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1.
植被发育斜坡非饱和带土体中共同存在基质孔隙和大孔隙。为研究强降雨条件下植被发育斜坡非饱和带土体中水流路径分布模式及水流运动过程。在云南螳螂川流域的马卡山开展碘-淀粉显色示踪试验,基于顺坡方向的垂直染色剖面,采用经典K均值聚类算法和一般统计法研究水流路径分布特征。结果表明:1.水流路径分布是非均匀的,顺坡方向的异质性比垂直方向显著,湿润前锋面不是平面,降雨入渗不是活塞式,Darcy定律和Richards方程等均匀多孔介质水流理论不能完整地描述强降雨条件下植被发育斜坡非饱和带土体的水流运动过程;2.随着非饱和带土体深度增加,水流从基质流渐变到优先流与基质流的过渡流,深部土体以优先流为主;3.应该从三维流场方面对植被发育斜坡非饱和带土体中的水流运动过程进行精细描述。 相似文献
2.
为了全面得到植被发育斜坡非饱和带土体中优先域结构类型,以2个试验区5个玄武岩斜坡为研究对象,采用染色示踪试验揭示优先域的存在形式及其影响因素,并采用双环入渗试验对不同深度非饱和带土体渗透特征进行测定,揭示优先域对水分入渗的贡献。研究表明：植被发育斜坡非饱和带土体中优先域结构类型除了传统的植物根系腐烂后残留的通道、动物通道、土体干缩裂隙以外,还存在有根系-土体以及砾石-土体接触带空隙以及气候冻融交替产生的裂隙,其中植被根系对大孔隙的影响占主导地位;试验区斜坡非饱和带土体的饱和渗透速度随深度增加有降低的趋势,土体饱和渗透速度最大值高达513.6 mm/h（表层）;最小值13.33 mm/h,受广泛分布的优先域影响下形成的斜坡饱和带高渗透盖层对降水入渗的贡献是巨大的。 相似文献
3.
不同植被发育斜坡土体优先流特征 总被引：9，自引：0，他引：9
以昆明市呈贡新区马卡山云南松和狗牙根两类典型植被发育斜坡土体为研究对象,采用染色示踪试验研究了水分通过斜坡土体大孔隙网络以优先流形式下渗这一过程。对采集到的剖面染色示踪图像进行处理,得到了土体优先流特征参数的变化规律,结果表明:不同植被发育斜坡土体对降雨的响应是不同的;平均染色面积比和染色路径数量在同一深度不同剖面间以及不同深度处同一剖面间均表现出明显的异质性;除了表层2 cm深度范围外,其余深度处云南松发育斜坡土体中平均染色面积和平均染色路径数量比狗牙根的大,说明前者优先流发生和发展较后者活跃。最后,通过对土体中分层根系生物量的测定,发现其与总染色面积比以及染色路径数量随深度增加呈较好的正相关关系,说明斜坡土体中优先流特征与植被根系分布有着密切的关系。 相似文献
4.
植被发育斜坡土体大孔隙分布特征的染色示踪法研究 总被引：1，自引：0，他引：1
《山地学报》2015,(1)
植被发育斜坡土体中广泛存在由各种大孔隙组成的大孔隙网络系统,其分布特征影响斜坡水文行为和孔隙水压力场,对斜坡稳定性有重要影响。运用亚甲基蓝溶液分别在木本植被群落斜坡和草本植被群落斜坡土体进行染色示踪渗透试验。通过对垂直剖面大孔隙分布模式的分析和对整个试验区大孔隙的深度分布的统计分析,研究大孔隙分布的非均匀特征。研究结果表明:1.大孔隙在垂直方向和横坡方向上的分布都表现出非均匀性,顺坡方向表现出明显的变异性;2.大孔隙分布表现出显著的各向异性特征,横坡方向的非均匀性比顺坡方向的非均匀性显著;3.草本植被群落斜坡土体大孔隙分布的非均匀性和变异性比木本植被群落斜坡显著;4.在100 cm×100cm的尺度下研究大孔隙分布特征是合理的。 相似文献
5.
