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Quantitative analysis of soil pores under natural vegetation successions on the loess plateau

Science china Earth Sciences 2010年第4期53卷 617-625页

作者： zhao shiwei1,zhao yonggang1,2 & wu jinshui3 1 state key laboratory of soil erosion and dryland farming on the loess plateau,institute of soil and water conservation,northwest agriculture & forestry university,yangling 712100,china 2 Graduate university of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,china 3 institute of Subtropical agriculture,Chinese Academy of Sciences,Changsha 410125,china 1. state key laboratory of soil erosion and dryland farming on the loess plateau Institute of Soil and Water Conservation Northwest Agriculture & Forestry University Yangling 712100 China2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China3. Institute of Subtropical Agriculture Chinese Academy of Sciences Changsha 410125 China

soil pore is a key attribute of the soil structure that affects soil reservoir under natural vegetation recovery on the loess *** study is to quantitatively analyze soil pore parameters,measured with Computed Tomography(CT) at 15-57 mm depths under five different vegetation succession stages using a concept of substituting "space" for "time" in the Ziwuling Forest Region of the loess *** results showed that the soil pore parameters,such as pore number,porosity,circularity,and fractal dimension,increased significantly under the natural vegetation successions and varied with the pattern climax community stage>pioneering arbor community stage>scrub community stage>herbaceous community stage>abandoned farmland stage,indicating that natural vegetation recovery could remarkably improve soil pore *** the vegetation succession,this positive effect will be strengthened gradually,which means that the soil pore parameters may appear to be best at the climax community *** organic matter content increased linearly with the soil pore parameters(Psoil pore characteristics in natural vegetation succession.

关键词： Computed Tomography loess plateau natural vegetation succession soil pore soil organic matter

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Run off-on-out method and models for soil infiltrability on hill-slope under rainfall conditions

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Science china Earth Sciences 2006年第2期49卷 193-201页

作者： LEI Tingwu1,2, LIU Han1, PAN Yinghua3, zhao Jun2, zhao shiwei2 & YANG Yonghui2 1. The key laboratory of Modern Precision agriculture System Integration Research, College of Hydraulic and Civil Engineer-ing, china Agricultural university, Beijing 100083, china 2. state key laboratory of soil erosion and dryland farming on the loess plateau, institute of soil and water conservation, yangling 712100, china 3. Geographic and Resources Management College, Yantai Normal university, Yantai 264025, china 1. The key laboratory of Modern Precision agriculture System Integration Research College of Hydraulic and Civil Engineering China Agricultural University Beijing 100083 China 2. state key laboratory of soil erosion and dryland farming on the loess plateau Institute of Soil and Water Conservation Yangling 712100 China 3. Geographic and Resources Management College Yantai Normal University Yantai 264025 China

The soil infiltrability of hill-slope is important to such studies andpractices as hydrological process, crop water supply, irrigation practices, and soil erosion. A newmethod for measuring soil infiltrability on hill-slope under rainfall condition with run off-on-outwas advanced. Based on water (mass) balance, the mathematic models for soil infiltrability estimatedfrom the advances of runoff on soil surface and the water running out of the slope were *** of 2 cases were conducted. Case Ⅰ was done under a rainfall intensity of 20 mm/h, at aslope gradient of about 0° with a runoff/on length (area) ratio of 1 : 1. Case Ⅱ was under arainfall intensity of 60 mm/h and a slope of 20° with a runoff/on length (area) ratio of 1 : *** ring method was also used to measure the infiltrability for comparison purposes. Theexperiments were done with soil moisture of 10%. Required data were collected from laboratoryexperiments. The infiltrability curves were computed from the experimental data. The resultsindicate that the method can well conceptually represent the transient infiltrability process, withcapability to simulate the very high initial soil infiltrability. The rationalities of the methodand the models were validated. The errors of the method for the two cases were 1.82%/1.39% and4.49%/3.529% (Experimental/Model) respectively, as estimated by comparing the rainfall amount withthe infiltrated volume, to demonstrate the accuracy of the method. The transient and steadyinfiltrability measured with double ring was much lower than those with this new method, due towater supply limit and soil aggregates breaking down at initial infiltration stage. The method canovercome the short backs of the traditional sprinkler method and double ring method for soilinfil-traility. It can be used to measure the infiltrability of sloped surface underrainfall-runoff-erosion conditions, in the related studies.

关键词： Infiltrability, runoff-on-out, rainfall, sloped surface, model.

