云南干热河谷不同坡面整地方式强化降雨入渗的效益

通过对云南元谋干热河谷典型坡面上改造于2001年的水平台、水平沟及对照自然坡面的土壤水分进行动态监测,分析计算不同坡面整地方式在集中降雨条件下湿润峰运移情况、土壤水分通量及土壤持水量,结果表明:集中降雨后,缓坡上水平台整地在0—200 cm土层范围内湿润峰运移较明显;陡坡上的水平沟整地在0—100 cm土层范围内湿润峰运移较快,由于侧渗损失较大,100 cm以下土壤水分改善不明显;自然坡面在降雨前后只有0—40 cm土层范围内土壤水分有明显变化,40 cm土层以下湿润峰下移趋势不明显。实施水平台和水平沟整地后,强化了天然降雨入渗,分别能将89%和83%的降雨转化为土壤水分,在时空上对降雨重新进行了分配,而自然坡面只有22%的天然降雨能转化为土壤水分。水平沟和水平台整地能将拦截入渗的降雨转化为0—200 cm土层土壤水分,0—200 cm土层持水量最大增幅分别可达57.67、56.93 mm,并能使入渗的水分长时间蓄存在土壤中。     

金沙江干热河谷微地形改造对土壤水分运动参数的影响研究

以云南元谋干热河谷典型坡面上改造后的微地形为研究对象,对集中降雨条件下的土壤水分进行动态监测,运用土壤水分动力学原理和水量平衡原理,分析计算改造微地形的土壤水分特征曲线,土壤水分通量、导水率和扩散率.结果表明:微地形改造后,强化了降雨的入渗,水平沟整地和水平台整地分别能将89%和83%的降雨转化为土壤水分,而自然坡面只有22%的天然降雨转化为土壤水分,集中降雨后,土壤水分以垂直人渗为主,土壤水分以零通量面为界,在零通量面以上水分向上运动.零通量面以下向下运动,改造后微地形土壤水分运移动速度明显增大,最大运移速度大约为15～17 cm/d,但随着坡度增加.土壤水分的侧向损失有所增加,在集中降雨条件下,水平台、水平沟整地后能使拦截的降雨在0-200 cm土层范围进行分配,且缓坡上的水平台能使100 cm以下的土壤水分得到明显改善,而自然坡面人渗的水分主要在0-100 cm范围分配,且改善土壤水分效果不好,100 cm以下土层,降雨后土壤水分仍维持在较低水平.     

半干旱黄土丘陵区典型抗旱造林整地技术集流效果研究

以宁南山区生态建设中推广应用的典型抗旱造林整地工程为研究对象,针对工程措施的集流效果进行研究,结果表明:实施"88542"集流造林整地工程,能够有效地改善土壤的水分状况,尤其在0-60 cm土层表现较为明显;工程措施的集流效果随地形的变化有所不同:随坡位自上而下改变,"88542"集流水平沟比集流坡面水分的增加率总体上呈增大趋势;随着坡长增大,工程措施对水分增加率也呈增大趋势;随坡度的增大,水平沟相对集流面的水分增加率也随之增加;随坡向不同,工程措施的集流效果则无明显差异;相对于工程措施的集流效果,坡长和坡度之间呈正相关关系,故在工程设计中,坡度越大,相应集流坡面长度就要缩短,反之坡度越缓,集流坡面长度就要增加.     

晋西黄土残塬沟壑区塬坡坡面土壤水分特征研究

对黄土残塬沟壑区塬坡坡面土壤水分规律的研究结果表明:整地方式对坡面土壤含水率有较大影响,采取整地坡面的土壤含水率明显高于同等条件下没有采取整地措施的自然草坡;坡度与坡向对坡面土壤含水率亦有较大影响,相同下垫面条件下,坡度小的阴坡土壤含水率要远大于坡度大的阳坡的土壤含水率;就整地、坡度、坡向三者对坡面土壤含水率的影响程度来看,坡向影响最大,其次为坡度和整地方式。     

