典型黑土区坡耕地土壤碱性磷酸酶和有机质空间分布研究

以东北黑土侵蚀严重区宾州河流域为研究区,通过采集流域上游、中游和下游6个典型坡面及各坡面不同坡位的土壤样品,分析坡耕地土壤碱性磷酸酶和土壤有机质在流域和坡面尺度的空间分布特征及其与土壤侵蚀的关系。结果表明,在流域尺度上,坡耕地土壤碱性磷酸酶活性和土壤有机质含量均表现为下游 > 中游 > 上游,坡面尺度上总体表现为坡面上部 < 坡面中部 < 坡面下部的趋势,且坡位对土壤有机质分布的影响较其对土壤碱性磷酸酶活性的影响更为明显。土壤碱性磷酸酶活性与土壤有机质间存在极显著的正相关关系。流域土壤碱性磷酸酶活性和有机质空间分布与土壤侵蚀空间分布相对应,反映出土壤侵蚀是影响该区耕层土壤碱性磷酸酶活性和土壤有机质含量的主要因素。     

典型黑土区农业流域土壤侵蚀-沉积对土壤养分和酶活性的影响

研究农业流域土壤侵蚀—沉积对土壤养分和酶活性的影响可为土壤侵蚀退化评价提供重要科学依据。选择典型薄层黑土区的宾州河流域为研究区,在流域上游、中游和下游各选取2个代表性坡面,基于¹³⁷Cs示踪技术估算土壤侵蚀—沉积速率,分析流域和坡面尺度土壤侵蚀—沉积对土壤养分(有机质、全氮和速效磷)和土壤酶活性(转化酶、脲酶和碱性磷酸酶)的影响。结果表明:(1)土壤侵蚀速率在流域上游最大,分别是流域中游和下游的1.9,11.2倍;坡面尺度上土壤侵蚀速率在坡中部最大,分别是坡上部和坡下部的1.3~2.6,2.8~12.2倍。(2)在流域尺度上,土壤有机质空间分布与土壤侵蚀速率空间分布呈相反的变化趋势,土壤全氮和速效磷含量在流域下游皆大于流域中游;坡面尺度上土壤有机质、速效磷含量、转化酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均表现为坡下部>坡中部,说明农地土壤侵蚀降低土壤养分含量和酶活性。(3)流域沉积区土壤沉积速率对土壤有机质、速效磷含量、脲酶和碱性磷酸酶活性有显著影响。(4)土壤有机质和速效磷含量对土壤脲酶和碱性磷酸酶活性有显著影响,表明土壤侵蚀—沉积引起的土壤养分再分布是造成土壤酶活性空间分异的重要原因。     

典型黑土区坡耕地土壤微生物群落数量的空间分布研究

选取土壤侵蚀较严重的黑龙江省宾县宾州河流域为研究区,通过采集流域上、中和下游6个典型坡面的坡上、坡中和坡下部土壤样品,分析了坡耕地土壤微生物群落数量在流域和坡面尺度上的分布规律,并比较了土壤微生物群落数量空间分布与土壤侵蚀空间分布的关系。结果表明,在流域尺度上,土壤微生物总数量和细菌数量均表现为:下游>中游>上游土壤真菌数量表现为:上游>下游>中游土壤放线菌数量表现为中游最大,而上游和下游数量相当。在坡面尺度上,土壤微生物总数量和细菌数量均呈现:坡中部<坡上部<坡下部,土壤真菌数量呈现:坡下部<坡中部<坡上部,土壤放线菌数量呈现:坡中部<坡下部<坡上部。研究表明,流域土壤微生物总数量和土壤细菌数量的空间分布皆与侵蚀-沉积速率的空间分布相对应,反映出侵蚀-沉积速率是影响该流域土壤微生物群落数量的主要因素。     

