科技成果

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成果名称: 黄土高原丘陵沟壑区治沟造地土壤壤中流形成机理研究

成果登记号: 9612019J0183

第一完成单位: 陕西省土地工程建设集团有限责任公司

联 系 人: 王录俊

成果类型: 基础理论

成果体现形式 : 其他

技术领域: 其他

应用行业: 农、林、牧、渔业

成果简介:

治沟造地是陕西省近年来在黄土高原丘陵沟壑区开展的一项旨在提高耕地质量,增加耕地面积,实现黄土沟道水土资源高效利用和小流域生态治理的重大惠民工程

工程的实施将会对原有相对稳定的沟道地形地貌,表层土壤结构,地表径流、壤中流及潜流过程,植被及生境要素等产生巨大影响

本研究针对延安黄土沟道治沟造地壤中流现象,综合考虑沟道流域水文水资源特征基础上揭示其形成的过程与机理,及其对农田水分利用效率、农田养分运移所产生的影响,并以此为基础尝试建立符合黄土沟道流域特征的治沟造地壤中流的调控技术和模型体系,为提高治沟造地农田水肥利用效率及该项工程的推广和实施提供理论依据

通过选取黄土高原丘陵沟壑区小流域典型坡面及沟道,测定了其不同坡位上不同土壤深度下的土壤水分含量特征及相关水力参数,并分析了该地区壤中流的形成特点,模拟了土壤水分过程,为壤中流的形成理论研究提供参考

主要获得以下成果: (1)揭示了黄土高原丘陵沟壑区小流域坡面土壤水分分布规律,分析了研究区域土壤水力参数特征

整体上,土壤含水量从上坡到下坡呈逐渐增大趋势,不同坡位土壤含水量随深度的增加呈现出相近的变化趋势,干旱期,土壤水分随深度的增加呈现出先增大后减小,再增大的趋势;湿润期,土壤水分含量随土壤深度的增加而增加

土壤水分在主要植被的生长季内大致经历了水分的减少-增加-减少-增加4个过程

在沟道内,土层厚度自沟头至沟口逐渐减小,且存在由于人为耕作导致的上松下紧的分层结构及天然形成的上土下石的土体剖面结构,在土壤水分运移到界面分层时,运动状态极易发生改变,入渗速率将会明显减小,当水量积累达到田间持水水平、接近饱和时将会很有可能发生侧向运移

(2)明确了治沟造地土壤壤中流的发生机制,探明了黄土高原丘陵沟壑区小流域治沟造地区域存在边坡、沟谷两类壤中流

黄土高原通常土层深厚,质地均匀,结构松散,极易形成土壤水库,一般难以形成壤中流,但在靠近沟谷的边坡区域存在垂直切面,或在黄土层以下因淋溶层和底部基岩的裸露,受下伏不透水层作用,在此类区域,当降雨量较大时,受重力因素及下层弱透水层影响,存在壤中流产生的基本要素,易于形成壤中流,但一般历时较短

在治沟造地沟道农田当中,还存在另一类型壤中流,即沿沟道坡降走向所形成的沟谷壤中流

沟谷壤中流与沟道地下水水量交换频繁,特别是在降水后地下水位上升时,沟谷壤中流和地下水难以区分

在治沟造地沟道中,边坡壤中流(底部)和沟谷壤中流共同组成黄土沟道壤中流产流系统

尽管二者形成机理存在差异,但均会对治沟造地工程产生不同程度的影响

(3)应用HYDRUS软件构建了黄土高原丘陵沟壑区沟道内农田土壤水分运移模型

通过所建立的模型进行模拟预测,分析了一次暴雨条件下黄土高原丘陵沟壑区沟道不同位置及不同深度处土壤含水率的变化特征,发现沟道下游沟口处土壤水分含量明显大于沟道上游沟头处且达到田间持水量水平,说明沟道下游沟口处土壤更易产生壤中流现象

选择延安市宝塔区南泥湾镇九龙泉沟、阳湾沟土地整治项目项目为例进行了研究,以该研究成果为理论基础进行了沟道综合整治,项目累积实施面积9300亩,提高了土地利用率,扩大了环境容量,增加了大量优质高产基本农田,对确保区域粮食安全做出了积极贡献

以黄土高原沟道壤中流形成理论为基础,对项目区水资源进行了综合调控,实现了水资源的高效利用

依托该项目发表学术论文6篇,以该研究为理论基础,对项目区水资源进行了综合调控,实现了水资源的高效利用,解决了项目区农业的灌排问题,改善了当地农业生产环境,有利于农业可持续发展