不同整地措施坡面土壤水分时空分布特征

了解不同整地措施的梯田果园土壤水分的时空异质性及影响机制对提升林果产业发展具有重要意义。以赣南小洋小流域脐橙果园开发示范区内的3种典型的土地利用结构坡面（优化整地坡面、粗放整地坡面、未整地荒草地坡面）和4种土地利用类型（优化整地果园、粗放整地果园、荒草地、农地）为研究对象,研究其在0~100 cm土壤剖面上的水分时空分布特征及主控地形因子。结果表明：不同土地利用类型土壤含水量在雨季表现为农地>粗放整地果园>优化整地果园>荒草地,果园之间无显著差异,其他土地利用之间差异均显著（P<0.05）;在旱季为农地>优化整地果园>粗放整地果园>荒草地,荒草地和粗放整地果园土壤含水量大幅降低,要显著低于优化整地果园（P<0.05）。在不同坡位,雨季与旱季土壤含水量从坡顶到坡脚均表现为逐渐升高趋势,且坡上、中、下部位的差异均很小。通过冗余分析也发现雨季和旱季土壤水分异质性的主控因子分别为坡位和土地利用类型（P<0.01）,均通过表层（0~20 cm）土壤来影响水分分布。整地措施对坡面土壤水分的空间异质性提升明显,且显著提升了坡面在雨季对降雨的入渗能力,同时优化整地措施显著提升了梯田表层土壤在旱季的蓄水保水能力。研究结论可为区域内整地措施空间布局优化以及水土流失的综合治理提供理论依据。     

GIS支持下辽河中下游土壤侵蚀遥感动态分析

根据宁南山区的气候、土壤、造林树种等,按照林草植被建设的水分需求规律,对不同水土流失区的反坡梯田、水平沟、鱼鳞坑3种整地方式的集流坡面长度进行分析与推算,计算出了不同坡度、植树带宽度下的集流坡长。     

黄土高原沟壑区农田土壤水分动态变化分析

以黄土高原沟壑区径流小区为研究对象，分析了雨季，旱季缓坡农田土壤水分动态变化以及坡位对农田土壤水分动态变化的影响，结果表明：雨季，旱季农田土壤水分动态变化趋势相同，但浅层（10－30cm）土壤水分变化幅度较大，尤其是降雨产流时；土壤水分的补偿和恢复主要取决于雨强适中，历时长且雨量大的降雨过程，与土壤前期水分剖面特征，作物覆盖度以及作物耗水特性密切相关，而坡度几乎没有影响，坡位对农田土壤水分动态变化也有一定的影响，观测期末雨季，旱季土壤蓄水增量为坡上＜坡中＜坡下，坡的中下部土壤储水量也较坡上部大。     

河田水土保持坡面工程的评价

五十多年来，河田水土保持的坡面工程有水平沟，水平梯田，水平台地，水平阶，条沟，全垦，鱼鳞坑等形式，从实践和多点试验资料来分析，营造水土保持林的坡面工程以水平沟整地为好，因水平沟在拦截径流和蓄水保土等方面皆优于其它的坡面工程，且投工不多，约为80－90个工日／ha，一般情况，通过水平沟整地，土壤侵蚀程度大大降低，基本上可以控制水土流失，达到无明显流失的状态。     

不同生态修复措施对黄土丘陵区典型草原土壤水分时空变异的影响

以天然草地上整地5a后的水平沟和鱼鳞坑、封育5a后的草地为研究对象,在不同恢复措施的上坡、中坡和下坡设置3个观测样地,每个样地设置5个水分测定点,测定了宁夏黄土丘陵区本氏针茅(Stipa bungeana)典型草原0-200cm土壤水分含水率季节动态和垂直变化。结果表明:土壤水分的变化可分为3-6月土壤水分强烈蒸发丢失期,7-9月土壤水分蓄积期,10-12月土壤水分缓慢蒸发期;土壤水分表现为水平沟含水率最高,鱼鳞坑居中,封育草地最低,水平沟和鱼鳞坑增加土壤水分的主要时间在雨季;3种措施下,土壤水分较大变异值集中在0-60cm土层,0-40cm土壤水分变异以封育草地最大,水平沟最低,40-100cm土壤水分变异以鱼鳞坑最高,水平沟最低,而100-200cm土壤水分变异以封育草地最低;不同时期土壤水分的垂直变化存在差异,0-40cm土壤水分含量与40-100cm的差异在7-9月份最为明显。封育草地随坡位降低含水率呈显著增加趋势,但鱼鳞坑和水平沟无此明显规律。     