植被发育斜坡土体大孔隙结构多尺度特征 总被引：1，自引：0，他引：1
《山地学报》2019,(5)
植被发育斜坡土体中普遍存在大孔隙,在强降雨过程中大孔隙产生的优先流加快降雨入渗,影响斜坡稳定。大孔隙结构影响优先流过程和优先流的水动力特性。为探明植被发育斜坡土体大孔隙结构的多尺度特征,本文在分析土体大孔隙研究进展的基础上,提出适用于研究植被发育斜坡土体大孔隙的试验方法。以云南省段家营、头寨、象冲、东月各、白泥山和贵州八渡滑坡的植被发育斜坡土体为研究对象,采用挖掘法、染色示踪法、CT扫描法、SEM法定性和定量分析植被发育斜坡土体大孔隙的多尺度几何形态和分布特征。研究表明:挖掘法、染色示踪法、CT扫描法、内窥镜检查和SEM法适用于分析植被发育斜坡土体的大孔隙结构;植被发育斜坡土体的大孔隙有腐烂根系通道、根-土间隙、动物通道、团聚体间大孔隙、土-石间隙、干缩裂隙和成因不明大孔隙,其中前四种是主要类型;各种大孔隙相互交织组成大孔隙网络系统;受到植物物种、树龄、动物物种、土体生态系统和立地条件的影响,不同类型大孔隙的多尺度几何形态和分布特征不同。将先进技术手段与染色剂溶液降雨模拟示踪试验结合起来,研究大尺度的大孔隙三维几何形态和分布特征是未来的主要工作。 相似文献
6.
对青海共和高寒沙地植被恢复区不同林龄(6年、11年、16年和21年)乌柳(Salix cheilophila)人工防护林根系分布及根量进行了调查、测定,同时测定了土壤有机质含量的垂向变化。结果表明:①不同林龄乌柳林根系主要由中根和细根构成,其数目占土壤剖面根系总数的90%以上,其中又以直径小于2.0mm细根所占比例最高,细根占剖面根系总数的50%以上;②各林龄乌柳根系在0~50cm土层分布较为集中,在30cm以下土层,根量随深度的增加逐渐减少,6年生乌柳林根系垂直分布在0~130cm,20年生乌柳可达200cm,随植被恢复时间的增长,各林龄根量显著增加(p0.05);③各林龄乌柳林有明显发达的垂直主根,属典型的垂直状根系,随植株不断生长,根系表现出深根性;④以不同深度根系重量作为解释变量,以土壤有机质含量作为响应变量,回归结果显示不同林龄乌柳林根系重量显著影响土壤有机质含量(p0.001),这也为评价沙地植被改良土壤功能提供了依据。 相似文献
7.
头寨植被发育斜坡土体具有高含水率、大孔隙比、富含有机质等类似软土的基本物理性质。然而,与不同沉积相软土的压缩性对比,头寨土e-lgp曲线没有明显的结构屈服强度,e-p曲线不适用双曲线模型,也没有"倒大"的现象,压缩模量极小且有随深度递增的规律。头寨土剪应力-剪切位移曲线普遍无峰值,属于土样应变硬化的情况,年最低含水率100%、平均150%的超高含水率,使得土体具有极强的延性和变形性能。利用Image J对团聚体SEM照片分析表明,团粒的圆形度平均65%、复杂度平均42%、各向异性率平均25%,主定向角在0~360°之间变化,具有很好的"支架"结构,但团粒的"支架"作用并未体现。高含水率及团粒结构的特点,决定了头寨土压缩过程中孔隙水压力自始至终起到双重作用,即增大抗压性的同时也使得土中孔隙连通性增大,更容易压缩变形。 相似文献
8.
