作物覆盖与管理因子的估算模型研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jjjcccfff
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
土壤侵蚀是坡耕地面临的重要生态环境问题,严重的土壤侵蚀会导致出现坡耕地耕作层土壤变薄,土壤退化,土地生产力变低,区域粮食供应不足等问题。种植农作物对防治坡耕地土壤侵蚀,减少水土流失起着重要作用。农作物生育期内管理措施的干扰会使地表处于扰动状态,改变了地表状况,因此其对土壤侵蚀的影响除与作物自身冠层覆盖有关外,与管理措施也有关。通用土壤流失方程中,作物覆盖与管理对土壤侵蚀的影响用C表示,C因子的深入研究对有效防治坡耕地土壤侵蚀具有重要意义。然而,我国虽有大量通过植被覆盖度计算C值的模型,模型的结构也各有不同,但植被覆盖度只是表征地表作物覆盖的指标之一,且未考虑到管理措施对土壤侵蚀的影响(如土壤结皮、地表糙度等反映土壤地表结构与微地形的因子),建模方法也多是直接进行回归分析。因此,本研究以黄土坡耕地主要农作物大豆为研究对象,布设不同处理的径流小区(裸地(CK)、结皮(SC)、糙度(SR)、结皮+糙度(SCR)、作物(CC)、作物+结皮(CSC)、作物+糙度(CSR)、作物+结皮+糙度(CCR)),通过室外人工模拟降雨结合统计学理论,研究了不同生育期作物覆盖、不同坡面管理措施以及不同坡面管理措施下作物覆盖对土壤侵蚀的影响,并以植被覆盖度作为关键因子,株高、结皮厚度及地表糙度作为调节因子建立C因子估算模型,对前人通过植被覆盖度预测C值的模型进行优化,为进一步阐明作物的防蚀机理、提高C因子估算精度、构建更简便实用且适用于黄土高原地区的C因子估算模型以及坡面土壤侵蚀的预报提供一定理论参考。得出以下主要结果:(1)不同生育期大豆覆盖对坡面产流产沙有不同程度的影响。CC处理坡面大豆从幼苗期到始粒期,平均开始产流时间和降雨初损量均大于CK,从CK的1.60和1.35倍增加到4.78和3.90倍;径流量和径流系数均小于CK,从CK的85.4%和91.1%减小到26.3%和39.3%;产沙量均小于CK,从CK的80.7%和86.2%减小到10.6%和17.9%;含沙量均小于CK,从CK的93.8%和94.2%减小到36.5%和42.5%。40 mm/h和80 mm/h雨强条件下,大豆的平均减流效益分别为46.9%和38.9%,平均减沙效益分别为60.86%和55.58%,且各生育期大豆的减流效益均小于减沙效益,因此种植大豆对坡面径流的拦蓄作用小于对泥沙的拦截作用。CC处理坡面大豆覆盖下的C值随大豆生育期的推移(植被覆盖度的增加)而逐渐减小,反映了大豆保土减沙作用的增强。(2)与CK相比,SC处理在不同雨强及坡度下均会减小开始产流时间及降雨初损量,对产流产沙均有促进作用;与CK相比,SR处理增加了开始产流时间和降雨初损量,但其抑制产流产沙的效果受坡度的影响较大,SR处理与CK相比减小了径流量和径流系数(80 mm/h雨强、20°坡度时略有增加),在3°、5°、10°坡面上与CK相比减小了产沙量,15°坡面上与CK较为接近,20°坡面上则增加了产沙量;与CK相比,SCR处理坡面虽因有结皮而削弱了地表糙度增加开始产流时间和降雨初损量的能力,但对两者仍起到了增加的作用,且SCR处理在3°、5°、10°坡度时能够有效减小产流和产沙量,在15°及20°则会增加产流和产沙量。(3)CC、CSC、CSR、CCR处理坡面中,平均开始产流时间及降雨初损量表现为CSC处理最小,CSR处理最大,径流量表现为CSC处理最大,而CSR处理最小。覆盖大豆坡面有结皮会减小开始产流时间与降雨初损量、增加坡面径流量与径流系数,地表糙度则可增加开始产流时间与降雨初损量、减小坡面径流量与径流系数,3°、5°及10°坡面上,产沙量与含沙量表现为CSC>CC>CCR>CSR处理,15°坡面上,CS C与CCR处理的产沙量与含沙量均大于CC与CSR处理,20°坡面上CSR处理与CC处理相比,糙度无明显减沙效果甚至会增加产沙。以10°坡度,80 mm/h为例,不同坡面管理措施下大豆覆盖坡面的C值在不同生育期均表现为CSC>CC>CCR>CSR,CSC处理坡面的保土减沙作用最弱,CSR处理最强。且随着大豆生育期的推移,大豆的保土减沙作用逐渐增强,C值逐渐减小。(4)利用植被覆盖度可有效估算C值,这也是目前我国C因子计算的主要方法之一,但表征地表作物覆盖的指标中,植被覆盖度只是其一,且未考虑到管理措施对土壤侵蚀的影响。本研究通过将植被覆盖度作为关键因子,将株高、结皮厚度、地表糙度作为调节因子对仅利用植被覆盖度计算C值的前人估算模型进行修正,得到优化后的C值估算模型。模型预测结果较仅通过植被覆盖度计算C值的结果更加精确,验证了其可行性,从而为不断优化C因子计算模型提供了一定思路与理论参考。后期要继续推广与完善C因子估算模型,不仅决定C因子的诸多因素还有待更深入的研究、研究广度需要拓宽至多种作物,建模的方法也需进行更深入与系统的思考和研究。