坡面小区土壤流失过程中粒径组成变化及其影响因素

利用北京密云水库上游的石匣坡面径流小区进行野外坡面产流产沙监测,探究坡地褐土土壤流失过程中土壤粒径组成变化及其影响因素.主要结论如下:坡面上部均发生土壤粗化现象.在坡度较大且无植被覆盖的坡面,坡上部土壤粗化程度强于坡中和坡下.雨季前土壤中粘粒和粉粒的含量最大,砂粒的含量最小;其次是雨季中,雨季后粘粒和粉粒的含量最小,砂粒的含量最大.在坡度较小且有植被覆盖的坡面,坡上部存在微弱的土壤粗化现象,坡下部表层土壤未现粗化.雨季前后,土壤中粘粒、粉粒和砂粒的含量变化均呈现相反的规律,即雨季前土壤粘粒、粉粒含量最小,砂粒的含量最大;而雨季后土壤粘粒、粉粒含量最大,砂粒的含量最小.随着降雨次数的增加,无论是与土壤分离的泥沙,还是坡面的产沙,粘粒含量均在减小,砂粒含量均在增多.降雨、坡度、坡长等均对泥沙起动产生促进影响,而植被覆盖会减弱土壤侵蚀和流失.     

基于Van Genuchten模型的等高反坡阶下土壤水分特征

为了阐明等高反坡阶处理对土壤持水性的改善作用,选取滇中昆明市北郊松华坝迤者小流域为研究区,研究等高反坡阶对坡耕地0—100 cm土层土壤水分特征曲线的影响,使用vanFit软件拟合获得Van Genuchten模型参数,阐明各土层土壤持水性及其与影响因子的关系。结果表明:（1）等高反坡阶对坡上部影响不显著（p>0.05）,对坡中部影响显著（p<0.05）,对坡下部影响极显著（p<0.01）;（2）与土壤水分特征曲线参数的关系中,容重和砂粒含量呈负相关,总孔隙度、毛管孔隙度和粉粒含量呈正相关;（3）模型拟合土壤水分特征曲线的决定系数R²均高于0.85,可靠性较高;原状坡耕地（1.719 6）和等高反坡阶处理坡耕地（1.773 5）的n值均在10—20 cm土层最大,土壤在10—20 cm土层的土壤含水率变化较大,等高反坡阶处理坡耕地的土壤含水率变化大于原状坡耕地;（4）原状坡耕地和等高反坡阶处理坡耕地均在10—20 cm土层供水性好,等高反坡阶处理坡耕地在40—60 cm土层持水能力强,而原状坡耕地在20—40 cm土层持水能力强。综上,等高反坡阶处理对坡耕地土壤的保水性能具有明显的提高作用,对坡耕地地表径流拦蓄、增加水分入渗和减少土壤流失起到了明显的改善作用。     

半干旱区微集水系统土壤水分调控效果研究

分析了定西市安定区以隔坡水平阶为主体的径流调控工程和梯田(对照)的土壤水分与植被生长状况及11a累积土壤水分水量平衡特征。结果表明,隔坡水平阶工程保存完好,产流区(25m²)年均产流0.3m³,产沙3.96kg,被蓄水区全部拦蓄,有效控制了水土流失,增加了水资源量,缓解了林草植被水分供应不足状况。2m土层含水量与植被生长成反比。梯田土壤含水率最高,但农作物受旱减产最大;隔坡水平阶产流区土壤含水率较低,紫花苜蓿减产较大,蓄水区土壤含水率最低,但侧柏林生长旺盛。隔坡水平阶(林草带状混交)年均蒸散量为428.6mm,较梯田高2.2mm。     