《山地学报》2017,(5)
基于土柱CT扫描数据,运用Volview软件重构土体三维图及根系分布图,精确了解土体根系分布情况;应用Navier-Stokes方程计算根土间隙物理概念模型,分析横向间隙流速分布情况;采用格子Boltzmann方法,并结合Matlab程序,实现渗流场细观模拟。为研究根土间隙在土体降雨入渗过程中的作用,综合以上多种方法,深入并全面分析根土间隙在植被发育斜坡降雨入渗过程中的作用。结果表明,(1)CT扫描技术结合Volview软件能够进行土柱三维重建,从而获取根系在土体分布实际情况,为研究根土间隙导流奠定基础;(2)横向根土间隙流速分布情况,中心线位置流速最大,为平均速度的1.5倍;(3)格子Boltzmann方法作为一种基于流体离散粒子的计算方法,能够结合编程软件进行土体渗流细观模拟;(4)随着深度的增加,竖向根土间隙渗流速度逐渐降低,其渗流作用主要依赖于一些连通性好的间隙通道,且流速在30 cm左右深度降低为零。以上各分析手段可有效评估根土间隙对植被发育斜坡在降雨入渗过程中的贡献,并深入分析植被发育斜坡根土间隙降雨入渗机理。 相似文献
9.
以青海柴达木盆地大柴旦盐湖区作为研究区,选取赖草(Leymus secalinu(Georgi)Tzvel.)、海韭菜(Triglochin matitimum L.)、毛穗赖草(Leymus paboanus(Claus)Pilger)、芦苇(Phragmites australis(Cav.)Trin.ex Steud)等4种优势盐生植物为研究对象,分析了4种优势盐生植物及其植物组合根系周围土体含盐量及其变化规律,探讨了盐生植物及其组合的降盐效果。研究结果表明,4种植物根系周围土体中的盐含量均随着距离根系距离的增大而增加,土体中含盐量逐渐增大且接近背景值,距离根系0~50 cm土体平均含盐量相比距离50~100 cm土体分别降低7.63%、21.79%、44.40%和53.99%;4种盐生植物组合根系在地表以下垂直方向0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm深度处,土体含盐量随着距离土体表层深度增加呈逐渐降低。4种盐生植物组合在地表以下垂直方向0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm深度处,土体含盐量分别相对素土相同深度处土体含盐量分别下降3.95%~49.01%、1.90%~59.61%、39.62%~71.20%。本项研究结果有助于探讨盐生植物根系周围土体的含盐量水平方向和盐生植物组合垂直方向的变化规律,同时对进一步开展采用盐生植物有效防治区内土地盐渍化具有理论价值和实际意义。 相似文献
10.
降雨过程中森林土壤大孔隙内优先流的发生,是森林植被调蓄径流和保持水土的主要方式。利用染色示踪法,对三峡库区宜昌大老岭-邓村地区不同垂直带内森林土壤大孔隙特征进行了实验研究。结果表明,山地植被-土壤类型的梯度变化使不同垂直带内土壤大孔隙数量差异显著,在土壤垂直剖面内呈现不同分布模式。亚高山阔叶林覆盖的山地棕壤下,土壤剖面染色面积比达62.3%,染色区域主要集中在根系发达的腐殖质层,染料下渗深度较浅。低山针叶林黄壤剖面染色比例低于亚高山阔叶林棕壤,但染料下渗深度较深可达69.5 cm,腐殖质层、淋溶淀积层和母质层间染色比例无显著差异。中山灌丛幼林黄棕壤剖面染色比例和染料下渗深度较小,腐殖质层染色比例显著高于淋溶淀积层,母质层几乎无染色现象。与森林土壤相比,低山弃耕坡地的染料下渗深度和染色面积比显著减小,染色区域集中在耕作表层。植物根孔、母质裂隙、土壤发育程度和土地耕作是造成山地不同垂直带间土壤大孔隙结构差异的主要因素。 相似文献
11.