其他文献
芽孢杆菌是自然界中常见的革兰氏阳性细菌,具有生防、促生、杀虫等功能,在农业与畜牧业生产中应用十分广泛。因此,挖掘适应性强和应用潜力大的芽孢杆菌具有十分重要的意义。本研究针对西北旱区荒漠化和盐碱化的贫瘠土壤,从荒漠与农田贫瘠土壤中分离和筛选芽孢杆菌,通过16S r RNA基因对其进行多样性分析,并确定系统发育地位;通过平板拮抗试验,筛选具有拮抗大豆疫霉根腐和小麦纹枯病的菌株;通过促生特性试验,筛选具
尘埃等离子体是由微小的带电固体颗粒、电子、离子和中性粒子构成。由于尘埃颗粒质量比电子和离子的质量大很多,所以,尘埃等离子体中主要显示出低频特性。目前已经发现,在空间和天体物理学以及实验室中存在大量的尘埃等离子体,因此对于尘埃等离子体的研究引起了人们越来越广泛的兴趣。在无碰撞,非磁化的强耦合尘埃等离子体中,我们从理论和Particle-in-Cell(PIC)数值模拟方法两方面研究了两列尘埃声孤波之
植趣活动是幼儿感受自然、关爱生命的天性得以展现的过程,不仅让幼儿获得多方面的经验,还能促进家长、教师等成人的专业发展。为此,我园以《3~6岁儿童学习与发展指南》(以下简称《指南》)精神为指导,结合陶行知教育思想,以幼儿发展为本,有效利用幼儿园得天独厚的自然条件创设幼儿植趣园地,
期刊
黄土高原多沙粗沙区作为世界上水土流失最严重的区域之一,具有特殊复杂的气候、土壤、植被、水文和地质地貌等环境要素特征,区域内剧烈的土壤侵蚀主要由汛期几次集中的暴雨径流过程产生,是黄河泥沙的主要贡献源区;同时流域内的径流输沙情势受气候变化与人为活动影响剧烈,其分布格局呈现高度时空异质性。因此,探究多沙粗沙区的河流水沙情势及其场次洪水过程泥沙来源的时空变化特征能够揭示流域土壤侵蚀对环境变化的响应机制,对
全球范围内,超过60%陆地表面是坡度>8°的坡地,侵蚀过程异常活跃。土壤团聚体作为土壤结构和功能的基本单元,侵蚀过程对土壤团聚体的影响较为明显。此外,土壤团聚体也是土壤有机质(Soil Organic Matter,SOM)发生矿化分解的重要场所。土壤侵蚀显著影响着陆地生态系统的碳循环过程。SOM的组成决定着有机质的质量和稳定性,了解侵蚀地貌条件下土壤团聚体中有机质组成有助于我们深入理解有机质的生
我国分布有较大面积的坡耕地,主要分布在中西部地区,坡改梯工程的实施将大面积的坡耕地改造成梯田,对于增加高等级农业用地面积,提高当地居民的生活水平有着重要的意义,而土坎梯田又是梯田类型中占比较大的一种梯田类型。在自然状态下,土坎梯田由于地形、气候、土壤以及使用过程中自然作用的影响,导致田坎出现垮塌现象,田坎的质量直接影响着梯田蓄水保土效益,因此对于土坎梯田田坎保护的研究变得尤为重要。本文通过模拟自然
在幼儿园开展种植课程,不仅可以为幼儿提供丰富的实践机会,还可以促使幼儿在实践过程中建立科学认知,提升综合素质与能力。因此,作为幼儿教师应当发挥关键性的"引导者"作用,积极引导幼儿主动参与到种植课程中,并为幼儿创设适宜的种植条件,提供更多展示自我的机会,提高种植课程的开展质量,促进幼儿的身心健康和综合能力的全面发展。
1999年以来,为防止严重的土壤侵蚀,大规模植被恢复在黄土高原开展,生态环境得到明显改善。植被是控制水土流失的有效措施之一,植被恢复过程中近地表特征诸如冠层、枯落物、生物结皮和根系等发生了显著变化,然而上述变化阻控土壤侵蚀过程的作用机制仍不清楚。基于此,本文选取黄土高原植被演替中后期典型草地(白羊草和铁杆蒿),通过逐层去除法,设置5种近地表特征处理,每种处理布设2个径流小区重复处理,连续2年观测记
生物结皮在黄土高原分布广泛,其盖度可达70%以上。生物结皮覆盖地表可显著影响坡面产流、产沙过程,受生物结皮类型及生长特征的影响,其对土壤侵过程的影响也存在明显差异。本研究选取黄土丘陵沟壑区广泛分布的苔藓结皮和藻结皮为研究对象,通过人工培育的方式,明确了水肥耦合条件对生物结皮生长特征的影响。同时,通过设置不同降雨梯度(60、90、120、150和200 mm/h)和结皮覆盖度(15、30、40、50
我国黄土高原北部季节性冻融区土壤在秋末及春初季节受冻融交替作用极易发生侵蚀,影响该区域农业生产活动。为探究季节性冻融对土壤理化性质及水蚀过程的影响,本研究以黄土高原季节性冻融区三种典型土壤为研究对象,通过室内冻融模拟试验和坡面放水冲刷试验,测定土壤理化性质,研究冻融过程中土壤理化性质的变化规律;利用EPIC模型估算土壤可蚀性K值,分析冻融对其影响规律;观测冲刷过程中坡面产流产沙过程,分析总产流产沙