【摘 要】
：
目前黄土高原土壤侵蚀环境明显好转,入黄泥沙量显著减少。由于土壤侵蚀过程的尺度依赖性及侵蚀泥沙的沿途淤积,输沙量只能代表流域的部分侵蚀泥沙量,缺乏对侵蚀-产沙-输沙中间过程的深入认识,可能会忽视侵蚀热点区或由于泥沙淤积而造成的潜在风险。基于此,本文在陕北安塞选择了2个无干扰退耕、2个人为扰动退耕及1个上方梯田果园+下方坡耕地（下文简写为果园）坡沟系统为研究对象,结合陕北子洲“7.26”极端暴雨事件下
【基金项目】
：
国家自然科学基金面上项目“黄土丘陵沟壑区流域泥沙连通性对降雨与人类活动的响应机制”（编号:41771319）； 国家重点研发计划项目“黄土高原区域生态系统演变规律和维持机制研究”课题“黄土高原生态修复的土壤侵蚀效应与控制机制（编号:2016YFC0501604）”；
论文部分内容阅读
目前黄土高原土壤侵蚀环境明显好转,入黄泥沙量显著减少。由于土壤侵蚀过程的尺度依赖性及侵蚀泥沙的沿途淤积,输沙量只能代表流域的部分侵蚀泥沙量,缺乏对侵蚀-产沙-输沙中间过程的深入认识,可能会忽视侵蚀热点区或由于泥沙淤积而造成的潜在风险。基于此,本文在陕北安塞选择了2个无干扰退耕、2个人为扰动退耕及1个上方梯田果园+下方坡耕地（下文简写为果园）坡沟系统为研究对象,结合陕北子洲“7.26”极端暴雨事件下6个不同土地利用配置的坡沟系统,依据土壤侵蚀、水文、景观生态等学科的相关方法,基于泥沙连通性框架,采用野外实地监测调查和小型无人机航摄等方法,分析了坡沟系统泥沙源汇分布及其侵蚀淤积特征,研究了泥沙输移路径关键节点及其连通状态对降雨的响应特征,探讨了极端暴雨条件下土壤侵蚀和泥沙连通特征,阐明了降雨及人类活动对坡沟系统产流产沙及泥沙连通性的影响机理。主要研究结论如下:（1）退耕还林（草）后,小流域坡沟系统植被覆盖良好,泥沙源地面积占比较低,但景观破碎度较高且侵蚀严重。主要泥沙源为低盖度陡坡、浅层滑坡面及裸露沟道,占坡沟系统总面积的4.05%-23.78%。2016-2019年,小流域共发生48场侵蚀性降雨事件,其中暴雨12场,雨量13.7-72.1 mm,雨强1.5-4.0 mm h-1。次降雨条件下,裸坡最大侵蚀强度为664.33 t km-2;浅层滑坡面是侵蚀最剧烈的泥沙源地,最大侵蚀强度可达4237.49 t km-2,细沟网络的径流再分布作用对滑坡面细沟的进一步发育具有重要影响;裸露沟道中,侵蚀沟段年侵蚀模数为10428.53 t km-2a-1,淤积沟段年淤积模数为8284.14 t km-2a-1,暴雨条件下淤积沟段会转变为泥沙源地。（2）坡沟系统的径流深和产沙模数均处在较低的水平,且受降雨和泥沙源汇格局的显著影响。年均径流深和产沙模数分别小于1.23 mm和35.86 t km-2 a-1;次暴雨条件下径流深和产沙模数分别是一般侵蚀性降雨条件下的2.56-13.37倍和10.04-142.82倍,扰动退耕和果园坡沟系统内70%以上的产沙是暴雨造成的;各坡沟系统径流深、产沙模数与降雨因子I15、I30、I60、PI15、PI30、PI60均达到了极显著水平。随着泥沙源地斑块的聚集和最大斑块面积的增大、以及泥沙汇斑块的分散和最大斑块面积的减小,坡沟系统的径流深和产沙模数线性增加。（3）坡沟系统泥沙连通性受地形、植被覆盖和人类活动的显著影响,而泥沙输移路径的连通状态对泥沙输移具有关键作用。沟谷地内随着沟道向下延伸出现部分平坦的洼地,是泥沙结构连通性高值的极热点中断与低值的极冷点出现的关键部位,也是易发生淤积的重要节点。退耕坡沟系统泥沙输移比仅为0.18%,枯落物对径流泥沙的拦蓄作用导致其泥沙输移比对降雨的响应十分微弱;而扰动退耕和果园坡沟系统泥沙输移比分别随时段最大雨强和降雨量线性增加,最高可达30.09%。浅沟、切沟生产道路和放牧小路是坡沟系统泥沙输移的主要路径,在暴雨条件下,裸露斑块下方、梯田与生产道路之间、小路处于泥沙连通状态,显著影响坡沟系统的泥沙输移比、含沙量、产沙量等输沙产沙特征。（4）极端暴雨事件下,不同土地利用配置的坡沟系统均发生了严重的土壤侵蚀,且处于泥沙连通状态。单次暴雨下土壤侵蚀强度变化区间为6940 t km-2-95880 t km-2,沟道下切、田坎崩塌和细沟侵蚀是主要侵蚀类型。新形成侵蚀沟与原有沟道的下切极大增加了坡沟系统的泥沙连通性,加之足够高的水流功率,致使几乎所有坡沟系统的侵蚀泥沙进入沟道,应及时对暴雨造成侵蚀沟和沟道下切进行填平修复,以降低土壤侵蚀风险和泥沙连通性。
其他文献