轿子山自然保护区土壤理化性质垂直变异特征与环境因子关系 总被引：2，自引：0，他引：2
根据轿子山自然保护区的地形特点,设置东、西两条垂直样带,选取18项指标,分别代表土壤理化性质、地形和植被因子,利用主成份分析、聚类分析和典型相关分析等多元统计手段,对该保护区土壤理化性质与环境因子之间关系进行分析。结果表明:地形对土壤理化性质影响较大,海拔是影响土壤有机质、全氮、碱解氮含量、pH值、土体厚度的主要因素;坡度和坡向对土壤质地影响较大;植被类型对土壤理化性质影响不显著。土壤理化性质垂直变异水平在3个海拔段差异较大:海拔3 700 m以上,有机质、全氮等含量最高,pH值最小,但土体最薄,砾石含量高;海拔3 000~3 700 m,有机质、全氮等含量较高,pH值较低,土体厚度最大,砾石含量最少;海拔3 000 m以下,土壤退化明显,有机质、全氮等含量最低,pH值最高,土体较厚,砾石和砂粒含量较高。 相似文献
12.
伊犁河流域林业生态建设基地淡灰钙土土壤特征研究 总被引：7，自引：0，他引：7
在伊犁河流域林业生态建设基地,随机挖土壤剖面11个,依照土壤发生层分层取样,同时观察其颜色、结构、干湿度、松紧度、孔隙大小及植物根系的分布等生态特征,以此来鉴别土壤质地、土壤发育状况,并测定土壤中的盐分和养分。分0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm共4层取样,测定土壤容重,并分别在灌水前及灌水后不同日期测定了土壤含水量。实验结果表明:在伊犁河流域林业生态建设基地淡灰钙土土壤剖面发育微弱;含盐量低;有机质含量平均只有0.80%,全N、全P含量较少,全K含量较高,速效N、速效P含量较低,速效K含量较高;0~10 cm和10~20 cm的土壤容重分别为1.35~1.62 g/cm3和1.36~1.50 g/cm3之间。灌水后土壤含水量普遍都有所提高,其中0~10 cm土层土壤含水量比灌水前增加了59.31%,10~20 cm、20~30cm和30~40 cm土层的土壤含水量分别比灌水前增加了37.74%、27.29%和6.36%。 相似文献
13.
沙障在固定流沙、促进植被恢复和改良土壤等生态建设方面起着重要作用。对毛乌素沙地设置沙柳（Salix psammophila）沙障6、8、10、11、12年的沙丘迎风坡（裸露沙丘地作为对照）开展了植被调查和土壤养分测试分析。结果显示：设障8年后的沙丘迎风坡0—30 cm深度内的土壤有机质、全氮含量显著（P<0.05）高于流动沙丘,且设障10—11年沙丘迎风坡植被盖度、0—80 cm深度内土壤有机质和全氮含量达到最大,但全磷和全钾含量无明显的变化,所有样地间和3个深度层间的全磷、全钾含量均无显著性差异;植被总盖度、0—80 cm深度内土壤有机质含量及全氮含量相互之间存在极显著线性正相关关系（P<0.01）,而且土壤pH值随有机质含量增加而线性降低。沙柳沙障固沙地的植被盖度、土壤有机质和全氮相互之间存在趋同性,且布设10年的沙障土壤改良和植被恢复成效达到最大,之后表现出下降趋势。据此建议活体沙柳沙障在维持其固沙功效的前提下以10年为限需进行平茬处理。 相似文献
14.
植被发育斜坡非饱和带大孔隙 总被引：4，自引：0，他引：4
在气候温湿的滑坡灾害易发区,根系通道、动物通道、干裂缝、管道及团聚体间的结构性孔隙等大孔隙普遍存在于斜坡非饱和带中.采用微观观察、化学分析和现场试验方法并结合相关学科的研究成果,分析大孔隙界定、大孔隙类型和主控因素、大孔隙三维空间结构及大孔隙时效稳定.不同测量方法的差异和大孔隙密度时空变异性是目前大孔隙定义缺乏统一性的原因.大孔隙尺寸不能作为唯一标准界定大孔隙,必须考虑其三维几何形态.多因素控制大孔隙的成因和类型,其中根系通道、裂缝和结构性孔隙对优先流有显著贡献.需从三维几何学和拓扑学方面进一步研究大孔隙三维结构.枯枝落叶层是大孔隙抵御环境因素扰动的重要屏障,但大孔隙域与周围基质域水量交换对大孔隙时效稳定是不利的.深入研究以上问题对植被发育斜坡优先流模型的改进和发展是重要的. 相似文献
15.
