隔坡沟状梯田土壤水分变化规律探讨

采用定位观测与谐波分析方法研究了河北太行山低山片麻岩区坡地土壤水分变化规律及隔坡沟状梯田对土壤水分变化规律的影响，结果表明：土壤含水量的变化受降水和蒸散变化的影响，表现出明显的周期性变化规律，隔坡沟状梯田使土壤含水量序列增值增加，波幅减小，极值推迟，因而抗旱能力增强，此外，对隔坡沟状梯田改善土壤状况的机制进行了试验研究。     

黄土丘陵区水平梯田保水保土效益分析

水平梯田是防止水土流失的一种有效方式。在韭园沟流域的支沟——王茂沟流域分别选取梯田和坡耕地进行土壤采样,测定土壤含水量,结合¹³⁷Cs示踪,对比分析了梯田长期的保水保土效益。结果表明:梯田土壤水分变化分为土壤水分剧变层（0—20 cm）、土壤水分活跃层（20—30 cm）和土壤水分调节层（30 cm以下）;梯田不同深度土壤含水量均表现为内侧（第一级） > 中部 > 外侧（第五级）;坡向对梯田土壤水分的影响并不是十分显著;梯田0—20 cm土壤蓄水量高于坡耕地7.2%;0—40 cm平均土壤蓄水量高出坡耕地1.8 mm;研究流域坡耕地与梯田侵蚀程度分别属于极强度侵蚀和强度侵蚀,梯田平均水土保持效益为53%。建议在该地区修建梯田时,提高梯田的设计标准,对梯田田面、田埂认真维护,实现梯田长期的水土保持效益。     

不同地形部位土壤水分的年变化分析

 通过测定飞马河流域阴坡、阳坡、半阴半阳坡、川地不同部位0-180cm土壤的储水量,分析土壤水分空间、时间变异性,以及不同植被在不同部位土壤水分亏缺程度。结果表明:梯田宽度不同,土壤水分分布不同,在0-180cm土层,窄式梯田水分分布较均匀,宽式梯田土壤水分由内侧向外侧递减;坡向、坡位不同,土壤水分变异很大,阴坡土壤年平均储水量远比阳坡高111.9mm;在坡地上修建水平阶后,沿坡长土壤水分趋于均匀。土壤水分年变化总体看来,可分3个阶段:11月初至翌年6月底,土壤水分变化很缓慢;7月初至8月底,急剧变化;9-10月缓慢变化,阴坡土壤水分变化比阳坡缓慢。在不同立地条件上生长的作物,水分满足程度差异很大,阴坡生长的次生林,坡中部和坡下部水分基本不亏缺,坡上部水分亏缺较严重,玉米地和果园,自5月开始水分出现亏缺,玉米地4-10月平均水分满足程度为74.4％,果园4-10月平均水分满足程度为83％。     

宁夏黄土丘陵区苜蓿土壤水分的时空变异特征

土壤水分是影响半干旱区植被生长和生态修复的限制性生态因子,开展土壤水分变化研究对脆弱生态系统的恢复和生产实践活动的指导都具有重要作用和实际意义。对半干旱黄土丘陵区苜蓿在时空尺度上土壤水分状况的变化规律进行了分析。结果显示:(1)不同类型苜蓿土壤体积含水量的年际变化规律大致相同,生长季变化大致可分为三个时期:土壤水分消耗期(3—5月)、土壤水分相对稳定期(6—7月)和土壤水分积累期(8—10月);(2)以不同深度土壤体积含水量的变异系数为标准,可将土壤水分的垂直分布划分为三个层次:0—20cm土壤水分速变层、20—80cm土壤水分活跃层和80—180cm土壤水分相对稳定层;(3)土壤体积含水量的坡向变化规律为西坡北坡南坡东坡,不同年份规律大致相同,但有小范围的波动,坡位变化规律为坡上坡中坡下,不同年份间的变化基本一致。     

黄土丘陵沟壑区不同耕作措施下梯田土壤水分时空变化

通过对晋西黄土丘陵沟壑区王家沟流域梯田玉米生育期内土壤水分、年降水量、玉米产量等的测定,分析研究了不同耕作措施下梯田土壤水分的时空变化以及土壤水分生产效率。研究结果表明:在玉米生育期内土壤水分时间变化特征与降水量的年内分布有密切的关系,但土壤水分的变化滞后于降水量的分布;常规处理的土壤水分时间变差大,其次为起垄覆膜处理,丰产沟覆膜处理最小;常规处理土壤水分垂直变化最剧烈,表层失墒快,增墒也迅速,丰产沟覆膜处理则变化最缓和,失墒缓慢;丰产沟覆膜处理的土壤水分生产效率最高,常规处理最低,垄作覆膜处理居中。梯田系统微集流耕作措施蓄水保墒能力强,作物对土壤水分的利用效率高,抗旱增产效果明显。     

