碎石含量影响下紫色土坡面径流流速变化过程及土壤侵蚀的阶段性

在室内人工模拟降雨条件下,对6种不同碎石含量(0,5%,10%,20%,30%,40%)的土壤侵蚀产流产沙的过程进行模拟研究。结果表明:碎石含量对径流流速的影响不显著,随着碎石含量的增加,平均径流流速呈减小的趋势。碎石含量对坡面侵蚀径流含沙率影响显著(F=30.076,P0.05),随着碎石含量的增加,径流含沙率呈降低的趋势。累积产沙量与降雨历时具有对数相关关系,碎石含量为5%时相关性最大,碎石含量越大累积产沙量递增速率越小。土壤中碎石混合通过改变土壤的物质组成和结构,增强土壤的抗蚀性和抗冲性,随着碎石含量的增加,土壤流失量逐渐减少,土壤侵蚀速率显著降低。     

紫色土丘陵区不同土地利用条件土壤的可蚀性K值

利用侵蚀-生产力评价模型(erosion-productivity impact calculator,简称EPIC)模型对紫色土小流域土壤可蚀性K值进行估算,研究紫色土丘陵区小流域的土壤可蚀性K值空间变异特征。结果表明:(1)土壤颗粒组成的变化是影响紫色土小流域土壤可蚀性大小的主要因素,沙粒含量越高,土壤可蚀性K值愈大,粉粒、黏粒、有机质的含量越高,土壤可蚀性K值愈小;(2)流域中6种不同土地利用条件下可蚀性指标K均值排序为荒草地柑橘林地马尾松林地槐树林地甘薯地玉米地;(3)研究区紫色土小流域土壤可蚀性K值总体分布趋势是自东向西随着流域海拔的降低而降低,呈条带状分布,南北两侧高,中间低。随着海拔的降低,除槐树林外,5种地类的可蚀性指标K值大致呈减小趋势,表现为K_(上游)K_(中游)K_(下游);在槐树林地则表现出相反的趋势,表现为K_(上游)K_(中游)K_(下游)。     

色季拉山垂直气候带土壤可蚀性研究

为揭示藏东南典型气候带土壤可蚀性强弱及K值分布特征,以色季拉山垂直气候带土壤为研究对象,采用EPIC模型对该区域土壤可蚀性进行分析。结果表明:研究区土壤有机碳含量随海拔上升气候变化表现为,先增加后减小,再增加后又减小的变化规律;通过EPIC计算发现土壤可蚀性K值主要分布在0. 322 9～0. 345 2,属高可蚀性;不同气候类型土壤可蚀性大小顺序依次为:山地温带-亚高山寒温带气候过渡带亚高山寒温带山地温带高山寒温带亚高山寒温带-高山寒温带气候过渡带。土壤可蚀性K值与土壤大于0. 25 mm水稳性团聚体含量、大于0. 25 mm水稳性团聚体含量、平均质量直径、水稳性指数、粉粒含量均呈显著正相关(P 0. 05),与海拔、砂粒含量呈显著负相关(P 0. 05),但与土壤有机碳含量相关性不显著。     

西藏尼洋河流域河谷地带土壤可蚀性K值空间分布特征

【目的】研究西藏尼洋河流域河谷地带土壤可蚀性K值的空间分布特征，为降低该区域土壤侵蚀风险提供参考。【方法】以位于藏东南尼洋河流域的冻融侵蚀区（海拔＞4 200 m）、冻融水力侵蚀交错区(海拔3 800～4 200 m)和水力侵蚀区（海拔＜3 800 m）为研究对象，共布设122个样地，测定流域内表层土壤的基本理化性质，在此基础上运用EPIC模型计算土壤可蚀性K值，采用普通克里金插值法获取尼洋河流域河谷地带土壤可蚀性K值的空间分布图，并分析土壤可蚀性K值与海拔和土壤理化性质的相关性。【结果】①尼洋河流域冻融侵蚀区、冻融水力侵蚀交错区和水力侵蚀区的土壤理化性质存在明显差异，其中冻融侵蚀区土壤体积质量最小，土壤孔隙度、含水率和有机质、粉粒、黏粒含量均最高。②冻融侵蚀区、冻融水力侵蚀交错区和水力侵蚀区的土壤可蚀性K值分别为0.263~0.431，0.218~0.374，0.104~0.409 t·hm²·h/(MJ·mm·hm²)，3个研究区土壤可蚀性K值的平均值分别为0.349，0.310，0.292 t·hm²·h/(MJ·mm·hm²)，变异系数分别为11.7%，12.7%和21.5%，属于中等变异。尼洋河流域土壤可蚀性K值总体上由西北向东南呈降低趋势。在尼洋河流域，较低可蚀性、中可蚀性、较高可蚀性和高可蚀性土壤均有分布，但是主要土壤侵蚀类型在3个研究区的分布存在一定差异，其中高可蚀性土壤主要分布在冻融侵蚀区，而较低可蚀性和中可蚀性土壤主要分布在水力侵蚀区和冻融水力侵蚀交错区。③土壤可蚀性K值与海拔和土壤理化性质的相关性均达极显著水平(P<0.01)，其中与砂粒、粉粒、黏粒含量的相关系数均较高，分别为－0.98，0.99和0.62。【结论】探明了西藏尼洋河流域河谷地带土壤可蚀性K值的空间分布特征，土壤机械组成是该流域可蚀性K值的主要影响因素。     