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Inorganic Phosphorus Fractions and Phosphorus Availability in a Calcareous soil Receiving 21-Year Superphosphate Application

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Pedosphere 2010年第3期20卷 304-310页

作者： WANG Jun LIU Wen-zhao MU Han-Feng DANG Ting-Hui state key laboratory of soil erosion and dryland farming on the loess plateau Institute of Soil and Water Conser-vation Northwest A&F University Yangling 712100 (China) College of Urban and Environment Northwest University Xi'an 710127 (China)

A long-term （21-year） field experiment was performed to study the responses of soil inorganic P fractions and P availability to annual fertilizer P application in a calcareous soil on the loess plateau of china. soil Olsen-P contents increased by 3.7, 5.2, 11.2 and 20.6 mg P kg-1 after 21-year annual fertilizer P application at 20, 39, 59, and 79 kg P ha-1, respectively. Long-term fertilizer P addition also increased soil total P and inorganic P （Pi） contents significantly. The contents of inorganic P fractions were in the order of Ca10-P 〉 Cas-P 〉 Fe-P 〉 A1-P 〉 occluded P 〉 Ca2-P in the soil receiving annual fertilizer P application. Fertilizer P application increased Cas-P, A1-P and Ca2-P contents as well as their percentages relative to Pi. Pi application increased Fe-P and occluded P contents but nor their percentages. soil Ca10- P content remained unchanged after fertilizer P application while its percentage relative to Pi declined with increasing fertilizer P rate. All Pi fractions but Ca10-P were correlated with Olsen-P significantly. 90% of variations in Olsen-P could be explained by Pi fractions, and the direct contribution of Cas-P was predominant. Long-term annual superphosphate application would facilitate the accumulation of soil Cas-P, and thus improve soil P availability.

关键词： long-term experiment Olsen-P path analysis loess plateau

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土壤水分对钾离子固液相分配特征的影响

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土壤学报 2004年第3期41卷 466-470页

作者：朱咏莉王益权吴金水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中国科学院亚热带农业生态研究所长沙410125 西北农林科技大学资源环境学院

土壤水分状况是影响钾离子在土壤固液相分配转化和作物吸收利用的重要因子~[1～3]。对于植物所必须的钾素来说，土壤水溶性钾和交换性钾是土壤钾库中最活跃的组分~[4-7]。钾在土壤固、液相间的转化速率与数量分配关系取决于土壤水分的... 详细信息

土壤水分状况是影响钾离子在土壤固液相分配转化和作物吸收利用的重要因子~[1～3]。对于植物所必须的钾素来说，土壤水溶性钾和交换性钾是土壤钾库中最活跃的组分~[4-7]。钾在土壤固、液相间的转化速率与数量分配关系取决于土壤水分的存在形态以及K~+与土壤固液相表面的作用方式，并反映了土壤固钾能力~[8-11]。在以往的研究中，通常采用田间持水量或饱和含水量情况下土壤提取液(即土壤溶液)作为平衡溶液~[9-11]。在本研究中以表征土壤水分存在状态的能量指标(基质吸力)为基础，以不同吸力下的提取液为平衡溶液，研究不同水分状况钾离子在土壤固液相间的转化和分配特征，以期为揭示阳离子型养分在土壤固相表面的作用机理及评价土壤对钾吸附能力和供钾能力提供一定的理论依据。

关键词：土壤水分钾离子土壤固液相分配土壤固液相转化

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黄土高原发展过程中的五大转折

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水土保持学报 2002年第A1期16卷 132-135页

作者：赵景波陕西师范大学旅游与环境学院

自黄土高原形成以来 ,已发生了 4次大转折 ,并将发生第 5次大转折。第 1次转折发生在距今 2 .5 0 Ma前后 ,是红土高原向黄土高原的大转折 ,驱动力是气候。第 2次转折发生在距今 1.6 0 Ma前后 ,是该区主要河流从无到有的大转折 ,代表新... 详细信息

自黄土高原形成以来 ,已发生了 4次大转折 ,并将发生第 5次大转折。第 1次转折发生在距今 2 .5 0 Ma前后 ,是红土高原向黄土高原的大转折 ,驱动力是气候。第 2次转折发生在距今 1.6 0 Ma前后 ,是该区主要河流从无到有的大转折 ,代表新构造运动的转折 ,驱动力是构造上升。第 3次转折发生在距今 15 ka前后 ,是黄河由流入湖盆向流入海盆的大转折 ,也是黄土物质由高原的内部侵蚀搬运向区外搬运的大转折 ,驱动力是流水作用。第 4次转折发生在距今 0 .4 ka前后 ,是黄土高原自然侵蚀向非自然加速侵蚀的大转折 ,驱动力主要是人类活动。第 5次大转折将发生在未来 10 0年之内 ,是与第 4次大转折相反的转折。

