三峡库区草地土壤分离能力动态变化及其驱动机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41301298
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0710.土壤侵蚀与土壤肥力
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Soil detachment is the initial stage of soil erosion. It is a dynamic and complicated process as influenced by many factors. Accurate simulation on soil detachment is the base of process-based soil erosion model development. The current researches mainly focused on the hydrodynamic mechanism of soil detachment and its static quantitative relations with soil properties, plant roots et al. However, both soil properties and root growth show obvious temporal variations, whether these variations could in turn affect soil detachment capacity and its mechanism is still unclear. Furthermore, plant roots of different root architecture or morphological characteristics may behave differently in impacting soil detachment capacity, studies concerning to this aspect were rarely reported yet. Thus, in this study a series of runoff scouring experiments by a hydraulic flume will be carried out for two grasslands of different root architecture (fibrous root system of perennial ryegrass versus tap root system of alfalfa) and one fallow land as control in the Three Gorges Reservoir Area. The potential effects of root architecture on the hydrodynamic mechanism of soil detachment process will be systemically researched. The dynamics of soil detachment capacity, soil properties, and root morphological characteristics as well as their coupling relations will be thoroughly analyzed, aiming at exploring the central driving factor that inducing the dynamic variations of soil detachment capacity and further identifying its driving mechanism. The results will provide scientific basis for establishing a deep understanding of runoff detachment process and developing or improving process-based erosion models. It also has very important theoretical significance and practical value for soil and water conservation and ecological environment construction in the Three Gorges Reservoir Area.
土壤分离是土壤侵蚀的起始阶段,受诸多因素影响,是一个动态的、复杂的过程,准确模拟土壤分离是建立土壤侵蚀过程模型的基础。当前研究主要集中在土壤分离过程的水动力学机理及其与土壤特性、植物根系等的静态关系,而土壤特性、根系生长均呈现明显的时间变化,这些变化是否对土壤分离能力造成影响及其机制尚不清楚;且不同根型对土壤分离能力的影响可能存在差异,对此目前鲜有报道。本项目以三峡库区两种根型(多年生黑麦草的须根系和紫花苜蓿的直根系)草地为研究对象,通过变坡水槽冲刷试验,系统研究草地土壤分离过程的水动力学机理,比较分析根型对土壤分离能力的潜在影响,深入探索土壤分离能力、土壤特性、根系形态特征的动态变化规律及其耦合关系,揭示土壤分离能力动态变化的主要驱动因子及其机制。研究结果为理解径流分离土壤过程及建立或完善土壤侵蚀过程模型提供科学依据,对于三峡库区水土流失治理、生态环境建设具有重要理论意义和实践价值。