松华坝水源区不同土地利用类型土壤可蚀性研究

为揭示松华坝水源区3种不同土地利用类型的土壤可蚀性状况,采用通用土壤流失方程计算研究区土壤可蚀性估算K值,并用EPIC公式计算研究区土壤可蚀性实测K值,探求实测K值与估算K值的相关性,利用实测K值对通用土壤流失方程进行修正。结果表明:该区域的土壤可蚀性实测K值主要分布在0.286 6~0.342 7;3种不同土地利用类型的土壤可蚀性实测K值大小顺序是裸地坡耕地灌木林地;可蚀性实测K值与粉粒呈极显著正相关,与粘粒和砂粒呈极显著负相关,与有机碳含量相关性不显著。     

人工降雨条件下东北典型黑土侵蚀因子K值研究

运用人工降雨观测资料,研究了中国东北地区典型黑土的土壤可蚀性值问题。研究结果表明：5min、l0min、15min、20min内最大降雨强度和降雨动能的乘积与土壤侵蚀量之间有良好的线性关系。经回归分析后发现,5min最大降雨强度和降雨动能乘积于土壤侵蚀值间相关系数最大,达到0.8170。依据这一研究结果,综合多次模拟降雨过程得出中国东北地区典型黑土可蚀性K值为0.0371。     

神东煤田原地面侵蚀产沙规律野外降雨试验

为科学计算煤矿开发建设过程中弃土弃渣、扰动地面、非硬化路面等的新增水土流失量,以神府东胜煤田为研究背景,将未经人为扰动撂荒地作为自然侵蚀本底值的研究对象,采用野外人工模拟降雨的方法,对原地面的侵蚀产沙规律进行研究.结果表明:原地面含沙量随时间的变化形式有3种,平缓型、单峰型和多峰型.产流时间与降雨强度、产沙量与降雨强度和坡度的关系均呈幂函数相关,径流流速和流深与降雨强度呈指数函数相关,径流量与降雨强度、产沙量与径流量之间呈线性相关.     

黑麦草对黄土坡面降雨产流产沙过程的影响

为研究草地对土壤侵蚀过程的影响,选用黄绵土人工种植草地,采用室内模拟降雨试验研究黑麦草不同覆盖度（0、25%、50%和75%）对3种降雨强度（60、90和120 mm/h）坡面产流产沙过程的影响。结果表明：黑麦草覆盖可以显著减小侵蚀产沙。在坡面土壤预饱和的条件下,坡面产流、产沙与时间呈线性关系;累计产流量随降雨强度线性增加;同一降雨强度条件下,草地覆盖度对累计产流量影响不显著;草地坡面水流含沙量、输沙率、次降雨产沙量均随覆盖度增大而降低,随降雨强度增大而增加;3种降雨强度条件下,无黑麦草覆盖坡面水流含沙量差异不显著,次降雨产沙量和输沙率随着降雨强度的增加而增大。研究结果可为土壤侵蚀预报模型建立及水土保持措施的制定提供理论参考。     

方便水库汇水区典型暴雨情况下产流产沙过程分析

研究区方便水库汇水区为苏南丘陵区典型山区性小流域,研究通过在位于入库主要河流青龙河下游设置控制站,测定暴雨侵蚀下每次小流域产流过程水沙含量,结合降雨数据。分析每次过程降雨量、产水量和产沙量之间的关系,并进一步探讨产沙总量与各项测量指标之间的相关性。结果表明：①近3年的18场暴雨中,共有7场产流产沙,主要受雨量和降雨历时影响;②小流域产流和产沙过程与降雨具有一定的一致性,降雨停止后水沙产量开始减少直至停止;③不同暴雨特性产生的水量和沙量差距较大,暴雨侵蚀下的小流域产沙模数最高可达7．85t／（km2·d）;④相关性分析发现,该小流域产沙总量与产水总量、雨量和降雨动能有一定关系,相关性系数分别为0．929、0．645和0．623。     