基于Cs-137示踪的西江流域典型丘陵坡地土壤侵蚀研究

为快速、有效评估西江流域丘陵山地中长期土壤侵蚀状况,初步掌握区域土壤侵蚀与沉积规律,定量化西江流域土壤侵蚀强度,采用放射性核素Cs-137示踪方法,结合相关土壤侵蚀定量估算模型,探讨了西江流域梧州段典型丘陵山地人工林坡地和坡耕地的土壤侵蚀状况。结果表明,研究区Cs-137背景值为968.19Bq/m~2,Cs-137含量在坡面土壤中随土壤深度增加而递减,呈较好的线性关系。人工林地与坡耕地坡面土壤均呈侵蚀现象,人工林谷底表现为堆积现象。人工林地与坡耕地坡面土壤的侵蚀强度表现为上坡中坡下坡。人工林坡面年均土壤侵蚀模数为3 889t/(km~2·a),坡耕地坡面年均土壤侵蚀模数为4 257t/(km~2·a),坡耕地侵蚀模数大于人工林坡地,二者均为土壤中度侵蚀。在西江流域土地开发过程中,要加强对丘陵山地土壤的利用规划,防止过度开发;同时,要营造有效的水土保持措施,减少土壤侵蚀的形成,促进区域经济和环境的可持续发展。     

鲁中山区小流域坡面土壤侵蚀强度与磁化率的空间分异特征研究

研究选取泰安市和曲阜市典型小流域，系统地研究了小流域坡面土壤磁化率与土壤侵蚀状况的空间分异特征，明确了土壤磁性与土壤侵蚀强度的关系。结果表明：自山顶往下，坡面空间尺度上的土壤磁化率均呈波状变化，总的趋势是底部高于上部。坡面中部表土磁化率为林地〉草地〉农地，坡面不同空间部位的土壤侵蚀强度为上部〉底部，农地〉草地〉林地。从不同坡向的比较来看，阳坡的土壤磁化率低且变异幅度大，其土壤侵蚀强度大于阴坡。土壤磁化率与土壤侵蚀强度呈反相关关系．不同空间部位的土壤磁化率高低可直观地反映土壤侵蚀强度的空间分异特征。     

薄层黑土微生物生物量碳氮对土壤侵蚀—沉积的响应

研究土壤侵蚀—沉积对土壤微生物生物量的影响可以为科学评估土壤侵蚀的环境效应提供依据。以典型薄层黑土区——黑龙江省宾州河流域为研究区,利用土壤137Cs含量估算侵蚀速率,通过分析流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量碳和氮含量以及土壤侵蚀强度的差异,揭示土壤微生物生物量对土壤侵蚀—沉积的响应规律。结果表明:流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量的分布存在明显差异,并呈现出与土壤侵蚀—沉积空间分布相反的变化趋势。土壤侵蚀速率在流域的分布为上游中游下游,在坡面的分布为坡中部坡上部坡下部;土壤微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和微生物生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)在流域表现为下游中游上游,在坡面表现为坡下部坡上部坡中部。回归分析表明,MBC、MBN、有机质(Organic matter,OM)和全氮(Total nitrogen,TN)含量随土壤侵蚀强度的增大而减少。土壤侵蚀对土壤微生物生物量的分布有重要影响,土壤侵蚀—沉积过程引起土壤养分的迁移和再分布是导致侵蚀区和沉积区土壤微生物生物量分布产生差异的重要原因。     

紫色丘陵区小流域土壤侵蚀产沙空间分布的137Cs法初步研究

该文通过紫色丘陵区响水滩小流域不同土地利用类型、不同坡度和坡长、不同地貌部位土壤剖面中137Cs含量的测定与分析,对其侵蚀空间分布进行了估算.研究结果表明:该流域137Cs含量的背景值为1870 Bq/m2;流域内坡耕地、林地的年平均侵蚀强度分别为4468、1759 t/(km2·a);土壤侵蚀量与坡长、坡度均指数相关;丘顶、丘坡和鞍部的年平均侵蚀强度分别为2125、4676、3625 t/(km2·a).结果表明土地利用类型、坡长和坡度、地貌部位对土壤侵蚀量影响很大,坡耕地是该流域泥沙的主要来源.     