陇中黄土丘陵区新修梯田土壤水分时空变异性

在天水市清水县采用野外典型抽样调查和室内分析测定的方法,研究了新修水平梯田和休闲坡耕地土壤水分的时空变化特征。结果表明:新修梯田土壤含水量变化与降水量和蒸发量的年内分布有密切关系,随时间变化表现为先下降后升高再下降的趋势;新修梯田不同深度和不同月份土壤含水量均表现为内侧中部外侧;新修梯田和坡耕地土壤含水量在垂直方向上都表现为随土层加深先升高后降低的趋势,但总体上都随着土层深度的增加而减小,且新修梯田各层土壤含水量均大于坡耕地。     

黄土丘陵区第Ｉ副区梯田断面水分变化规律

在对黄土丘附区第Ｉ副区梯田土壤水分系统测定的基础上,建立了不同年份及不同坡向梯田断面土壤水分变化模型,结合产量综合分析订为,在干旱年和正常年,田面宽度小于４m的梯田,田坎侧向蒸发对田面对土训水分及作物产量的影响显著,“歇边”宽度占田面宽度的２７．５％－３５．０％,干旱年份梯田作物平均半日产较坡地减少２１．９％,并提出了提主梯田土壤水分利用率的改进措施和作物配置建议。     

黄土丘陵区不同土地利用方式土壤水分变化特征

为了探讨黄土丘陵区不同土地利用方式土壤水分的时空变化特征,合理规划土地利用方式与土壤水资源。选择陕西省延安市安塞县墩山上梯田、草地、刺槐林、沙棘灌丛4种土地利用方式,采用土钻法在2019年5月、7月、8月和10月监测了土壤水分。结果表明:4种土地利用方式的土壤含水量表现为明显的时间特征,存在滞后效应;0—300 cm深度平均土壤含水量大小表现为梯田草地沙棘灌丛刺槐林;随土层深度的增加土壤含水量的季节变异系数均逐渐减小,季节变异系数在100 cm以下的土壤深层趋于稳定;土壤含水量由表土层到深土层上为"S"形,含水量先增大后减小,垂直变化特征明显;土壤水分变化相似性表现为梯田沙棘灌丛草地刺槐林。刺槐林和沙棘灌丛需要消耗更多深层土壤水分,容易出现土壤干燥化;梯田和草地的土壤水分条件较好,梯田对土壤水分的调控作用较好,土壤水分在垂直方向上的变化较为平缓。     

梯田埂坎不同利用方式对土壤水分的影响

梯田埂坎利用中存在的一个主要问题是软埂植物与农作物争夺水分，影响农作物的生长，本文通过对晋西黄土丘陵沟壑区梯田软埂４种不同利用方式下土壤水分变化的影响，得出不同利用方式土壤水分分布规律，不同利用方式对梯田土壤水分的影响程度为软埂上部柠条〉软埂中部柠条〉柽柳〉黄花菜。     

连续施有机肥梯田土壤水分动态研究

试验区分别施用猪粪、羊粪2种有机肥，每种有机肥均设6个处理，来研究梯田种植玉米在自然降水条件下的土壤水分变化规律。2年试验结果表明：土壤田间持水量及土壤最大有效水分含量随着施肥量的增加而提高，其变化范围分别为28．8％－34．7％和22．8％－28．7％。生长季平均土壤含水量相对较高的是年一次性施有机肥42．0t/hm^2-63.0t/hm^2的处理，土壤水分最大储存量为132．2mm，玉米产量与土壤含水量呈线性正相关。     

黄土峁状丘陵区坡地治理模式对土壤水分环境及植被恢复效应

在黄土峁状丘陵区研究比较了隔坡梯田、大台田、大鱼鳞坑3种坡地的治理模式,指出坡地工程治理能有效地提高坡地接纳降雨能力,提高土壤含水率,但大面积的坡地治理会破坏原有植被及土壤结构,引起40 cm以上表层土壤水分蒸发强烈;同时大台田处理侧坎水分散失严重,距田坎愈近其散失强度愈高;在坡地种植强根系、高耗水的人工林会加剧土壤干层的发育,影响林分自然更新能力。结果表明,隔坡梯田是该区坡地最佳治理模式,其土壤含水率明显高于其他处理,其顺序为：隔坡梯田〉大台田〉大鱼鳞坑〉对照。处理4年后,隔坡梯田分别与其他处理中同一种植模式比较,其牧草产量、树冠投影面积、植被覆盖度分别比大台田处理提高5.5%、29.4%、4.1%,比大鱼鳞坑处理提高22.6%、24.3%、5.4%,比对照提高出38.4%、50.5%和20.8%,经济效益及生态效益明显。     