紫色丘陵区桑树林地土壤理化性质及其抗蚀性研究

[目的]为对桑树水土保持效益的客观评价提供科学依据。[方法]通过室内理化性质分析法,研究桑树林地土壤理化性质及其抗蚀性能。[结果]桑树林地可显著改善土壤理化性质,提高土壤抗蚀性能,增加土壤有机质含量,其中剑持的土壤改良效果最好,有机质含量最高（30.67 g/kg）,是湖桑32号的1.82倍。各样地土壤团聚体分布均不均匀,风干土团聚体主要分布在＞5 mm范围;3种桑树林地＞0.25 mm风干土团聚体（94.50%～97.00%）和水稳性团聚体（50.16%～61.66%）含量均较高,并以嘉陵20号水稳性团聚体含量最大（61.66%）,表明该桑树对改善土壤结构和增强其土壤稳定性效果最好。嘉陵20号水稳性指数为0.52,其结构体破坏率最小（36.43%）,水稳性团聚体的GMD和MWD分别为1.06和1.33 mm,表明抵抗降雨侵蚀和径流冲刷能力最强。嘉陵20号的内摩擦角为13.712°,为剑持的1.40倍,湖桑32号的黏聚力最大,说明这2种桑树均对土壤有较高的改良作用。[结论]剑持对土壤理化性质的改良最优,嘉陵20号在改善土壤团聚体稳定性方面具有较高优势,湖桑32号可以提高土壤黏聚力以增强土壤的抗侵蚀力,三者在对土壤的水土保持效应方面各有优势。其中,嘉陵20号在各方面的表现较优,对土壤的改良效果最显著。     

紫色土旱坡地土壤团聚体稳定性特征对侵蚀过程的影响

 【目的】研究紫色土旱坡地土壤团聚体稳定性特征及其对侵蚀过程的影响。【方法】利用野外人工模拟降雨与土壤团聚体特征分析的研究方法,对4种紫色土旱坡地土壤团聚体稳定性特征及其对侵蚀过程影响进行研究。【结果】（1）快速湿润使大部分团聚体崩解为细小的团聚体,慢速湿润和湿润振荡2种处理对5—2 mm大团聚体的影响最大,崩解后集中分布在2—0.5 mm范围内。（2）4种土地利用类型团聚体稳定性大小为桑园地＞苜蓿地＞荒草地＞菜地,快速湿润作用下4种土地利用类型团聚体的平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）都较小,慢速湿润处理的MWD和GMD总体较大,紫色土旱坡地土壤团聚体崩解机制主要是快速湿润时孔隙内封闭的空气压力作用,而黏粒膨胀对团聚体破坏的作用最小。（3）在持续模拟降雨下,4种旱坡地产流产沙量大小为：菜地＞荒草地＞苜蓿地＞桑园地,产流产沙过程与不同土地利用土壤团聚体稳定性特征相耦合;团聚体稳定性指标与产流率和产沙率在第1小时降雨历时相关系数大于第2 小时,快速湿润下MWD值分别和径流总量与侵蚀泥沙总量呈显著负相关,降雨侵蚀产沙过程中土壤团聚体孔隙内部空气压力对土壤团聚体的破碎是侵蚀产沙的主要形式。【结论】土壤团聚体稳定性越差,紫色土旱坡地侵蚀产沙量和径流量越大,降雨前期土壤团聚体稳定性特征与侵蚀产流产沙相关性最高,MWD能更好反映紫色土土壤团聚体与侵蚀产沙和产流间的关系,紫色土旱坡地土壤团聚体内部空气压力破坏是土壤团聚体破碎侵蚀产沙的主要形式。     

野外人工模拟降水条件下荒草坡产流产沙试验

采用人工模拟降水的方法,以5种不同的降水强度研究浙江省临安市青山湖流域内荒坡的产流产沙特征。结果表明,降水强度越大,产流时间越短,其径流量、产沙率和产沙量都越大,降水强度为1．66mm·min^-1时。产流时间仅为47s,降水约30min后,小区径流总量可达到0．898m^3,次侵蚀模数达到了30t·km^-2。降水强度与产流时间呈较好的负相关对数关系,与径流系数以及次侵蚀模数呈指数相关,与径流总量呈幂函数相关。相关系数分别达到了一0．9655．0．9218,0．9635和0．8736,均达到极显著水平（P〈0．01）。图3表1参11     