雅安紫色土小流域土壤有机碳及碳组分分布特征

以四川省雅安市和平小流域紫色土为研究对象,研究不同侵蚀强度紫色土小流域土壤有机碳分布特征。结果表明:自小流域上部向下部土壤侵蚀强度逐渐降低,土壤有机碳含量逐渐升高,且下部与上部和中部相比差异性极显著（P<0.05）;小流域内同一坡面不同坡位土壤总有机碳及碳组分含量均呈现坡脚>坡顶>坡中这一分布特征。小流域内阴坡和阳坡在土壤总有机碳及碳组分含量上有显著差异,具体表现为阳坡<阴坡。小流域内不同土层深度土壤总有机碳及碳组分含量均随土层的加深而降低。研究土壤碳的空间分布规律对该区退耕还林还草工程具有重要的指导意义。     

典型黑土直型坡耕地土壤侵蚀强度的小波分析

土壤侵蚀导致东北黑土坡耕地土地质量严重退化,研究东北黑土区典型坡耕地的土壤侵蚀规律,对控制坡耕地的水土流失以及深化土壤侵蚀规律的认识具有重要的意义。本研究通过采集开垦近100年的黑土直型坡耕地的土壤样品,利用137Cs示踪技术,结合小波分析方法,研究了长坡长直型坡耕地50多年来土壤侵蚀强度的空间变化规律,结果显示4个断面顺坡方向上的坡面侵蚀强度均存在着坡长为142m的强弱交替变化的波动周期,这反映了长坡长直型坡土壤在长期的降雨侵蚀过程中,泥沙沿坡面输移的强弱交替变化。通过对4个断面的侵蚀速率的数学拟合发现,用正弦函数的和拟合的结果最好,R2均在0.96以上,进一步说明了直型坡面侵蚀随坡长变化的波动性规律。所研究的断面控制面积内平均侵蚀速率为3054 t.km-2.a-1。     

香根草篱对红壤坡耕地坡面土壤酶活性的影响

为研究香根草篱(Vetiveria zizanioides)对红壤坡耕地土壤酶活性的影响,以典型红壤坡耕地花生+草篱种植模式为研究对象,选取花生常规种植为对照,研究了花生关键生育期香根草篱对表层土壤(0 ~ 20 cm)酶活性的空间影响。研究发现：与花生常规种植相比,香根草篱可以明显提高坡面土壤脲酶、蔗糖酶与过氧化氢酶的含量;栽培植物篱后,坡面土壤脲酶、蔗糖酶与过氧化氢酶活性表现出篱前含量增高,篱下含量降低,形成水平带状分布规律。从花生出苗期-结荚期-成熟期,土壤脲酶、蔗糖酶与过氧化氢酶活性均呈现先增后减的趋势,其中以结荚期较高。采样点与土壤脲酶、蔗糖酶活性呈显著线性相关,3种土壤酶之间的相关性也都达到了显著相关。     

基于CSLE模型的天山北坡西白杨沟流域土壤侵蚀定量评价

[目的]定量评价天山北坡西白杨沟流域水土流失土壤侵蚀状况,分析其分布特征,为区域水土保持以及生态环境建设提供科学依据。[方法]以新疆维吾尔自治区乌鲁木齐县西白杨沟流域为研究区,采用样地调查与地理信息系统(GIS)、遥感(RS)技术相结合方法和CSLE模型,对西白杨沟流域进行土壤水力侵蚀评价及侵蚀强度空间分布分析。[结果]天山北坡西白杨沟流域平均土壤侵蚀模数748.91 t/(km~2·a)。地形对土壤侵蚀强度影响明显,在坡度20°～40°区域,土壤侵蚀模数最高,为1 127.22～1 229.62 t/(km~2·a)。缓坡(20°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈正效应,而在陡坡(40°～70°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈负效应。土壤侵蚀主要发生在南坡、东南坡和东坡;不同土地利用方式对土壤水力侵蚀程度影响不同,表现为:呈灌木林地[1 709.80 t/(km~2·a)]有林地[1 389.40 t/(km~2·a)]天然牧草地[605.20 t/(km~2·a)]人工牧草地[334.71 t/(km~2·a)]水浇地[113.69 t/(km~2·a)]的趋势。[结论]土壤侵蚀强度总体以微度和轻度为主,强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀主要分布在流域的中下游和下游;天山北坡西白杨沟流域侵蚀强度的空间分布与地形、土地利用、土壤性质联系紧密。     

