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黄土高原玉米坡耕地C因子的估算研究

水土保持学报 2022年第6期36卷 49-54页

作者：余倩姚冲付世琳吴发启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 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

C因子作为土壤侵蚀预报模型中人为可控制的一个重要的因子,对减少土壤侵蚀和控制水土流失有很大的影响。因此以黄土高原坡耕地典型作物玉米为研究对象,通过进行人工降雨模拟试验,研究了玉米5个不同生育期近地表状况的变化特征,根据玉米... 详细信息

C因子作为土壤侵蚀预报模型中人为可控制的一个重要的因子,对减少土壤侵蚀和控制水土流失有很大的影响。因此以黄土高原坡耕地典型作物玉米为研究对象,通过进行人工降雨模拟试验,研究了玉米5个不同生育期近地表状况的变化特征,根据玉米不同生育期产沙量计算C值。结果表明,植被覆盖度、株高和结皮厚度均随着玉米生育期的延长而逐渐增加,地表粗糙度随着生育期延长呈现先减小后增加的趋势。产沙量随着玉米的生长逐渐减小,减沙效益随着玉米生育期的延长不断增加。在前人以植被覆盖度计算C值模型的基础上,以植被覆盖度作为关键因子,将株高、土壤结皮、地表粗糙度作为调节因子建立当地C值模型,得到较好的玉米坡耕地的C值模型(模型R^(2)=0.94,RMSE=0.017,MAE=0.014,NSE=0.992)。研究结果根据近地表状况变化特征建立C值计算公式,提高了C值估算的准确性和其在黄土高原的适用性,为提高黄土高原土壤侵蚀预报模型精度提供科学依据。

关键词： C值土壤侵蚀玉米产沙量

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不同坡度和不同生育期的谷子坡耕地入渗特征

水土保持学报 2023年第4期37卷 23-30页

作者：付世琳姚冲余倩吴发启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 西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

坡度和作物生育期是影响坡耕地土壤入渗性能的关键因素,作物生长导致土壤特性及根系变化进而影响坡面入渗过程。通过人工模拟降雨试验,设计4个坡耕地坡度(3°,5°,10°,15°)及2个降雨强度(40,80 mm/h),在谷子4个生育期(拔节初期、拔节... 详细信息

坡度和作物生育期是影响坡耕地土壤入渗性能的关键因素,作物生长导致土壤特性及根系变化进而影响坡面入渗过程。通过人工模拟降雨试验,设计4个坡耕地坡度(3°,5°,10°,15°)及2个降雨强度(40,80 mm/h),在谷子4个生育期(拔节初期、拔节中期、抽穗初期、灌浆初期)开展试验,探究坡度和生育期对谷子坡耕地土壤入渗特征的影响机制,并结合入渗模型(Horton、Kostiakov、Philip模型)对谷子坡耕地土壤水分入渗过程进行拟合并评价其适用性。结果表明:(1)随坡度增加土壤入渗能力下降,与3°相比,15°坡耕地土壤稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别减小30.76%~52.38%,21.28%~37.50%和22.51%~43.55%。(2)随着谷子生育期的延长,土壤入渗能力显著增加,与拔节初期相比,灌浆初期时土壤稳定入渗速率、平均入渗速率及累积入渗量分别增加23.81%~80.00%,20.83%~40.00%,17.84%~54.10%,表现为拔节初期<拔节中期<抽穗初期<灌浆初期。(3)通过对入渗速率实测值进行拟合,Horton模型对坡耕地土壤入渗过程拟合最好,且模型拟合参数具有物理意义。研究结果可为增加坡耕地降雨入渗、提高水分利用效率、减少坡耕地水土流失提供理论依据。

关键词：土壤侵蚀坡耕地入渗速率坡度生育期

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耕作微地形单元对溅蚀的影响

水土保持学报 2022年第2期36卷 161-165,172页

作者：王子轩吴发启陈科兵西北农林科技大学水土保持研究所陕西杨凌712100 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

探究不同微地形特征对溅蚀的影响,为黄土高原水土保持耕作方式提供科学布设依据。选取杨凌塿土为研究对象,通过室内人工模拟降雨试验,降雨强度分别为20,40,60,80,100,120 mm/h,降雨历时10 min,研究不同耕作措施(平整地、点种、条播)下... 详细信息

探究不同微地形特征对溅蚀的影响,为黄土高原水土保持耕作方式提供科学布设依据。选取杨凌塿土为研究对象,通过室内人工模拟降雨试验,降雨强度分别为20,40,60,80,100,120 mm/h,降雨历时10 min,研究不同耕作措施(平整地、点种、条播)下造成的微地形单元对溅蚀的影响特征。结果表明:(1)不同坡度条件下(0,6°,10°,13°,20°,26°)耕作微地形单元内的溅蚀总量随着降雨强度的增加呈线性增加(R^(2)≥0.95)。(2)微地形单元内的向下坡溅蚀量随着坡度和降雨强度的变化呈二元一次函数关系(R^(2)≥0.90)。(3)耕作微地形单元内微坡向影响溅蚀发生的方向和分布情况。研究结果为揭示溅蚀发生的原因和完善溅蚀机理提供了参考。