华北土石山区不同粒径土壤团聚体特征及其与坡面侵蚀定量关系

目的为明确华北土石山区不同粒径(1~2 mm、2~3 mm、3~5 mm、5~7 mm、7~10 mm)团聚体结构特征对沟间及沟道侵蚀过程的影响。方法选取2种典型褐土为研究对象,通过Le Bissonnais(LB)法对团聚体稳定性进行分析,并初步研究了不同粒径团聚体稳定性特征与人工降雨条件下坡面沟间、沟道侵蚀量之间的定量关系。结果石灰性褐土团聚体稳定性大于黄土性褐土;不同粒径团聚体稳定性差异较为显著,较小粒径的团聚体稳定性大于较大粒径的团聚体,其中1~2 mm粒径的团聚体稳定性最好;不同雨强下土壤侵蚀现象差异明显,坡面径流强度和产沙强度均随产流历时的增加而增大,且降雨强度大小对坡面入渗率变化幅度和达到稳渗状态的时间有很大影响。将可蚀性因子(K_i)替换为经修正后的团聚体稳定性参数(K_a),然后将其代入到WEPP侵蚀模型,通过回归分析,建立了不同粒径团聚体的侵蚀预测方程,显示了较好的预测性能,其决定系数均在0.81以上;尤其是2~3 mm粒径对应的预测方程,其沟间及沟道相对误差均小于20%。结论该研究验证了土壤可蚀性参数可以由不同粒径团聚体稳定性表示,并建立了不同粒径团聚体的沟间及沟道侵蚀预测方程,为华北土石山区褐土的侵蚀机理研究提供了新思路。      

次强降雨下不同植被类型产流产沙对比分析

设置径流观测场,观测次强降雨下不同植被恢复5年后产流、产沙特征。结果表明,苦竹＋牛鞭草植被类型在此次强降雨106.3mm下,产流、产沙量占其全年的15.24%和17.07%,调节降雨和抑制土壤侵蚀的能力最强;农耕地产流、产沙量占其全年的22.05%和31.65%,其中产沙量达其他3种植被类型的4.6～13.3倍,水土保持能力最弱;桦木＋牛鞭草、杂交竹＋牛鞭草植被类型因桦木生长和杂交竹间歇性采伐的原因水土保持能力居于中等水平。对比农耕地来说,3种植被恢复后土壤侵蚀得到了有效控制,但此次强降雨下地表径流控制程度还较弱,需继续加强对土壤和植被的培育。     

模拟降雨条件下林下枯落物层减流减沙效应

通过室内模拟降雨试验,研究了不同坡度、雨强条件下枯落物覆盖对坡面产流过程和侵蚀过程的影响。结果 表明:1)枯落物单位面积生物量越大,坡面产流越迟,并且枯落物覆盖延迟地表径流产生的作用在30 mm/h 雨强下 较60 mm/h 更为突出;2)坡面总径流量随枯落物单位面积生物量增大而减小,30 mm/h 雨强下减少率在4.8% ~ 54.8%之间,60 mm/h 雨强下减少率在4.2% ~ 26.8% 之间,30 mm/h 雨强下枯落物的减流效应要优于60 mm/h 雨 强;3)坡面产沙率和总产沙量均随枯落物单位面积生物量的增大而减小,当枯落物生物量为50 g 时,坡面的总产沙 量相比裸坡可降低56.2% ~68.0%,枯落物生物量达到200 g 之后坡面总产沙量相比裸坡能降低92.2%以上,即使 在60 mm/h 雨强下枯落物层仍能发挥良好的减沙效果;4)枯落物层拦截泥沙的效应要强于其减少径流的效应,有 枯落物覆盖的坡面,在径流量较大的情况下,产沙量也可能较小。实验表明,要发挥枯落物层良好的水土保持功 能,枯落物单位面积生物量需达到250 g 以上。      

宁南山区不同降雨强度下坡地的产流产沙特征分析

采用人工模拟降雨方法,分设3种不同的降雨强度,研究了宁南山区人工草地和坡耕地的产流产沙特征。结果表明：人工草地与坡耕地的径流量最高分别为14.55、14.21 mm;侵蚀模数坡耕地最高为15.5 t/km^2,人工草地最高为10 t/km^2。人工草地和坡耕地的径流量、侵蚀模数均随降雨强度的增加而增加,并与降雨强度呈指数函数或幂函数。     