喀斯特峰丛洼地坡地橘园与梯田橘园土壤水分变化特征

为探明喀斯特坡地改为梯田后土壤水分的变化特征,以典型喀斯特坡地橘园和梯田橘园为研究对象,对不同深度土层(0—70 cm)土壤含水量进行1年 (376天)的连续监测。结果表明:(1)梯田橘园平均土壤含水量(32.64%)与坡地橘园(33.05%)差异很小,梯田橘园表层(0—10 cm)土壤含水量(43.35%)显著高于坡地橘园(34.24%),两者土壤水分均呈现旱季变化相对平缓、雨季波动较为剧烈的变化规律,梯田橘园表层土壤含水量与下层有明显差异,而坡地橘园各土层土壤含水量差异较小。(2)不同雨量的降雨事件中,梯田橘园各土层含水量总体增长幅度较坡地橘园大;停雨后24 h内,梯田橘园表层土壤含水量的衰退速度较坡地橘园慢,但停雨后1周内,梯田橘园各土层含水量衰退速度总体较坡地橘园快。(3)梯田橘园与坡地橘园的平均相对可利用水分分别为0.37与0.38,与非喀斯特地区相比,梯田在喀斯特峰丛洼地的保水效果相对不明显。研究结果可为定量评价喀斯特地区坡改梯措施的保水效益提供一定的科学依据。     

喀斯特峰丛坡地灌木林地与梯田旱地土壤水分入渗特征

为明确喀斯特峰丛坡地土壤的入渗特性,该文测定了灌木林地和梯田旱地不同土层的入渗过程,同时分析了影响入渗的因素,并用不同入渗模型对其过程进行拟合。结果表明:(1)梯田旱地的入渗性能低于灌木林地,其平均入渗系数约是灌木林地的78.6%,尤其在土层30~60 cm的平均初渗率、稳渗率仅为灌木林地的4.3%和4.4%,存在明显的入渗隔层,其原因是梯田旱地本身的土壤黏粒含量充足,加上人为翻耕促使较细颗粒向下移动后堆积。(2)灌木林地土壤中的砂粒含量和有机质含量较高,孔隙度较大,不同土层间的性质差异较小,而梯田旱地0~30 cm与30~60 cm土层的土壤性质差异明显,表现为下层土壤容重大、土壤孔隙度小。两者入渗性能均与土壤容重、孔隙度的相关性极显著(P0.01)。(3)Horton模型对灌木林地和梯田旱地的拟合效果较好(R20.9),且对梯田旱地表层和深层的拟合度比对灌木林地的拟合度更好。Kostiakov模型和Philip模型的拟合效果较差。该文为喀斯特土壤水分管理及土壤入渗模拟提供了理论依据。     

梯田不同作物土壤有机碳含量及其影响因素分析

以赤峰市敖汉旗水平梯田土壤为研究对象,选取玉米、谷子、高粱、绿豆4种当地多年主栽作物的表层(0~20 cm)土壤216个样品,通过方差分析方法探究梯田4种作物表层土壤有机碳含量的差异及其影响因素。结果表明,研究区梯田表层土壤有机碳含量平均值为6.34 g/kg,处于中等偏下水平。不同作物土壤有机碳含量由高到低表现为绿豆谷子高粱玉米。在0.01显著性水平下,绿豆地土壤有机碳含量显著高于玉米、高粱、谷子地(P=0.000 6)。玉米、高粱、绿豆地土壤有机碳含量均随坡位的上升而减少,谷子则相反。4种作物土壤有机碳含量大小在两个坡向上都表现为阴坡阳坡。下坡位以及阴坡的土壤有机碳含量比较高。人为因素是通过不同的耕作制度和管护措施来影响梯田土壤有机碳含量的,免耕、秸秆还田、绿豆种植等措施能提高梯田土壤有机碳含量。     