侵蚀坡地草被快速恢复与控制水土流失技术

研究了在侵蚀坡地采用条沟一草块的特殊建植草地方法。在治理后的3个月内，用条沟一草块建植草地的小区土壤侵蚀量仅为140kg，比整地未种、原坡面和全垦等高种草的小区分别减少了823k、249kg和670kg。用条沟一草块建植草地的小区当年土壤侵蚀为1500t／km^2，比整地未种、原坡面和全垦等高种草分别减少了10591t／km^2、3514t／km^2和7760t／km^2；第2年以后，条沟一草块草地的土壤侵蚀量均在700t／km^2以下，严重侵蚀区减轻为轻度流失区。治理当年，植被覆盖率由原来的25％提高到85％，能在短期内控制水土流失。治理3年后坡地草被物种由6种发展到16种，促进了良性发展。     

金沙江干热河谷元谋强侵蚀区土壤裂隙形成与侵蚀机制

根据金沙江干热河谷元谋地区红土层非常发育的裂隙现象,对该地区典型区土壤裂隙形成的环境和土壤剖面进行了调查,并采样进行相关土壤理化性质测定、粘土矿物X-射线衍射分析以及土壤微形态研究。结果表明:(1)该区旱季丰富的土壤裂隙形成与该区主要分布的第四系古红土层(QS)和第四系元谋组的黄棕色土层(QY)等红土母质特性有密切关系;(2)由于土壤裂隙非常发育,成为了边坡崩塌和直接产生重力侵蚀的成因,加剧了土壤侵蚀过程,导致了土柱和土林等强侵蚀景观形成。研究表明,土壤裂隙是金沙江干热河谷元谋地区强烈侵蚀和水土流失所特有的成因。     

金沙江干热河谷典型区段水土流失特征

以金沙江干热河谷典型区段不同处理坡面和林地、农地集水区为研究对象,采用坡面径流小区和集水区卡口站三角形薄壁堰实测法,在坡面径流小区和集水区土地利用现状调查基础上,通过降雨、径流及泥沙观测,分析金沙江干热河谷典型区段水土流失特征。结果表明:(1)不同处理坡面径流小区产流量、产沙量大小依次为坡耕地>自然坡面>水平阶整地>反坡台整地,表明反坡台和水平阶造林整地以及植被良好的自然坡面对地表径流的拦蓄和对泥沙的削减都起到较好效果;(2)大暴雨对集水区尺度产流产沙贡献值大,产流降雨量在4.8～27.6mm区间,农地集水区径流深小于林地集水区,大于27.6mm时,农地集水区径流深反超林地集水区,而产沙量不受降雨量影响,为林地集水区低于农地集水区;(3)径流小区尺度与集水区尺度雨季水土流失起止时间一致,集水区径流系数小于径流小区,集水区产沙量大于径流小区。     

汶川地震生态治理区土壤种子库及其与地上植被的关系

为了比较地震灾区不同气候类型植被恢复区土壤种子库时空分布特征,采用野外调查取样和室内试验相结合的方法,研究了四川省汶川县威州镇和绵竹市汉旺镇4类生态治理区[干旱干暖河谷受损治理区(DHD)、干旱干暖河谷未受损区(DHU)、亚热带湿润季风气候受损治理区(HMD)、亚热带湿润季风气候未受损区(HMU)]土壤种子库的萌发动态、数量特征、物种组成、多样性特征及其与地上植被之间的关系。结果表明:未受损区具有2个萌发高峰期,受损治理区只有1个萌发高峰期,不同气候类型治理区土壤种子库在不同土壤深度表现出不同的萌发潜力;4类治理区土壤种子库平均密度为192~1 544粒·m?2,表层密度和平均密度均为未受损区受损治理区,干旱干暖河谷气候区亚热带湿润季风气候区;4类治理区共有50种植物萌发,草本植物占显著优势;HMU、HMD、DHU、DHD地上植被与土壤种子库物种组成的S?rensen相似性系数分别为26.23%、44.9%、30.77%、16.00%,Jaccard相似性系数分别为15.09%、28.95%、18.18%、9.09%;不同类型样地土壤种子库特有种和共有物种均表现出不同的生活型格局。基于以上分析结果,在灾区进行植被恢复时,应该考虑治理区的气候环境,因地制宜的进行人工引种和制定恢复措施。     