关键词：黄土高原五大转折转折动力转折年代

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宁南旱地作物降水生产潜力及其适度开发研究

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水土保持学报 2001年第6期15卷 125-128页

作者：李军王立祥邵明安陶士珩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作农业国家重点实验室陕西杨陵712100 西北农林科技大学农学院陕西杨陵712100

1997～ 1999年在宁南半干旱偏旱区国家宁南 (海原 )旱农试区设置了旱地糜子与春小麦降水生产潜力及其适度开发试验 ,采用肥力梯度法研究有限降水条件下旱地糜子与春小麦的最大产量与适宜开发度。研究结果表明 ,宁南半干旱偏旱区旱地糜... 详细信息

1997～ 1999年在宁南半干旱偏旱区国家宁南 (海原 )旱农试区设置了旱地糜子与春小麦降水生产潜力及其适度开发试验 ,采用肥力梯度法研究有限降水条件下旱地糜子与春小麦的最大产量与适宜开发度。研究结果表明 ,宁南半干旱偏旱区旱地糜子 3年 (3种降水年型 )平均降水生产潜力为 176 0 .5 kg/ hm2 ,水分利用效率 wu E为0 .6 47kg/ m3 ,潜力适宜开发度为 90 % ,适宜施肥量为氮 90 kg/ hm2、磷 45 kg/ hm2 ;宁南旱地春小麦 3年 (1998～1999年 ,有冬灌 )平均水分生产潜力和 wu E分别为 2 5 5 4.0 kg/ hm2 和 0 .90 3kg/ m3 ,1997年纯旱地降水生产潜力和 wuE分别为 115 8.0 kg/ hm2 和 0 .6 90 kg/ m3 ,潜力适宜开发度为 85 % ,适宜施肥量为氮 6 0 kg/ hm2 、磷 30 kg/hm2 。

关键词：宁南半干旱偏旱区糜子春小麦降水生产潜力适度开发

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冲刷条件下坡面水流速度与产沙关系研究

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土壤学报 2004年第6期41卷 876-880页

作者：夏卫生雷廷武张晴雯潘英华赵军湖南师范大学资源与环境科学学院长沙410081 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

在冲刷条件下 ,通过 5种坡度下的水流速度和泥沙含量测量 ,发现两者存在同步的关系 ;水流速度的变化与细沟的发育存在明显的对应关系。在细沟开始发育时 ,水流速度逐渐增大 ;当细沟基本形成后 ,水流速度减小并平稳。水流速度是影响坡面... 详细信息

在冲刷条件下 ,通过 5种坡度下的水流速度和泥沙含量测量 ,发现两者存在同步的关系 ;水流速度的变化与细沟的发育存在明显的对应关系。在细沟开始发育时 ,水流速度逐渐增大 ;当细沟基本形成后 ,水流速度减小并平稳。水流速度是影响坡面产沙的主要原因 ,在低坡度时 ,细沟发育较慢 ,产沙量较少 ,但坡度在 10°～ 2 0°之间产沙量相差不大 ,到 2 5°时的产沙量反而比 2 0°的还少 ,出现了人们观察到的临界坡度。根据坡面特性 ,分析水流速度和泥沙含量之间关系使土壤侵蚀的临界坡度得到比较合理的解释。在大于临界坡度时 ,水流速度一开始很快增大 ,所冲刷的泥沙量并不比坡度小的少 ;跌坎容易形成 ,且比较深 ,从而使水流速度减小。但细沟在较短的时间内发育完成 ,水流速度也随之减小 ,泥沙含量降低 ;从而使在一定时间之后 ,大于临界坡度时所冲刷的累积泥沙含量较少。通过用电解质脉冲法测量水流速度解释了坡面冲刷侵蚀过程中的一些现象 ,若进一步测量其时空分布 ,有可能更深入地揭示其侵蚀机理。

关键词：水流速度细沟产沙量坡面临界坡度土壤侵蚀发育冲刷时空分布泥沙含量

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玛纳斯河流域山前平原区地下水系统模型研究

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水动力学研究与进展（A辑） 2005年第5期20卷 648-653页