极端暴雨条件下黄土高原水平梯田损毁情况调查分析——以岔巴沟流域“7·26”特大暴雨为例

2017年7月25日20时至26日8时,陕西榆林市11个县区遭遇特大暴雨侵袭,我们于当年10月对位于暴雨中心的岔巴沟流域的梯田损毁情况进行了专项调查。首先通过室内Google Earth近实时影像结合GIS绘图在流域内确定梯田位置和数量,根据修建时间、利用和植被类型将这些梯田分类。在流域内空间分布均匀地选择不同类型典型梯田并进行野外实地测量,统计各类型梯田的损毁情况、损毁形式并估算各类型梯田的土壤侵蚀模数及其流域平均侵蚀模数。结果表明:岔巴沟流域梯田以≤ 4 hm²规模为主,梯田数量上占91.4%,面积上占了50.7%。暴雨造成梯田的损毁形式以田埂表层结皮脱落、田埂滑塌崩塌、田埂冲毁、田面陷穴穿洞为主,有人为干扰时会产生更加剧烈的后果。暴雨造成的梯田损毁侵蚀坑大部分为深度0~0.5 m的侵蚀。老梯田农地、老梯田乔木和老梯田草地侵蚀坑发生频率远远多于新机修梯田,保持在20~36处/100 m。新机修梯田的侵蚀测坑发生频次少,为5处/100 m,但深度可达4.8 m,后果严重。不同类型梯田损毁产生侵蚀模数差异较大,老梯田农地、老梯田草地和老梯田乔木的侵蚀模数为34 000~37 000 t/km²,新机修梯田为19 404.3 t/km²,老梯田灌木侵蚀模数最低,为5 958.4 t/km²。流域内梯田平均侵蚀模数为30 733.4 t/km²。通过本次调查,掌握不同类型梯田在极端暴雨条件下的损毁情况,为黄土高原梯田保护及修复提供数据支持。     

晋西黄土丘陵沟壑区不同地类土壤水分变化规律研究

土壤水分是影响土壤侵蚀的重要因素之一.以晋西离石王家沟流域为试验基地,收集了1994年7～9月份的土壤水分逐日观测数据和与之相对应的降雨量、气温、空气湿度、蒸发量等气象因子观测资料.通过分析,得到了较高精度的用于预报该地区梯田、坡耕地、荒坡地、弃耕地、人工草地、沟坡林地6种不同地类土壤水分的经验公式,为各种地类的土壤水分预报以及土地生产力评价、土壤侵蚀规律研究提供了较为理想的土壤水分计算方法.     

龙门山地震带坡耕地土壤侵蚀对有机碳迁移的影响

坡耕地土壤再分布对土壤有机碳(SOC,soil organic carbon)迁移的作用机制研究已成为土壤侵蚀学研究的热点,然而目前极少有研究关注地震后生态脆弱的龙门山地震带坡耕地土壤侵蚀机理及其导致的土壤有机碳再分布规律。该研究选择龙门山地震带内(都江堰市)一块陡坡耕地和一个梯田系列,采用137Cs法和野外调查,对比分析强震导致田埂垮塌和未受损情况下坡耕地土壤侵蚀空间变化特征和有机碳运移变化机理。结果表明,该区黄棕壤有效137Cs背景值为1 473 Bq/m2;坡度较小的坡式梯田内部上坡表现为侵蚀,下坡表现为沉积,同时,上部梯田的侵蚀速率高于下部梯田,但整个梯田系列净侵蚀量非常小,这表明梯田之间由于缺乏田埂的保护,水力也起着侵蚀、搬运上坡梯田土壤的作用,但是整个坡式梯田系列可以起到较好的保土作用,同时,坡式梯田内部主要以耕作侵蚀为主,是造成梯田上部坡位土壤流失严重的主要原因;陡坡耕地的地形为复合坡,由于田埂垮塌导致其土壤侵蚀速率显著高于坡式梯田系列,在整个坡面上,除了坡顶土壤侵蚀速率高之外,下坡坡度变大(曲率较大)的部位土壤侵蚀速率也非常高,同时,土壤沉积也发生在2个坡位(中下坡坡度较缓的部位和坡脚部位);在梯田系列和陡坡耕地上,SOC与土壤137Cs的空间变化规律较为一致。研究结果表明,在龙门山地震带,质量较好的石埂梯田仍然发挥着较好的土壤保持效果,同时,耕作侵蚀是该区坡耕地上一种重要的土壤侵蚀形式,在制定相应的土壤保持措施时,必须充分考虑耕作侵蚀的作用,才能有效地控制土壤侵蚀,此外,该研究结果还表明采用137Cs核素示踪技术可以比较科学地解释该区域的土壤侵蚀速率和SOC的空间变异规律。     

Variation of chemical properties as affected by soil erosion on hillslopes and terraces

