黄土塬区深剖面土壤水分平衡和地下水补给对土地利用/覆被变化的响应

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41771036
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0702.环境水科学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Since the 1980s, the widespread land use/land cover change (LUCC) has significantly affected the hydrological processes in the Loess tableland of China, such as the enhancement of small water cycle, the weakness of large water cycle, the intensification of dry soil layer, and the decrease of groundwater recharge. The changes in hydrological process have aggravated the shortage of water resource for the Loess tableland, and have seriously threatened water resource security, as well as the sustainable agriculture developmentin the local area. In this project, we plan to investigate the indices to water chemistries and isotopic compositions of rainwater, well water, spring water, and water storages in both low-lying land and deep soil profiles under different scenarios of land uses/land covers (LU/LC)in the Changwu Loess tableland. Meanwhile, we will monitor the precipitation, groundwater level, spring flow and water potential of the deep soil profiles under these scenarios. Finally, based on tracer techniques, zero flux planemethod and chloride mass balance method, we try to quantify the characteristics of water balance in deep soil profiles under these LU/LC scenarios, and to indicate the transformation processes of precipitation-soil water-groundwater, and to reveal LUCC effects on water cycle and groundwater recharge for the Loess Tableland. The outcomes of this project is significant in further understanding the underlying mechanisms of water cycle and the processes of water balance in deep soil profiles under different LU/LC scenarios for the Loess Tableland. Additionally, it is of significant importance to make reasonable regulations to the land use structures, and to maintain appropriate levels of land productivities for the sustainable utilization of water resources.
上世纪80年代以来,黄土塬区显著的土地利用/覆被变化(LUCC)对该区水文过程造成重要影响,如水分小循环加强与大循环削弱、土壤干层强化、地下水补给量减少等,加重了黄土塬区水资源短缺的状况,严重威胁该区水资源安全和农业可持续发展。申请项目拟通过对长武黄土塬区降水、井水、泉水、涝池等洼地积水、不同土地利用/覆被(LU/LC)下深剖面土壤水水化学性质、同位素组成的测定,以及降水量、地下水位、泉水流量和不同LU/LC下深剖面土壤水势的监测,综合示踪技术、零通量面法、氯离子平衡法等,深入定量研究不同LU/LC下深剖面土壤水分平衡特征以及降水-土壤水-地下水的转换过程,揭示LUCC对黄土塬区地下水补给及水循环过程的影响。该研究有助于深化对黄土塬区水循环机理和不同LU/LC条件下深剖面土壤水量平衡过程的认识;对于合理调控土地利用结构和保持适度土地生产力,从而实现水资源可持续利用具有重要意义。

结项摘要

土地利用/覆被变化(LUCC)深刻影响黄土塬区水文循环过程。本项目按照计划书开展工作,定量研究不同土地利用/覆被(LU/LC)下深剖面土壤水分平衡特征以及地下水补给过程,揭示LUCC对黄土塬区地下水补给及水循环过程的影响。黄土深剖面粘粒(<0.002 mm)、粉粒(0.002–0.02 mm)和砂粒(0.02–2 mm)平均含量分别为30.6±2.9%、34.5±2.4%和34.9±4.6%,黄土和古土壤层土壤容重分别为1.31 g/cm3和1.50 g/cm3,田间持水量分别为21.21%和24.68%。农田深剖面土壤水分长期稳定,但是生产力提升将会降低降水深层渗漏发生的几率;农田转换为苹果林地后,深剖面土壤水分由浅及深逐年降低,深层土壤储水量呈倒“S”曲线趋势下降,27龄之后进入稳定期。降水直接入渗补给(DR)和集中入渗补给(FR)共存于黄土塬区地下水补给过程,DR发生于农田、草地等土地利用方式,FR则发生于村庄涝池等地势低洼处。两种补给方式中,活塞流形式通过包气带补给地下水。农田条件下,DR只有丰水年份才能形成,多年平均下渗速度10.3 cm/yr,平均潜在补给量为30.2 mm/yr,占年均降水量的5.2%。农田转换为苹果林地后形成的深厚土壤干层将阻断降水对地下水的补给。雨季涝池下FR下渗速度高达26 cm/d,涝池集水区内地下水平均潜在补给量为134 mm/yr,达年均降水量的23.1%。DR贡献了地下水总补给量的55%到68%,FR则贡献了32% 到45%。农田转换为苹果林地将减少DR发生面积,而村庄涝池的破坏将使FR补给量减少,两者共同导致黄土塬区地下水资源减少。因此,为了实现黄土塬区潜水资源的有效补给与可持续利用,提高村庄涝池下FR的贡献比例,实施农果轮作、构建合理农果地面积比例和农果镶嵌布局具有重要作用。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(2)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
黄土高塬沟壑区小流域雨季末期土壤水资源状况及其空间分异
  • DOI:
    10.13869/j.cnki.rswc.20210712.001
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    水土保持研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    党兴东;程立平;刘文兆
  • 通讯作者:
    刘文兆
旱作冬小麦生育后期持续无降水对土壤水分的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    江苏农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程立平;林文;赵玉明;刘沛松
  • 通讯作者:
    刘沛松
黄土塬区旱作冬小麦土壤水分利用特征的稳定同位素分析
  • DOI:
    10.13869/j.cnki.rswc.2021.03.020
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    水土保持研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程立平;齐光;李彦娇;刘文兆
  • 通讯作者:
    刘文兆
Changes in Deep Soil Water Content in the Process of Large-Scale Apple Tree Planting on the Loess Tableland of China
我国黄土塬区苹果树大规模种植过程中深层土壤含水量变化
  • DOI:
    10.3390/f12020123
  • 发表时间:
    2021-02-01
  • 期刊:
    FORESTS
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Wang, Yaping;Yan, Weiming;Liu, Wenzhao
  • 通讯作者:
    Liu, Wenzhao
黄土塬区苹果种植对深剖面土壤水分和地下水补给的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    地理研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程立平;王亚萍;齐光
  • 通讯作者:
    齐光

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其他文献

黄土塬区不同土地利用方式下深层土壤水分变化特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程立平;刘文兆;李志
  • 通讯作者:
    李志
长武黄土塬区土地利用变化对潜水补给的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    水科学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程立平;刘文兆;李志;韩晓阳
  • 通讯作者:
    韩晓阳
黄土塬区不同土层土壤水分对旱作冬小麦耗水的贡献
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程立平;刘文兆
  • 通讯作者:
    刘文兆
黄土塬区农田和荒草地土壤水分循环特征研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    陕西农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    程立平;史翠萍
  • 通讯作者:
    史翠萍
黄土塬区深剖面土壤水分垂直分布特征及其时间稳定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    应用生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩晓阳;刘文兆;程立平
  • 通讯作者:
    程立平

其他文献

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程立平的其他基金

基于氢氧稳定同位素技术的黄土塬区深层土壤水对冬小麦生育耗水的贡献研究
  • 批准号:
    41401015
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 项目类别:
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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

        graph TD
          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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