮与地形因子的关系及其空间变异性研究

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环境科学 2007年第7期28卷 1567-1572页

作者：王云强张兴昌李顺姬张景利中国科学院水土保持与生态环境研究中心(西北农林科技大学水土保持研究所)黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室西北农林科技大学资源与环境学院杨凌712100

为掌握小流域土壤特性与地形因子的关系及其空间变异规律,采用经典统计学与地统计学相结合的方法,对黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤矿质氮与地形因子的关系及其空间变异性进行了系统研究,结果表明:①硝态氮的变异程度为强变异性,铵... 详细信息

为掌握小流域土壤特性与地形因子的关系及其空间变异规律,采用经典统计学与地统计学相结合的方法,对黄土高原水蚀风蚀交错带小流域土壤矿质氮与地形因子的关系及其空间变异性进行了系统研究,结果表明:①硝态氮的变异程度为强变异性,铵态氮、坡度、坡向则为中等变异性,土壤类型、土地利用对矿质氮的变异程度有极显著影响;②各研究特性在采样尺度内表现出不同程度的空间依赖性,铵态氮、海拔为强烈的空间依赖性,而硝态氮、坡度及坡向则为中等的空间依赖性;③分维数与空间异质比所揭示的结果具有一致性,各变量的分维数从大到小依次为:硝态氮(1.9826)>坡向(1.9767)>坡度(1.9420)>铵态氮(1.8791)>海拔(1.7461);④硝态氮在0°与90°,45°与135°方向上具有各向同性结构,而海拔为各向异性结构,其余的研究特性则表现出微弱的各向异性;⑤海拔、铵态氮具有很强的空间自相关性,硝态氮则为空间不相关;硝态氮与铵态氮、坡度与坡向之间具有极显著的正相关性,而铵态氮与海拔、坡度与海拔之间则为显著的负相关,表明在水蚀风蚀交错带铵态氮和坡度的空间分布具有海拔梯度性.

关键词：矿质氮地形空间变异性地统计分维数

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土粒表面电场对土壤团聚体破碎及溅蚀的影响

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农业工程学报 2020年第7期36卷 149-156页

作者：刘婧芳胡斐南杨志花马任甜赵世伟西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

团聚体是土壤结构的基本单元,其稳定性是评估土壤抗侵蚀能力的重要指标。土壤团聚体破碎是降雨溅蚀发生的关键一步。土粒表面电场对团聚体稳定性具有重要影响,必然也会深刻影响降雨溅蚀过程。该文以黄土母质发育的黄绵土和塿土为研究对... 详细信息

团聚体是土壤结构的基本单元,其稳定性是评估土壤抗侵蚀能力的重要指标。土壤团聚体破碎是降雨溅蚀发生的关键一步。土粒表面电场对团聚体稳定性具有重要影响,必然也会深刻影响降雨溅蚀过程。该文以黄土母质发育的黄绵土和塿土为研究对象,采用不同浓度的电解质溶液定量调控土粒表面电场,研究不同电场强度对团聚体破碎及溅蚀的影响。结果发现:1)随电解质浓度的降低,土粒表面电位升高,表面电场增大,黄绵土和塿土团聚体平均重量直径减小,团聚体稳定性降低,降雨溅蚀量增大。2)电解质浓度小于10-2 mol/L,黄绵土和塿土表面电位绝对值分别高于202.0和231.6 mV,此时团聚体稳定性和溅蚀量变化不明显,表明表面电位202.0和231.6 mV分别是影响黄绵土和塿土团聚体稳定性及溅蚀的关键电位。3)随着土粒表面电场的减弱,团聚体破碎后释放的<0.15 mm微团聚体含量减小,>0.25 mm大团聚体含量增加,团聚体倾向于破碎为更大粒级的团聚体。4)电场作用下团聚体的破碎特征对降雨溅蚀具有重要的影响,溅蚀量与团聚体破碎释放的<0.15 mm微团聚体含量呈显著正相关,与>0.25 mm大团聚体含量呈显著负相关。上述结果表明,当降雨进入土壤后,对于干燥的土壤而言,土壤溶液电解质浓度被迅速稀释,土粒表面产生强大的电场,该电场通过影响团聚体破碎程度进而影响降雨溅蚀。该研究有助于加深对降雨溅蚀的科学认识,同时也为土壤团聚体稳定性及降雨溅蚀的人为调控提供了一定的理论依据。