基于CSLE模型的陕北纸坊沟流域土壤侵蚀评价

[目的]对陕北纸坊沟流域土壤侵蚀状况进行评价,为该流域不合理土地利用方式的调整和优化以及水土流失治理措施的合理布设提供科学依据。[方法]以陕西省安塞县纸坊沟流域为研究区,基于ArcGIS技术,利用2005—2016年纸坊沟流域水文站月降雨量数据、DEM数据、土壤类型数据和土地利用数据,率定中国土壤流失方程(CSLE)的相关参数,计算研究区的土壤侵蚀强度,对土地利用变化与坡度和土壤侵蚀强度之间的关系进行分析。[结果](1)研究区内不同坡度带上的土壤侵蚀强度差异较大,15°～25°左右的坡耕地是土壤侵蚀的敏感部位。(2)纸坊沟流域内土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和草地面积不断增加。该区域实施退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度整体呈现改善趋势;土地利用变化与土壤侵蚀强度具有密切联系,表现为耕地的土壤侵蚀强度较强,林地和草地侵蚀强度相对较弱,说明增加林地和草地面积,减少耕地面积,能够显著减弱土壤侵蚀。[结论]研究区内土壤侵蚀空间分布受土地利用方式和坡度制约,该区今后水土流失治理的重点区域是15°～25°左右的坡耕地。     

基于RUSLE模型的湟水流域土壤侵蚀时空变化

研究黄河上游土壤侵蚀的时空变化对于维持黄河上游生态系统服务功能、保护黄河上游水塔具有重要意义。以黄河上游典型区域湟水流域为研究区,采用RUSLE模型定量评估了该流域2000—2015年土壤侵蚀的时空变化特征,并分析了有无梯田措施下土壤侵蚀的空间变化,从而量化了梯田建设对防治坡面土壤侵蚀的影响。结果表明:2000—2015年,湟水流域的土壤侵蚀强度整体呈现减小趋势,侵蚀模数由1 183 t/(km~2·a)降低至940 t/(km~2·a),减少幅度为20.54%。不同土地利用类型以及不同坡度下的土壤侵蚀强度均有所降低,其中耕地上的减幅最大为20.58%。15°～20°坡度区间的侵蚀模数减幅最显著,为23.11%。通过有无梯田措施情景模拟发现,湟水流域2015年土壤侵蚀模数由940 t/(km~2·a)降低至有梯田的837 t/(km~2·a),减少11.00%。研究结果可为流域的水土流失防治和生态环境保护提供科学依据。     

内蒙古十大孔兑西柳沟流域土壤侵蚀及水土保持措施调查

[目的]内蒙古十大孔兑地区属黄河中上游多沙粗沙区和生态脆弱区,对该区典型流域西柳沟的土壤侵蚀进行实地调查,分析流域土壤侵蚀特征及成因,为该区水土流失防治提供科学依据。[方法]于2022年9月19—26日和2023年6月21—26日沿X640解柴线(解家营—柴沟堡)和G109京拉线(北京—拉萨)2条公路分别布设15个调查点和14个集水区,对调查点及集水区植被、土壤、土壤侵蚀特征和水土保持措施等进行调查。[结果]流域内草地片蚀较为严重,耕地侵蚀不严重,沟谷内裸地风蚀较为严重。上游黄土高原丘陵区沟蚀严重,且溯源侵蚀、下切侵蚀及沟岸扩张未停止,伴随较为严重的重力侵蚀。中游风沙区以风水复合侵蚀为主,大幅增加了流域的产沙总量。流域内道路建设及边坡开挖等人为扰动进一步加剧了侵蚀风险。径流泥沙含量测定结果验证了流域泥沙的主要来源为上游地区。流域内水土保持措施以植被措施及工程措施为主,虽已起到一定水土保持作用,但由于形式单一而未能发挥理想效果。[结论]西柳沟短历时高强度的降雨特点叠加下层砒砂岩土壤条件共同加剧了该区土壤侵蚀,经济发展压力下的人类活动扰动加剧了生态风险,当地政府亟需持续增加水土保持投入,提...     