花岗岩侵蚀区坡面工程措施的研究

选择水平台地、反坡地、水平沟、撩壕四种坡面工程措施与未采取工程措施进行5×5拉丁方设计。对各小区的植物生长状况,0～60cm上壤含水量统计分析及多重比较,结合各自的拦蓄效果的研究,认为实施水平沟是花岗岩侵蚀区治理的最佳工程措施,撩壕效果较佳,采取的反坡地和水平台地其效果不如水平沟和撩壕好。     

等高反坡阶措施对滇中红壤坡耕地土壤贮水量的影响

为探讨布设等高反坡阶后土壤水分驱动特征,揭示其水源涵养能力,以滇中昆明市北郊松华坝迤者小流域为研究区,采用野外监测与室内测试分析相结合的方法,分析了2017年5月1日-2018年4月30日期间不同土层深度（0-100 cm）土壤贮水量时空变化特征及其与其他物理性质的关系。结果表明:（1）试验期间雨季和旱季降雨量分别为528.5,41.5 mm,占试验年降雨量的92.7%,7.3%,I₃₀（最大30分钟雨强）与降雨量的整体变化趋势一致;（2）布设等高反坡阶后,各土层平均土壤贮水量较原状坡耕地在雨季和旱季分别增加9.6%~13.5%,10.0%~23.9%;（3）布设等高反坡阶后坡耕地土壤贮水量变异系数明显减小（p<0.05）,各土层深度下土壤贮水量变异系数的大小为:20 cm > 40 cm > 60 cm > 80 cm > 100 cm;（4）土壤贮水量随土层深度的增加明显减弱,布设等高反坡阶对坡耕地土壤贮水量的影响表现为40 cm > 20 cm > 60 cm > 80 cm > 100 cm;（5）等高反坡阶处理和不同土层深度交互作用对土壤贮水量的影响显著,修正模型平方和达到48 149.124。综上,等高反坡阶处理对坡耕地土壤的贮水能力具有明显的提高作用,对坡耕地地表径流拦蓄、增加水分入渗和减少土壤流失改善作用显著。     

水土保持措施对坡耕地土壤养分时空变异影响

以水保林地、水平梯田及地埂植物带组成的水土保持措施体系和无水保措施布置坡耕地为研究对象,结合传统统计分析和ArcGIS地统计分析方法,研究不同深度土壤养分随时间及空间(垂直和水平)变化特征。结果表明,(1)所选研究区内土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量均随着土层深度的增加而降低,同一坡位高度,有水土保持措施坡耕地土壤养分含量比无措施坡耕地高,且土壤养分在垂直方向上相对均匀分布。(2)从各水土保持措施对不同深度土壤养分含量的影响来看,在水土保持体系内,0~15 cm和15~30 cm土壤有机质含量依次为:水保林地>水平梯田>地埂植物带,全氮、全磷和有效磷含量依次为:地埂植物带>水平梯田>水保林地。在无措施对照区,土壤有机质、全氮和有效磷含量两层次均顺坡逐渐增高,而全磷两层次分布均呈:中坡位无措施区>下坡位无措施区>上坡位无措施区。不同深度土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量均随月份变化先增加后损失,但其变化程度因水土保持措施不同而不同。(3)经统计分析表明,水土保持措施区0~15 cm土壤有机质和全氮变异系数大于无措施对照区,但土壤全磷和有效磷变异系数正好相反;无措施对照区15~30 cm土壤有机质、全氮、全磷和有效磷变异系数大于水土保持措施区。水土保持措施与不同深度土壤养分之间均呈极显著正相关关系,0~15 cm和15~30 cm土壤全氮和有效磷之间均呈显著正相关,而0~15 cm和15~30 cm其他各指标关系间均呈极显著正相关关系。