关键词：土壤团聚体侵蚀降雨土壤胶体表面电位电场强度

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地球关键带基岩风化层生态水文研究进展

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科学通报 2022年第27期67卷 3311-3323页

作者：骆占斌樊军邵明安西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

基岩风化层作为地球关键带的主要组成部分,联系其上层土壤水分变动和地下水补给,在陆地表层生态水文循环中扮演着重要角色.为阐明地球关键带中基岩风化层生态水文的研究进展,本文回顾了Web of Science(WOS)核心合集数据库和中国知网(CN... 详细信息

基岩风化层作为地球关键带的主要组成部分,联系其上层土壤水分变动和地下水补给,在陆地表层生态水文循环中扮演着重要角色.为阐明地球关键带中基岩风化层生态水文的研究进展,本文回顾了Web of Science(WOS)核心合集数据库和中国知网(CNKI)学术期刊数据库中收录的相关文献,计量可视化了当前的研究热点,总结了基岩风化层生态水文潜在的影响途径,展望了未来潜在的研究热点.结果表明,基岩风化层生态水文研究呈现地质学、水资源科学、环境科学与生态学及工程学等多学科交叉且基础理论丰富的特点;基岩风化层生态水文效应既包含了自身特性差异,也涵盖对土壤水分再分配、地下水补给排泄调节和植物生长调控等外部扰动;基岩风化层生态水文潜在影响途径可能是通过阻碍土壤水分入渗流失和补给地下水来调节季节性缺水、中微小型动物活动加剧岩石风化提高水分贮存空间、植被根系贴附岩层并结合菌根菌丝参与水养传输等多种方面.本文以期为深化地球关键带科学,拓展生态水文研究领域和鉴别植被恢复选址的合理性提供参考.

关键词：风化基岩含水层岩石水分地球关键带水文循环文献计量

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基于粒子成像瞬态测量技术的雨滴微物理特性及降雨动能研究

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农业工程学报 2018年第2期34卷 107-113页

作者：展小云郭明航赵军史海静税军峰西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

雨滴微物理特性及降雨动能是揭示降雨物理本质的重要特征量,亦是开展侵蚀定量分析与建立侵蚀量预报模型的基础。采用粒子成像瞬态测量可视化技术观测自然降雨雨滴,结合计算机视觉识别技术解算雨滴微物理特性参数,同时采用虹吸式自记雨... 详细信息

雨滴微物理特性及降雨动能是揭示降雨物理本质的重要特征量,亦是开展侵蚀定量分析与建立侵蚀量预报模型的基础。采用粒子成像瞬态测量可视化技术观测自然降雨雨滴,结合计算机视觉识别技术解算雨滴微物理特性参数,同时采用虹吸式自记雨量计记录自然降雨降雨强度。研究表明:该次降雨雨滴以中等粒子为主,雨滴直径均值为1.52 mm,降落末速度均值为3.47 m/s,其中直径在1.00~3.00 mm范围内的雨滴占样本总数的87.21%。雨滴直径和降落末速度呈显著的对数关系。基于实测的雨滴微物理特性和降雨强度估算降雨动能,该结果与传统的经验模型估算结果相对误差均值为7.28%。该方法得到的降雨动能较以往的经验模型能更真实的反应雨滴降落过程中的做功大小,为准确计算降雨过程中雨滴所造成的溅蚀量奠定基础。

关键词：侵蚀图像处理物理特性雨滴粒子成像降雨强度降雨动能

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黄土区不同土地利用方式坡面土壤含水率的空间变异性研究

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农业工程学报 2006年第12期22卷 65-71页

作者：王云强张兴昌从伟魏清才中国科学院水土保持与生态环境研究中心(西北农林科技大学水土保持研究所)黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室西北农林科技大学资源与环境学院杨凌712100

为掌握不同土地利用方式下坡面土壤含水率的空间分布特征及其变异规律,利用经典统计学方法对黄土高原水蚀风蚀交错带草地和农地坡面土壤含水率的空间变异性进行了对比研究。结果表明:草地和农地的土壤含水率均值在同一土层深度下差异极... 详细信息