关键词：条播点种溅蚀总分散量

黄土丘陵区山地立体种养循环生产能流特征与经济效益分析

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农业工程学报 2016年第S2期32卷 199-206页

作者：王钰吴发启彭小瑜佟小刚西北农林科技大学水土保持研究所杨凌712100 西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100

为揭示陕北黄土丘陵区典型循环农业生产模式的功能和效益,研究以宜君县山地立体种养结合循环生产模式为例,分析了该循环生产模式的能量流动和经济效益特征。结果表明:山地立体种养结合模式的有机能/无机能比达到46.2,是传统种植模式的92... 详细信息

为揭示陕北黄土丘陵区典型循环农业生产模式的功能和效益,研究以宜君县山地立体种养结合循环生产模式为例,分析了该循环生产模式的能量流动和经济效益特征。结果表明:山地立体种养结合模式的有机能/无机能比达到46.2,是传统种植模式的92倍;种养结合模式和传统模式的能流密度分别为19.7,7.0 MJ/(m2·a)。种养结合模式的系统内依存度为37.4%,远高于传统模式,显示出较强的系统自我维持能力和稳定性。种养结合模式的能量产投比为1.07,略小于传统模式的1.14,但其成本利润率、年均收益率和经济产投比分别达到137.6%、4.6%和2.4,均高于传统模式的81%、2.7%和1.8;种养结合模式和传统模式的投资回收期分别为4年和7年。综上,山地立体种养结合模式能够有效地利用系统废弃物,提高能量利用效率,表现出良好的经济效益和较强的抵抗经济风险的能力,在该丘陵区具有良好的推广价值。

关键词：农业经济效益模式黄土丘陵区循环农业种养结合生产能流

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黄土高原生态与经济系统耦合协调发展状况

应用生态学报 2011年第6期22卷 1531-1536页

作者：张青峰吴发启王力王健西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

在借助系统科学理论建立黄土高原生态与经济系统协调发展耦合模型基础上,提出了黄土高原生态与经济系统耦合发展的评判标准和基本类型,并对黄土高原各县域生态与经济系统协调发展状况进行了研究.结果表明:黄土高原生态经济系统之间的相... 详细信息

在借助系统科学理论建立黄土高原生态与经济系统协调发展耦合模型基础上,提出了黄土高原生态与经济系统耦合发展的评判标准和基本类型,并对黄土高原各县域生态与经济系统协调发展状况进行了研究.结果表明:黄土高原生态经济系统之间的相互作用可分为严重失调发展、轻度失调发展、低水平协调发展、高水平良好协调发展4个阶段,在不同的发展阶段又存在着损益-拮抗-磨合-主导-同步发展的循环往复过程;黄土高原生态与经济系统耦合发展度整体上处于较低水平,其中62.7%的县域处于严重失调发展阶段,30.1%的县域处于轻度失调发展阶段,7.1%的县域处于低水平协调发展阶段.基于耦合模型所建立的协调耦合度,能够较好地反映黄土高原经济社会与生态环境之间的交互胁迫耦合发展状况.正确认识黄土高原生态与经济系统耦合规律,采取适当的发展模式,对于促进黄土高原县域生态与经济协调发展具有重大意义.

关键词：协调发展生态环境耦合发展度黄土高原

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玉米冠下溅蚀效应及其空间分布特征

农业工程学报 2012年第20期28卷 135-142页

作者：马波马璠吴秋菊吴发启西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100 宁夏农林科学院荒漠化治理研究所银川750002

为系统测定玉米不同生长阶段冠下的溅蚀速率及其空间分布特征,采用室内人工降雨的方法,系统测定了不同降雨强度、不同生长阶段玉米冠下的穿透雨强度和溅蚀速率,分析了玉米冠下溅蚀速率与叶面积指数和穿透雨强度的关系,探讨了冠下溅蚀速... 详细信息

为系统测定玉米不同生长阶段冠下的溅蚀速率及其空间分布特征,采用室内人工降雨的方法,系统测定了不同降雨强度、不同生长阶段玉米冠下的穿透雨强度和溅蚀速率,分析了玉米冠下溅蚀速率与叶面积指数和穿透雨强度的关系,探讨了冠下溅蚀速率的空间分布特征。结果表明:玉米在其不同生长阶段冠下平均溅蚀速率较裸地减少了约43%～77%;冠下溅蚀速率随叶面积指数变化规律不显著,但是随降雨强度的增大而显著增加。冠下各点溅蚀速率随相应各点的穿透雨强度的增加而增加。玉米冠下溅蚀速率的空间分布与穿透雨的分布具有较好的对应关系,冠下穿透雨强度较大的区域会导致较高的溅蚀量。该研究揭示的玉米冠下溅蚀速率特征可为坡耕地土壤侵蚀防治提供理论指导。