The variation in soil nutrients is crucial to the understanding of productivity of soil undergoing erosion overall, as the latter can result in a decline in soil quality and crop production in the whole landscape. Two toposequences (a long slope and terraced field series) were selected from hilly areas of the Sichuan Basin, China, to determine the effects of soil redistribution rates and topographic changes on P, K and CaCO₃ contents, and examine the contribution of water and tillage erosion to the variation and distribution pattern in these chemical properties within different landscapes. For the long slope, soil loss occurred at upper slope positions and soil accumulation was present at lower slope positions. However, terrace banks create a line of zero downslope transport of soil, and lead to abrupt changes in ¹³⁷Cs inventories over very short distances between the upper (or lower) part of the terrace and the lower (or upper) part of the neighbouring terrace. Extractable K concentrations are significantly related to ¹³⁷Cs inventories on both the long slope and terraced fields, which suggests that the distribution of extractable K is closely linked to soil redistribution. However, it is noticeable that no close relationship between extractable P concentrations and ¹³⁷Cs inventories was found on the terraced fields, while there was a highly significant correlation between the two variables on the long slope. The variation in extractable P by soil redistribution was enhanced on the long slope, but was concealed on the terraced fields due to the presence of CaCO₃. It is suggested that the variation in extractable P not only depends on soil redistribution in relation to fine soil particles, but is also influenced by other factors such as P‐fixation onto CaCO₃, the concentration of which itself is linked to soil erosion and redistribution. Therefore, extractable P dynamics with reference to soil erosion are relatively complex on carbonate‐rich soil and parent materials in areas such as those represented by the Sichuan Basin. Tillage erosion, the dominant soil redistribution process on terraced fields, was found to be a major contributor to the variation in soil chemical properties in the terraced field landscape, while water erosion plays an important role in the variation in soil chemical properties in the long slope landscape. In the case of carbonate‐rich soils or parent materials, however, tillage erosion did not create accumulations of extractable P in depressions, whereas water erosion results in extractable P losses at upper slope positions and accumulation at lower slope positions.     

工程设计视角下山区梯田撂荒影响因素分析

为分析山区梯田撂荒的影响因素,科学指导山区梯田的建设,该研究以位于山区的林州市、沂水县、寻甸县、华池县为研究区,在每个县选取若干采样区,以遥感解译结合实地调研的方式识别出山区撂荒梯田,并从山区梯田工程设计的角度对其撂荒的影响因素进行分析。研究结果表明:1)4个研究区内梯田均呈现出不同程度的撂荒现象,其中华池县、寻甸县、林州市和沂水县的采样区平均撂荒率分别为4.11%、7.68%、24.03%、9.46%;2)梯田的田面宽度是影响山区梯田撂荒的主要因素;3)在以沂水县和林州市为代表的石质山区,地面坡度与土层厚度是制约梯田宽度的主要因素,梯田的宽度随着地面坡度增加而变窄,随着土层厚度的变薄而变窄;在以华池县和寻甸县为代表的土质山区,地面坡度是梯田宽度的主要限制因素。该研究可为山区梯田的优化提出科学理论指导,并为国家相关部门制定政策提供理论依据。     

黄土区梯化坡地不同土地利用方式对土壤理化性质的影响

[目的]研究覆膜作物、牧草地和撂荒地模式下梯化坡地不同土地利用方式对土壤理化性质的影响,为黄土区梯化坡地优化农业生产管理提供科学依据。[方法]以黄土区甘肃省陇西县梯化坡地为研究对象,选择5种土地利用方式(玉米地、苜蓿地、撂荒地2 a,撂荒地4 a和荒草地)按不同坡位(挖方段、中间段、填方段)进行土壤取样,对0—40 cm土层土壤理化性质进行研究。[结果]在5种土地利用方式下,土壤含水量、容重均随土层深度增加而增大,其中玉米地土壤含水量最高,容重最小;土壤机械组成均表现为:细砂粒黏粒粉粒粗砂粒;土壤含水量、容重、黏粒和粉粒均表现为:挖方段中间段填方段,而粗砂粒、细砂粒、有机碳、速效钾和水解性氮则呈现相反的趋势。土壤pH值均值变化为苜蓿地最大,撂荒地最小,且方差分析差异不显著(p0.05)。土壤有机碳、速效钾和有效磷均值均表现为玉米地最大,水解性氮均值表现为:苜蓿地玉米地撂荒地2 a荒草地撂荒地4 a。[结论]覆膜玉米地表现出对土壤含水量、容重及养分的促进作用均优于其他土地利用方式,且填方段的土壤更加肥沃,耕作中应注重加强对挖方段的施肥。