为掌握不同土地利用方式下坡面土壤含水率的空间分布特征及其变异规律,利用经典统计学方法对黄土高原水蚀风蚀交错带草地和农地坡面土壤含水率的空间变异性进行了对比研究。结果表明:草地和农地的土壤含水率均值在同一土层深度下差异极显著,但二者在垂直方向、坡长方向的变异程度均为中等变异程度;草地和农地坡面土壤含水率的垂直变化特征不同,前者为降低型,后者在100 cm以上为波动型,以下为稳定型;草地和农地坡面土壤含水率均随坡长的增加呈波浪式变化规律,整体上有增加趋势;将坡面划分为5个坡长或将土层划分为4层以后,草地和农地坡面土壤含水率沿垂直方向、坡长方向的总体变化趋势均没有改变,但由于尺度的扩展获得了一些较大尺度上的水分信息。

关键词：土地利用坡面土壤含水率空间变异性

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干旱胁迫对玉米苗期植株生长和光合特性的影响

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作物学报 2011年第3期37卷 521-528页

作者：张仁和薛吉全浦军赵兵张兴华郑友军卜令铎西北农林科技大学农学院/黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

以2个不同抗旱性玉米品种郑单958(抗旱性强)和陕单902(抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置轻度干旱、中度干旱、重度干旱和正常灌水处理,研究了干旱胁迫对2个玉米品种苗期植株生长、气体交换和叶绿素荧光参数的影响。结果显示,干旱... 详细信息

以2个不同抗旱性玉米品种郑单958(抗旱性强)和陕单902(抗旱性弱)为材料,采用盆栽控水试验,设置轻度干旱、中度干旱、重度干旱和正常灌水处理,研究了干旱胁迫对2个玉米品种苗期植株生长、气体交换和叶绿素荧光参数的影响。结果显示,干旱胁迫抑制2个玉米品种植株生长和相对生长速率,导致整株生物量显著下降。随着干旱胁迫程度加剧,叶片最大净光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQY)、光饱和点(LSP)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)、最大电子传递速率(ETRm)、光能利用效率(α)、光系统II的实际量子产量(ΦPSII)和光化学猝灭系数(qP)均下降,而胞间CO2浓度(Ci),光补偿点(LCP)和非光化学猝灭系数(qN)均升高。可见,干旱胁迫下叶片光合能力和电子传递速率降低是2个玉米品种生物量减少的主要因素。但郑单958变化幅度小于陕单902,表明郑单958植株生长发育和光合特性比陕单902受干旱胁迫的影响小,较高的电子传递速率、较强的光能转化能力和较大的相对生长速率是郑单958适应干旱环境的重要生理特性。

关键词：玉米干旱胁迫光响应叶绿素荧光参数植株生长

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黄土丘陵区踩踏干扰对生物土壤结皮有机碳组分及碳矿化潜力的影响

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应用生态学报 2018年第4期29卷 1283-1290页

作者：杨雪芹许明祥赵允格高丽倩包天莉任伟杨巧云西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

以黄土丘陵区近20年的封禁地为研究对象,采用野外调查结合室内分析,研究了不同强度的踩踏干扰对半干旱生态系统下生物结皮盖度、有机碳、易氧化碳和有机碳矿化量、矿化速率的影响,并应用一级动力学方程模拟了踩踏干扰下各层次生物土壤... 详细信息

以黄土丘陵区近20年的封禁地为研究对象,采用野外调查结合室内分析,研究了不同强度的踩踏干扰对半干旱生态系统下生物结皮盖度、有机碳、易氧化碳和有机碳矿化量、矿化速率的影响,并应用一级动力学方程模拟了踩踏干扰下各层次生物土壤结皮有机碳矿化潜力的变化特征.结果表明:干扰后藻结皮和藓结皮盖度呈现逐渐降低的趋势,干扰度间差异显著;与不干扰处理相比,藻结皮盖度降幅在264%~339%,藓结皮盖度降幅在46%~127%.与不干扰处理相比,干扰显著降低了生物结皮层有机碳含量,降幅在211%~300%,干扰度间差异不显著;干扰增加了生物结皮层易氧化碳含量,增加量在1.5~3.4 g·kg-1,30%、40%和50%干扰度处理与不干扰处理间差异显著.干扰显著增加了生物结皮层的有机碳累积矿化量,但未改变其日均矿化速率;40%干扰度下的累积矿化量较不干扰处理显著增加77%.干扰显著增加了生物结皮层的有机碳矿化潜力,对0~2和2~5 cm土层无显著影响;40%干扰度下有机碳矿化潜力较不干扰处理显著增加4.7 g·kg^(-1);主成分分析结果显示,有机碳、易氧化碳、累积矿化量、矿化速率可以解释生物结皮层土壤有机碳矿化潜力变化的76.7%.干扰可能是诱发研究区生物结皮层有机碳矿化潜力增加的因素之一.