作者：高佩玲雷廷武张石峰李茜山东理工大学资源与环境工程学院山东淄博255049 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

新疆干旱少雨,冰川融水季节性较强,要满足工、农业的快速、持续发展,需合理有效地开采、利用地下水资源。玛纳斯河流域周边地区经济发展较快,以灌溉为主的农业生产及工业发展更离不开水资源的供给。本文分析了玛纳斯河流域平原区地下水... 详细信息

新疆干旱少雨,冰川融水季节性较强,要满足工、农业的快速、持续发展,需合理有效地开采、利用地下水资源。玛纳斯河流域周边地区经济发展较快,以灌溉为主的农业生产及工业发展更离不开水资源的供给。本文分析了玛纳斯河流域平原区地下水资源赋存特点,依据开采区含水层水文地质特征,在对研究区边界及初始条件进行合理概化基础上建立了地下水系统模拟模型。考虑到地下水资源动态变化受人工开采型、水文-人工开采型、气候型等混合形式影响的特点,将水资源补给、排泄项划分到7个时段,研究区划分为620个单元和339个结点,采用有限元方法对模型进行数值离散,在边界条件及垂向水交换量进行动态模拟基础上对潜水和承压水非稳定流动态流场进行了拟合,拟合结果中误差小于0.5m的结点数超过总结点数的85%。得到了该区地下水系统水文地质参数,实现了地下水开采较大的冲洪积扇区较高精度的水资源动态模拟,同时为水资源变化预报预测提供了可靠参数及模型基础。

关键词：地下水资源冲洪积扇动态模拟有限元方法模拟模型

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黄土与古土壤性质对坡面土生扭口藓分布的影响

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水土保持学报 2011年第4期25卷 233-236,252页

作者：伍铁牛王林华田磊单志杰周淑梅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 中国科学院研究生院北京100049 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

在杨凌营盘的黄土-古土壤坡面上,出露黄土的层位生长有较好的土生扭口藓,而出露古土壤的层位少有土生扭口藓分布,采样分析黄土与古土壤的物理性质和营养元素的含量,并进行室内培养实验。结果表明:古土壤的细颗粒(≤0.02 mm)含量高于黄土... 详细信息

在杨凌营盘的黄土-古土壤坡面上,出露黄土的层位生长有较好的土生扭口藓,而出露古土壤的层位少有土生扭口藓分布,采样分析黄土与古土壤的物理性质和营养元素的含量,并进行室内培养实验。结果表明:古土壤的细颗粒(≤0.02 mm)含量高于黄土的;古土壤的速效K、速效Mn、速效Fe和有机质的含量高于黄土的;古土壤的CaCO3含量和速效P含量低于黄土的。在2个月的培养实验中,并未发现4个样品的生长状况出现显著差异。因此,黄土与古土壤营养元素的差异不是导致土生扭口藓空间分异的直接原因。由于古土壤粘粒含量较高,其表层更容易形成结皮,而且古土壤团聚体之间的粘合力较弱,在坡度约65°的坡面上,结皮在重力作用下脱落,而少有土生扭口藓分布。CaCO3含量与土生扭口藓分布的关联性还有待进一步研究。

关键词：黄土古土壤土生扭口藓土壤结皮

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皇甫川流域水土保持措施对洪水影响的初步分析

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水土保持学报 2001年第5期15卷 29-32页

作者：康玲玲姚文艺王云璋王国庆吴卿黄河水利委员会水利科学研究院

通过对治理前、后洪水平均过程线及其特征量的对比分析可知 ,尽管治理后的过程平均降水量稍大于治理前 ,但其洪峰流量和洪量呈减小趋势 ,沙量较治理前减小 2 0 %以上 ,且呈现出涨势减缓、退水变慢的特点 ;降雨与洪峰流量、沙量相互关系... 详细信息

通过对治理前、后洪水平均过程线及其特征量的对比分析可知 ,尽管治理后的过程平均降水量稍大于治理前 ,但其洪峰流量和洪量呈减小趋势 ,沙量较治理前减小 2 0 %以上 ,且呈现出涨势减缓、退水变慢的特点 ;降雨与洪峰流量、沙量相互关系及其变化分析结果表明 ,发生中小洪水或较大洪水时 ,现状水保措施有一定的削峰减沙作用 ,若遇大洪水 ,则可能因部分库、坝 (塘 )工程水毁而加大洪峰流量。

关键词：水土保持措施洪峰流量沙量皇甫川流域

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