黄土塬塬面广阔平坦,具有极其宝贵的土地资源及农业生产条件,是黄土高原重要的粮果生产基地。然而长期严重的沟头溯源侵蚀,使塬面不断被蚕食,造成塬面萎缩,给塬面农田、村庄、城镇及厂矿安全带来威胁,并对当地生态建设与社会经济可持续发展造成严重危害。以往通过野外调查和遥感解译的方法进行大尺度溯源侵蚀的研究较多,而针对影响因素模拟试验的机理研究较少。针对黄土高塬溯源侵蚀过程,以甘肃省庆阳市西峰区董志塬沟头溯源
土壤水是陆地水资源的重要组成部分,也是旱作地区制约植物生长的关键因子。地处黄土高原南部的黄土塬区,近三十年来果园建设渐成规模,粮食作物与果树对土壤水分的利用各有特点,农田–果园镶嵌分布格局下的深层土壤水分消耗特征及土壤水资源协同利用模式引人关注,对该问题的深入研究有助于进一步阐明土壤水库功能,协调推进区域粮食生产与果业发展。本文在位于黄土塬区的庆阳、长武和洛川塬区分别选取不同树龄苹果园及邻近农田,
黄土高原是我国水土流失最严重的地区,也是黄河流域生态保护和高质量发展战略实施的重点区域。水土流失引起的生态环境恶化及其对农村生产生活的制约,加剧了区域粮食危机和生态安全隐患。黄土丘陵沟壑区自2010年实施沟道土地整治工程以来,整治土地约50万亩,对于保障粮食安全、保护生态环境,促进区域经济发展具有重大意义。但黄土高原已整治的新增地土壤肥力低,结构性差,生态系统脆弱等问题凸显,严重制约着既定工程目标
在过去的一个世纪里,人类活动导致温室气体排放增加,引起全球变暖,大幅度提升了大气中水汽的含量,加速了全球水文循环过程,改变了全球降雨格局。降雨模式变化能够改变生态系统地上和地下群落特性,最终将对生态系统的结构和功能产生深远影响。陆地生态系统是多维的,具有能够同时提供多种生态功能和服务（即生态多功能性）的能力。土壤微生物群落作为地球上最为复杂多样的生物群落,在驱动陆地生态多功能性方面发挥着关键作用。
带翼深松铲是一种能够通过调整翼铲位置、改变不同深度土壤扰动效果,创建良好耕层结构的深松机具,其在旱地深松作业中得到了越来越多的应用。针对带翼深松铲土壤扰动机理不明、深松后耕层结构和深松后效分析不足等问题,综合运用离散元法（DEM）、有限元法（FEM）、室内土槽试验、双环入渗试验和田间定位试验,对带翼深松铲-土壤互作关系及其后效进行了系统研究,为带翼深松铲的设计与优化提供技术依据。主要研究内容和结论
苹果收获具有劳动力需求大、劳动强度高、季节特征明显的特点,研发苹果收获机器人对水果产业自动化、智能化升级,应对日益显现的老龄化趋势具有积极意义。目前,苹果收获机器人的各主要部分的研究具有相对独立性的特点,并且苹果的识别定位和苹果收获机器人的姿态控制等问题都制约了苹果收获机器人的作业效果。因此,本文以苹果收获机器人为研究对象,围绕苹果收获机器人采摘姿态优化展开研究,涉及末端执行器与果实的交互作用、深
水稳定同位素(δ2H,δ18O)作为水的指纹被广泛应用于生态水文学研究。为获取水同位素信息,可利用水汽平衡法直接测定土壤/植物样品或将土壤/植物中的水提取出来测定水样品。在众多提取方法中,低温冷冻真空蒸馏法（cryogenic vacuum distillation,CVD）一直被认为是能提取样品中所有水分的标准方法。近期研究发现,两种测定水同位素的途径都存在有待进一步解决的问题。其中,水汽平衡法
植被恢复是改善脆弱生态环境和修复退化生态系统的重要措施。在植被恢复过程中,植物和土壤生物群落之间存在紧密联系,共同影响植被恢复的过程和效应。线虫广泛存在于各类生境中,占据土壤食物网多个营养级,其群落特征能够有效反映土壤食物网结构与功能,对生态系统恢复进程具有重要指示作用。黄土高原是我国生态环境最脆弱的地区之一,也是植被恢复的重点区域。在过去几十年,科学家们开展了一系列研究,探索该地区植被恢复对植物
联合国粮农组织估计,全球土壤侵蚀量每年可达到750亿吨,导致了10-50亿吨土壤有机碳（Soil organic carbon,SOC）在陆地表面的重新分布,强烈地影响着陆地生态系统碳循环。土壤颗粒是SOC和微生物的载体,其大小直接影响泥沙SOC和微生物的迁移及其空间分布。有机质的组成决定着SOC的质量和稳定性,微生物群落是陆地生态系统的驱动力。了解土壤颗粒中有机质的组成、微生物群落结构的分布特征
黄河水中含大量泥沙及养分,难以完全滤除,由此造成滴头堵塞的高风险性和复杂的诱发机制。因此,探明滴灌施肥系统中水质、水温、肥料类型、肥料浓度与滴头堵塞行为之间的作用机理,对于防治滴头堵塞具有重要意义。本论文以内镶贴片斜齿形迷宫流道滴头为研究对象,通过室内固定周期的滴头抗堵塞性能测试,研究人工配制浑水滴灌条件下（泥沙粒径<0.1 mm,含沙量0.8 g/L）不同泥沙级配、灌水温度（夏季平均温度23℃,