结项摘要

土壤分离是土壤侵蚀的起始阶段,受诸多因素影响,是一个动态的、复杂的过程,准确模拟土壤分离是建立土壤侵蚀过程模型的基础。本项目以三峡库区不同土地利用方式(包括建植不同根型的草地和典型农耕地)为研究对象,通过变坡水槽冲刷试验,系统研究土壤分离过程的水动力学机理,比较分析根型对土壤分离能力的潜在影响,探索土壤分离能力、土壤特性、根系形态特征的动态变化规律及其耦合关系,揭示土壤分离能力动态变化的主要驱动因子及其机制。主要结论如下:(1)不同土地利用下土壤分离速率表现为农地>草地>灌木地>撂荒地>林地;土壤表层粘结力对各类土地利用土壤分离速率的季节变化具有重要影响;团聚体稳定性特征参数与红壤分离速率有较好的相关,并且与集中水流内可蚀性系数呈显著的线性关系。(2)植物生长不同时期,土壤分离过程、土壤理化性质、根系形态特征参数以及植物地上、地下部分对土壤分离的影响具有明显差异。播种期,人为扰动大大提高土壤分离,这一时期植物增强土壤抗侵蚀性能并未体现。但在植物生长初期,由于根系细弱,固土能力有限,以地上部分对土壤分离的影响为主。根平均直径、根长密度、根重密度随着植物生长是增大的,土壤分离速率、土壤可蚀性与根长密度、根重密度分别成负指数关系。草根或侧根明显的根系比直根系减蚀作用强,无论是须根系还是直根系,相对土壤分离速率与直径<5 mm的根重密度呈负指数关系,且随着根径增大,根系减蚀作用降低。(3)随水流剪切力增大,土壤分离能力呈线性增大;随土壤粘结力、水稳性团聚体和作物根系密度增大,土壤分离能力呈指数下降。农地土壤分离速率的季节变化主要由农事活动导致;农耕地的土壤分离能力在整个实验期先升高再降低,细沟可蚀性先增加再降低,临界剪切力大致呈增加的季节变化趋势。. 研究结果为理解径流分离土壤过程及建立或完善土壤侵蚀过程模型提供科学依据,对于三峡库区水土流失治理、生态环境建设具有重要理论意义和实践价值。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(3)
专利数量(0)
Influence of vegetation parameters on runoff and sediment characteristics in patterned Artemisia capillaris plots
茵陈样地植被参数对径流和沉积特征的影响
  • DOI:
    10.1007/s40333-013-0224-5
  • 发表时间:
    2014-06
  • 期刊:
    Journal of Arid Land
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Zhang Guanhua(张冠华);Liu Guobin;Zhang Pingcang
  • 通讯作者:
    Zhang Pingcang
不同土质工程堆积体径流产沙差异
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    农业工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程冬兵;王一峰;张冠华;郭明明
  • 通讯作者:
    郭明明
Effects of patterned Artemisia capillaris on overland flow resistance under varied rainfall intensities
不同降雨强度下模式茵陈对地表径流阻力的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    J. Hydrol. Hydromech.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Guanhua(张冠华);Liu Guobin;Yi Liang;Zhang Pingcang
  • 通讯作者:
    Zhang Pingcang
工程开挖面水土流失特征试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    长江科学院院报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张冠华;程冬兵;张平仓
  • 通讯作者:
    张平仓
植被格局对坡面流阻力影响的试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    水土保持学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张冠华;刘国彬;易亮
  • 通讯作者:
    易亮

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其他文献

Effects ofpatchy distributed Artemisia capillaris on overland flow hydrodynamic characteristics
片状分布茵陈对地表水动力特性的影响
  • DOI:
    10.1016/j.iswcr.2018.12.003
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    InternationalSoilandWaterConservationResearch
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张冠华;胡甲均
  • 通讯作者:
    胡甲均
水力侵蚀作用下土壤有机碳动态研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    长江科学院院报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄金权;程冬兵;王志刚;刘纪根;张冠华;孙蓓;张平仓
  • 通讯作者:
    张平仓
One-step synthesis of ZnO/N-doped carbon/Cu composites for high-performance lithium ion batteries anodes
一步合成用于高性能锂离子电池负极的ZnO/N掺杂碳/Cu复合材料
  • DOI:
    10.1016/j.synthmet.2017.01.010
  • 发表时间:
    2017-04
  • 期刊:
    Synthetic Metals
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    段军飞;袁松;朱超;陈召勇;张冠华;段辉高;李灵均;朱致英
  • 通讯作者:
    朱致英
基于SWAT模型的丹江流域土地利用变化对径流影响研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    水土保持研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王一然;丁文峰;张冠华
  • 通讯作者:
    张冠华
上海长江大桥主通航孔桥抗风稳定性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    石家庄铁道学院学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨詠昕;张冠华;葛耀君
  • 通讯作者:
    葛耀君

其他文献

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张冠华的其他基金

三峡库区小流域土壤侵蚀阻力时空变化及其驱动机制
  • 批准号:
    42377330
  • 批准年份:
    2023
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    面上项目
三峡库区生物结皮对土壤分离过程的影响及其动力机制
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    41877082
  • 批准年份:
    2018
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    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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