汾河流域上游人工林地深层土壤干燥化探讨 总被引：13，自引：2，他引：11
以汾河上游环境生态重点治理县静乐、娄烦和岚县的近30年主要人工林杨树、杏树林为例,在14个采样点分别取0~600cm深度共820个土壤样品,测得各取样点土壤水分数据序列,分析不同林龄以及不同植被在不同地点生长期内的耗水情况。研究得出:娄烦10a龄杨树林200~400cm土壤平均含水量为9.89%,娄烦20a杨树林地200~400cm土壤平均含水量为7.88%,岚县18a龄杨树林200~400cm土壤平均含水量在7.27~8.83%之间,静乐30a龄杨树林阳坡200~570cm土壤平均含水量为9.02%、阴坡200~400cm为9.72%。表明:静乐、娄烦和岚县人工林各土壤剖面均存在干燥化现象,有中度或轻度干层发育。汾河流域上游人工林地干层发育具有普遍性,发育深度一般达到了600cm或更大深度。该区干层发育的自然现象,是降水量较少决定的。地形、植被等对干层发育有重要影响,梁峁地段人工林干层强于低洼冲沟地段,阳坡强于阴坡。从植被的适宜性角度提出汾河上游流域区作为生态建设重点地域,应遵循演替规律,科学实施退耕还林还草。在轻度干层发育区可以发展较为耐旱、低耗水的人工林;在中度干层发育区应先发展草灌为主的植被,水分条件改善后再恢复乔灌草相结合的植被。本研究为该地区的生态恢复提供了理论依据。 相似文献
16.
沙坡头人工植被固沙区天然降水的入渗和分配研究 总被引：5，自引：3，他引：5
土壤、植被冠层与大气界面间(SVAT)物质传输过程日益成为水文学研究最感兴趣的领域,降水量的迁移与转换是非灌溉区SVAT主要的物质传输过程.干旱半干旱区稀疏灌丛蒸散量占降水量的90%以上,因此对降水入渗与水分在土壤内植物根际区再分配的研究显得十分重要.试验于2001年8月17日至9月30日在中国科学院沙坡头试验站进行,主要观测人工植被荒漠灌木柠条(Caragana korshinskii) 灌丛固定沙丘降水入渗与再分配过程.结果表明:在7次不连续降水过程中,土壤入渗深度与降水强度呈简单线性相关关系,土壤入渗速率约为降水强度的10倍.当次降水过程中降水强度小于0.46 mmh-1时,土壤入渗速率约为0 cm*h-1,此时的降水对沙区土壤基本上没有水分补给作用.受荒漠灌木柠条根系吸水作用的影响,其根系密集剖面深度40～140 cm内降水水分入渗积累不明显.降水入渗速率及入渗深度受土壤剖面初始含水率多寡而变化,干燥土壤剖面有助于提高瞬时入渗速率.降水以后随着时间的推移,人工固沙区微环境内空气温度、湿度等气象条件适宜,柠条生长进入相对旺盛阶段,其根系密集层140 cm深度处土壤含水率在总体上下降的过程中,表现出昼消夜长的趋势,试验期间翌日 8:00时土壤含水率值略高于前一日20:00时水分值 0.1%～0.3%. 相似文献
17.