关键词：干扰度生物结皮盖度有机碳易氧化碳累积矿化量矿化速率

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黄土高原生物结皮对SCS-CN模型初损率的影响

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应用生态学报 2021年第12期32卷 4186-4194页

作者：谷康民赵允格高丽倩杨凯孙会郭雅丽西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学林学院陕西杨凌712100

水文模型是水文过程研究的有效工具,初损率(λ)是径流模型SCS-CN模型的参数,对模拟流域水文过程具有重要意义。为了确定生物结皮对λ的影响,提高该模型在黄土高原生物结皮广泛分布的退耕地的预测精度,本研究以陕西省定边县鹰窝山涧流域... 详细信息

水文模型是水文过程研究的有效工具,初损率(λ)是径流模型SCS-CN模型的参数,对模拟流域水文过程具有重要意义。为了确定生物结皮对λ的影响,提高该模型在黄土高原生物结皮广泛分布的退耕地的预测精度,本研究以陕西省定边县鹰窝山涧流域不同盖度的生物结皮坡面为对象,采用模拟降雨试验,分析土壤潜在最大入渗量(S)与实际入渗量(F)的关系,以及生物结皮盖度对λ的影响,并修订了λ;在此基础上,采用陕西省安塞县纸坊沟流域生物结皮径流小区的模拟降雨试验数据校验了参数修订后的模型。结果表明:生物结皮坡面S与F的关系式为:S/F=2.5×60/T(其中T为降雨历时);模型参数λ与生物结皮盖度(C_(BSC))呈极显著负相关关系,二者关系式为:λ=0.0791×e^(-0.015×C_(BSC),R^(2)=0.60;较λ取标准值,依生物结皮盖度修订λ后,SCS-CN模型Nash效率系数提高338.7%,合格率提升16.1%。研究结果为黄土高原生物结皮坡面λ的确定提供了科学依据,对准确评估黄土高原退耕还林(草)工程的水文效应具有重要意义。

关键词：生物结皮盖度 SCS-CN模型初损率径流模型

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施氮对半湿润农田生态系统不同冬小麦品种灌浆期物质转移的影响

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生态学杂志 2005年第12期24卷 1402-1408页

作者：范亚宁李世清伍维模邵明安西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 塔里木农垦大学植物科技学院阿拉尔843300

在年均降水量632 mm的黄土高原南部半湿润红油土上,以NR9405、9430、偃师9号、小偃6号、陕229、西农2208、矮丰3号和商188为供试材料,进行大田试验,研究在不施氮和施氮(90 ***-2)条件下不同品种冬小麦灌浆特性及物质转移效率。结果表明... 详细信息

在年均降水量632 mm的黄土高原南部半湿润红油土上,以NR9405、9430、偃师9号、小偃6号、陕229、西农2208、矮丰3号和商188为供试材料,进行大田试验,研究在不施氮和施氮(90 ***-2)条件下不同品种冬小麦灌浆特性及物质转移效率。结果表明,冬小麦干物质生产及物质转移效率共同受品种和氮肥的影响。开花期老叶、茎鞘和成熟期茎鞘、籽粒干重间存在显著差异。施氮对开花期、成熟期地上部各部位干重均有明显的促进作用。各部位干物质转移量、转移效率和转移量对籽粒的贡献率既与品种有关,也与施氮有关;氮肥的影响又因品种不同而异。干物质转移量、转移效率和转移干物质对籽粒的贡献率在8个供试品种中,最高的是NR9405,最低的是偃师9号,除NR9405和西农2208籽粒中50%以上干物质来自于开花前贮存光合产物的再转移外,其余6个品种籽粒中50%以上的干物质来自于开花后新合成的同化产物。干物质转移量对籽粒的贡献率以穗轴+颖壳部位最低,且多数处理为负值,以茎秆为最大,叶片居中。从总体看,干物质转移量、干物质转移率和干物质转移量对粒重的贡献率在不同品种之间的差异大于施氮处理间的差异,施氮后降低了干物质向籽粒中的转移。

关键词：冬小麦氮肥灌浆期物质转移

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