基于GIS的东苕溪典型小流域土壤侵蚀风险评估

基于GIS信息平台,采用土壤流失评估模型（USLE）对东苕溪典型小流域的土壤侵蚀强度进行估算评价,识别了土壤流失关键源区。结果表明：东苕溪典型小流域土壤侵蚀量在时间上与降雨量有较好的相关性（r=0.730,P〈0.05）,侵蚀方式以水力侵蚀为主;年均土壤侵蚀模数为2347t·km-2,属轻度强度侵蚀,土壤侵蚀强度呈现南北两端高,中部地区低的趋势;不同土地利用类型土壤侵蚀强度差异显著,年均侵蚀模数城镇用地〉农村生活用地〉耕地〉林地〉园地;中度及强度侵蚀区主要发生在陡坡带及7°～12°的耕地,极强度及剧烈侵蚀区主要集中在坡度大于12°的耕地、城镇用地及农村用地。     

南方红壤丘陵区土壤侵蚀-沉积作用对土壤酶活性的影响

土壤酶与土壤矿质营养元素循环、能量转移等密切相关。明确土壤酶对土壤侵蚀—沉积作用的响应机制,有助于进一步把握土壤侵蚀在全球碳循环中的作用。通过分析湘中红壤丘陵区松林坡面侵蚀区及沉积区土壤酶活性的变化特征,揭示了酶活性与土壤主要养分因子之间的关系,并在此基础上深入探讨了土壤侵蚀—沉积作用对土壤酶活性的影响。结果表明:沉积区绝大多数土层土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、全氮(total nitrogen,TN)、可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、脲酶、酸性磷酸酶及过氧化氢酶活性均要显著高于侵蚀区。土壤沉积作用明显提高了土壤养分含量及酶活性。其次,侵蚀区与沉积区土壤养分含量及酶活性差异在侵蚀干扰较为严重的表层(0~30 cm)土壤表现较为明显,随着土壤深度的增加差异逐渐减小。侵蚀区与沉积区SOC、TN、DOC及酶活性均随土壤深度的增加呈现总体下降的趋势。相关性分析表明,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶之间及其与SOC、TN、DOC之间均存在极显著正相关关系(p0.01)。此外,偏冗余分析结果进一步表明SOC是解释土壤酶活性动态变化的主要因子,其解释量达7.5%,侵蚀诱导SOC在坡面的再分布是影响土壤酶活性的重要途径之一。     

中国四川盆地地区侵蚀斜坡土壤酶活性研究

Determining how soil erosion affects enzyme activity may enhance our understanding of soil degradation on eroded agricultural landscapes. This study assessed the changes in enzyme activity with slope position and erosion type by selecting water and tillage erosion-dominated slopes and performing analyses using the ¹³⁷Cs technique. The ¹³⁷Cs data revealed that soil loss occurred in the upper section of the two eroded slope types, while soil accumulation occurred in the lower section. The invertase activity increased downslope and exhibited a pattern similar to the ¹³⁷Cs data. The spatial patterns of urease and alkaline phosphatase activities were similar to the ¹³⁷Cs inventories on the water and tillage erosion-dominated slopes, respectively. On both the eroded slope types, the invertase activity and soil organic carbon content were correlated, but no correlation was observed between the alkaline phosphatase activity and total phosphorus content. Nevertheless, the urease activity was correlated with the total nitrogen content only on the water erosion-dominated slopes. The enzyme activity-to-microbial biomass carbon ratios indicated high activities of invertase and urease but low activity of phosphatase on the water erosion-dominated slopes compared with the tillage erosion-dominated slopes. Both the invertase activity and the invertase activity-to-microbial biomass carbon ratio varied with the slope position. Changes in the urease activity-to-microbial biomass carbon ratio were significantly affected by the erosion type. These suggested that the dynamics of the invertase activity were linked to soil redistribution on the two eroded slope types, whereas the dynamics of the urease and alkaline phosphatase activities were associated with soil redistribution only on the water or tillage erosion-dominated slopes, respectively. The erosion type had an obvious effect on the activities of invertase, urease and alkaline phosphatase. Soil redistribution might influence the involvement of urease in the N cycle and alkaline phosphatase in the P cycle. Thus, enzyme activity-to-microbial biomass ratios may be used to better evaluate microbiological activity in eroded soils.