论山西褐土区农田土壤干燥化问题 总被引：5，自引：2，他引：3
以山西褐土区离石、忻州、太原、寿阳、临猗等地玉米、小麦农田为主要研究对象,选取5个代表性样点12个剖面采集0~600cm深度土壤样品,研究分析不同季节土壤垂直剖面水分状况。结果表明,该区玉米、小麦等农田中普遍存在土壤干层,轻度和中度干层都有显现;季节性干层的存在是该地区农作物易于发生干旱灾害的主要原因;晋中玉米地轻度干层发育到了600cm以下;晋南由于长期气候干旱,导致干燥化程度加重,轻度土壤干燥化也已发育到了600cm;晋西玉米地400cm接近轻度干化,晋北玉米地轻度干层也已达到600cm深度。农田季节性干层、深层土壤干层的出现严重影响了农田土壤的水循环;降水量少是本区农田干层产生的主要原因,但农田生产力提高、植被密度和蒸发对临时性干层形成的影响也不可忽视;选择低耗水、深根系的旱地作物,同时合理密植、有条件的地方实施灌溉等都是减缓农田干层的有效途径。 相似文献
18.
梭梭(Haloxylon ammodendron)主根周围土壤特征 总被引：1，自引：0，他引：1
通过建立米级的空间尺度进行分层取样,研究了准噶尔盆地南缘建群种——梭梭(Haloxylon ammodendron)主根周围土壤的含水率、容重、pH值、电导率和养分含量的变化状况。结果表明:(1)土壤含水量在表层5cm处最小,土壤容重在0~40cm土层变动幅度不大,但随着与茎基垂线距离的增加,二者出现显著变化(p0.05)。(2)土壤pH值和电导率在主根区周围呈现聚集现象,最大聚集率均在0~1m圈层,但随着距离的增加,土层深度逐渐成为主导因素。(3)土壤养分在表层5cm处聚集,但水平聚集范围中除有机质和全氮可扩增到3~4m外,全磷和速效养分均在0~2m。本研究结论对于荒漠区耐盐性植被的合理密植有一定的理论意义。 相似文献
19.
云南省中部3种森林土壤含水率、容重和细根重及其垂直分布 总被引：3，自引：0，他引：3
根据27个土壤剖面的405个土壤样品,研究云南中部地区华山松林、旱冬瓜林、云南松林的土壤含水率、容重和细根重及其垂直分布特征.结果表明:3种森林100 cm深土壤的平均含水率分别是(28.79±11.98)％、(24.66 ±9.89)％、(14.11±5.84)％,差异极显著;平均容重分别是(1.14±0.20) g/em3、(1.26±0.18)g/cm3、(1.42±0.12)g/cm3,差异极显著;平均细根重分别为(0.1956±0.2144) g/100 cm3、(0.0706±0.1066)g/100 cm3、(0.1381±0.2989) g/100 cm3,在0.05水平上差异显著.华山松林林下土壤的物理性质最好,旱冬瓜林次之,云南松林最差.3种森林里,随着土壤深度增加,土壤含水率增加,土壤容重和土壤细根重减少.华山松林与云南松林平均容重与平均细根重均显著负相关,旱冬瓜林平均含水率与平均容重显著负相关.华山松林下土壤细根量最大,0 ～ 20 cm层根系占根系总重量的83％. 相似文献
20.
沙坡头地区固沙植被土壤水分动态研究 总被引：81，自引：26，他引：55
沙坡头地区始建于1956年的无灌溉人工固沙植被,是我国交通干线防沙体系的成功模式。利用40余年的土壤水分定位观测数据,分析了不同期间建立的固沙植被土壤水分的时空变化特征及对植被的影响。结果表明,固沙植被发展至9~10a后土壤含水量开始明显下降,特别是较深层(>100cm)的含水量下降明显;0~40cm层土壤水分含量与降水相关显著,而降水对40~300cm层土壤水分的含量影响不显著;深根系固沙植物对根际区域水分的利用,进一步恶化了固沙区土壤深层的水分状况,进而抑制了这些植物的生长和生存,间接地影响了原有固沙植被组成和稳定性;经过40多年的演变,固沙植被中优势灌木种的盖度从最大盖度47.6%降至6%~9%,群落中草本和微生物结皮层得到发育。当深根系灌木的盖度降低至6%~9%时,深层土壤可维持一个相对稳定的低含水量。 相似文献