应用Le Bissonnais 法研究黄土丘陵区植被类型对土壤团聚体稳定性的影响

植被类型直接影响土壤特性,对土壤团聚体的形成和稳定性有重要影响,水稳性团聚体是反映黄土高原土壤抗蚀性的最佳指标。本文选择黄土丘陵区延河流域作为研究区域,应用Le Bissonnais(LB)法和Yoder法测定了森林、森林草原两种植被类型下土壤水稳性团聚体稳定性,对比分析了LB法3种处理的结果,并计算土壤团聚体平均重量直径（MWD）和可蚀性因子K值。结果表明：在LB法3种湿润处理下,预湿后扰动处理（WS）对土壤团聚体结构的破坏程度最大,处理后土壤水稳性团聚体以<0.2 mm为主;快速湿润处理（FW）对团聚体的破坏程度次之;慢速湿润处理(SW)对团聚体的破坏程度最小,处理后土壤水稳性团聚体主要以>2 mm团聚体为主;说明黄土丘陵区延河流域土壤团聚体破坏的主要机制是气爆作用（消散作用）和机械扰动。LB法的3种处理结果中预湿后扰动的测定结果与传统的湿筛法（Yoder法）更接近。LB法包含Yoder法的基本原理,能够全面、准确的测定土壤团聚体结构,适宜作为黄土丘陵区土壤团聚体测定方法。森林植被类型的土壤团聚体平均重量直径（MWD）大于森林草原植被类型,而且SW>FW>WS,但可蚀性因子K值却是森林植被类型小于森林草原植被类型。土壤水稳性团聚体由小颗粒向大颗粒转变,土壤结构趋于稳定。不同植被类型下土壤有机质含量不同,土壤团聚体形成过程及土壤团聚度也有差异,因而造成土壤可蚀性和土壤抗蚀性能不同。     

半干旱地区不同土壤团聚体中微生物量氮的分布特征

 从内蒙古半干旱地区的林地、草地和耕地采集7个土地利用方式不同的土壤样品，利用干筛法得到>5 mm、5～2 mm、2～1 mm、1～0.5 mm、0.5～0.25 mm和<0.25 mm的土壤团聚体，并测定各级团聚体中的全氮、微生物量氮、K2SO4浸提氮含量。结果表明，不同的土地利用方式，由于其输入的有机物质数量和种类以及肥料管理不同，直接影响到土壤全氮、K2SO4浸提氮、微生物量氮的含量及其在团聚体中的分布。土壤全氮、微生物量氮和K2SO4浸提氮分别为0.67～2.06 g·kg-1、11.40～71.03 mg·kg-1和1.28～4.60 mg·kg-1。有灌溉条件的耕地土壤氮的含量最高，退化草地最低。不施肥的土壤，其小团聚体中全氮和微生物量氮含量明显低于大团聚体；而进行灌溉的耕地土壤，由于无机氮肥和有机物质输入量都比较高，不仅其全氮含量比较高，而且小团聚体中全氮和微生物量氮含量也比较高，说明在低肥力条件下土壤氮素首先在大团聚体中循环，这表明在自然土壤生态系统中，大团聚体中氮素的循环转化比小团聚体中的更加重要。     

长期施肥对植烟红壤不同团粒有机质和氮磷钾养分的影响

为给植烟红壤的科学施肥提供依据,研究了长期施肥模式下土壤团粒中的养分变化。结果表明:长期配施有机肥处理(CFM)显著增加了土壤中>2mm的团粒,比单施化肥处理(CF)提高了5.6%,但降低了0.25～0.15mm和<0.15mm团粒在土壤中的比例,表明,长期配施有机肥有利于将小团粒聚合为大团粒。各级团粒的C、N、P、K含量各异,在CFM处理的大部分团粒中,这些养分显著高于CF处理,分别提高了19%～48%(有机质)、15%～40%(全氮)、13%～43%(碱解氮)、14%～24%(全磷)、48%～55%(有效磷)、5%～25%(全钾)和22%～39%(有效钾)。结论:在肥力较低的植烟红壤上,长期配施有机肥能提高各级团粒的养分浓度及其生物有效性;CFM处理提高了>2mm团粒中养分的分配率,长期配施有机肥增加了大团粒中养分的储量,有益于生产优质烤烟。