关键词：降雨植被侵蚀玉米溅蚀速率穿透雨

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降雨条件下耕作方式对地表糙度的溅蚀效应

农业工程学报 2009年第11期25卷 103-108页

作者：郑子成何淑勤吴发启四川农业大学资源环境学院雅安625014 西北农林科技大学资源环境学院杨凌712100 四川农业大学林学院雅安625014

地表糙度是影响坡耕地土壤侵蚀的主要因素之一,为了进一步明确耕作方式对地表糙度的侵蚀效应,该文通过室内人工模拟降雨的方法,就单雨强与组合雨强条件下耕作方式对溅蚀的作用以及地表糙度的变化进行了研究。结果表明,从对照坡面,经耙... 详细信息

地表糙度是影响坡耕地土壤侵蚀的主要因素之一,为了进一步明确耕作方式对地表糙度的侵蚀效应,该文通过室内人工模拟降雨的方法,就单雨强与组合雨强条件下耕作方式对溅蚀的作用以及地表糙度的变化进行了研究。结果表明,从对照坡面,经耙耱地、人工锄耕、人工掏挖到等高耕作方式的坡面,在雨强0.62mm/min条件下,不同耕作方式坡面向上坡溅蚀量呈先增加再减小的变化,向下坡和总溅蚀量均呈先增加再减小最后增加的变化;除耙耱地外,其他耕作方式坡面的地表糙度呈减小的变化。在雨强1.53mm/min条件下,不同耕作方式坡面向上坡、向下坡和总溅蚀量均呈先增加再减小最后增加的变化;地表糙度与对照坡面相反,均呈增加的变化。组合雨强条件下,随降雨强度的增加,耙耱地总溅蚀量与地表糙度呈一直增加的变化趋势;其他耕作方式下,随降雨强度的增加,坡面总溅蚀量呈先增加后减小的变化趋势,地表糙度却呈先减小后增大的变化。这为揭示地表糙度的侵蚀特征提供了一定的理论依据,同时也可服务于黄土高原坡耕地的水土流失治理。

关键词：侵蚀降雨土壤耕作方式溅蚀效应地表糙度

陕西省西坡村农果复合生态经济系统能量流特征

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应用生态学报 2014年第1期25卷 195-200页

作者：吴发启朱丽王红红西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

以陕西省淳化县西坡村农果复合系统为例,对比分析了2008和2010年农业、果业、畜牧业、人类子系统的能流路径、能流投入、产出结构和能量循环指数.结果表明:2008—2010年间,研究区农果复合系统总投入下降了1.6%,总产出却增长了56.7%,产... 详细信息

以陕西省淳化县西坡村农果复合系统为例,对比分析了2008和2010年农业、果业、畜牧业、人类子系统的能流路径、能流投入、产出结构和能量循环指数.结果表明:2008—2010年间,研究区农果复合系统总投入下降了1.6%,总产出却增长了56.7%,产投比增加了59.4%.各子系统(农业子系统、果业子系统、畜牧业子系统和人类子系统)的能量产投比分别增长了36.6%、21.0%、10.0%和3.8%;西坡村仍需坚持"稳定农业、发展畜牧业和强化果业"的发展方针,以促进农果复合系统的发展和优化升级.

关键词：能流农果复合系统产投比

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光滑床面薄层水流水动力特性试验研究

人民黄河 2022年第10期44卷 105-107,126页

作者：施明新朱永杰吴发启上海勘测设计研究院有限公司上海200434 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

为揭示坡面薄层水流水动力学参数变化的内在规律和坡面流土壤侵蚀机理,基于光滑床面薄层水流试验,研究了流速、雷诺数、弗劳德数、阻力系数、水流功率等水动力学参数随坡度和流量的变化规律。在坡角为0°~12°、单宽流量为0.04~0.24 L/(... 详细信息

为揭示坡面薄层水流水动力学参数变化的内在规律和坡面流土壤侵蚀机理,基于光滑床面薄层水流试验,研究了流速、雷诺数、弗劳德数、阻力系数、水流功率等水动力学参数随坡度和流量的变化规律。在坡角为0°~12°、单宽流量为0.04~0.24 L/(s·m)条件下的光滑床面水槽试验表明:坡面薄层水流雷诺数、弗劳德数、水流功率均与坡度和单宽流量呈幂函数递增关系,雷诺数受单宽流量影响较大、受坡度影响较小,坡度和单宽流量对弗劳德数的影响相当,水流功率的主要影响因素是坡度;阻力系数与坡度和单宽流量呈幂函数递减关系,单宽流量为主要影响因素、坡度为次要影响因素,坡角≤5°时坡度对阻力系数的影响可忽略不计,坡角≥10°时坡度对阻力系数的影响不可忽视;该试验条件下坡面流以急流为主,在坡角小于2°时才会出现临界流或缓流。

关键词：光滑床面薄层水流水力特性雷诺数弗劳德数流速单宽流量坡度