造林整地工程对人工幼林系统径流输移的影响

 为探讨造林整地工程对人工幼林系统坡面水沙输移中的作用及程度,从产流、汇流的机制与理论模型出发,对旱区人工幼林系统地表径流调控的关键途径进行了分析。结果表明,在降雨特性、地形、土壤3大影响坡面产流、汇流的因素中,地形因素是人工调控的关键。在当前技术、经济条件下,通过造林整地,改变微集水区坡长、坡度乃至坡形,是最简单而有效的人工调控手段。对20个不同整地方式人工幼林地田间径流小区和未整地空白对照径流小区的观测表明,鱼鳞坑、水平沟、反坡梯田3种造林整地工程,虽可有效地削减径流向系统外部环境的输移,但其调控径流能力远未达到工程设计要求,其地表径流输移的削减率,在39.92%～65.11%之间,削减率与集水坡长成反相关,3种整地方式中,以反坡梯田整地的削减率最大。造林整地径流小区与传统直线型坡面径流小区对比观测,难以揭示整地对微区坡面产流影响的实质;造林整地工程设计中所期望的拦泥蓄水作用,则因忽略了含沙径流入渗、整地对微区地形与产流、产沙的影响等而被大幅削弱。     

黄土丘陵沟壑区鱼鳞坑雨季土壤水分状况

在黄土高原半干旱地区,降水是限制植被生长的主要限制因子。鱼鳞坑作为一种集水措施在人工造林中被普及推广。为研究鱼鳞坑雨季的集水功能,对样地鱼鳞坑内部、上部及侧面坡面典型部位的土壤水分进行了连续性监测,结果显示：7—8月,鱼鳞坑内的平均土壤含水量维持在低于鱼鳞坑外部坡面的水平;鱼鳞坑内20～40 cm土层是土壤水分的主要利用层,鱼鳞坑的集雨效果表现在40～60 cm土层上;单个鱼鳞坑的集雨效果存在差异性,这种差异性主要表现在有径流产生的降雨期。单个鱼鳞坑的集雨效果受鱼鳞坑的布置模式、施工工艺等因素的影响。     

干旱半干旱区径流调控造林技术研究

干旱半干旱区降水少 ,土壤水分亏缺 ,林木成活率低、保存率低、生长缓慢。径流调控造林技术以林木降水资源环境容量为基础 ,通过降水空间调控 ,改善林木土壤局部供水环境 ,以促进林木生长。据研究 ,在年降水量约 40 0mm的定西县 ,年降水保证率 75 %时 ,乔木密度保持在 40 0～ 160 0株 /hm2 、灌木密度保持在 70 0～ 190 0株 /hm2 能维持林木正常生长。据此进行了隔坡水平阶、水平沟、聚流水平坑、燕尾式鱼鳞坑等径流聚集工程布设优化设计 ,造林成活率和生长量显著提高。     

董志塬坡面造林地土壤水分及树种适应性研究

针对董志塬区造林成活率低、保存率低等问题,结合水保大项目区林草建设实践,选取南小河沟林草大断面及典型流域造林点对其土壤含水量、土壤理化性状、林木生长量、林分密度等进行了观测调查,结果表明:林草大断面0~80cm土层土壤含水量阴坡阳坡,土壤有机质和氮、磷、钾等养分含量总体上阴坡阳坡,同坡面有机质含量坡上位坡中位坡下位,土壤容重阳坡明显高于阴坡;同一立地条件下,造林密度影响土壤含水量,密度过高的林分土壤含水量减少。     

半干旱区不同整地方式与灌草配置对土壤水分的影响

 采用工程与生物措施相结合的方法,在黄土丘陵半干旱区进行柠条灌木林的建设与土壤水分过耗及调控恢复的定位试验研究。结果表明:生物调控最佳立体配置模式水平阶整地为柠条-披碱草、柠条-草木樨、柠条-芨芨草类型;水平沟整地为柠条-芨芨草、柠条-草木樨类型;鱼鳞坑整地为柠条-草木樨、柠条-芨芨草、柠条-本氏针茅类型。水平阶整地0～500cm土层的土壤含水量比对照提高1.6％～5.0％;水平沟整地提高1.5％～3.0％;鱼鳞坑整地提高1.1％～2.7％。工程整地栽植5年、10年、15年的柠条灌木林0～500cm土层的土壤储水量年生长初期分别比对照提高了82.84mm、56.63mm、210.66mm,年生长终期增加了15.96mm、67.64mm。50.36mm。灌、草生物量分别比对照提高97.09％～104.9％和320％～650％。     

坡面水保措施下土壤水分特征及对坡体稳定性的作用

为掌握不同水保措施下土壤含水率分布规律和土壤含水率对土壤抗剪强度影响程度的差异性,对上辛庄水保科技示范园的水平条和鱼鳞坑措施径流小区和裸土对照小区的不同土层深度的土壤含水率和土壤抗剪强度展开实验,结合当地的气候、地质、土壤和水文条件,研究了0~100 cm土壤深度下不同水保措施下的土壤质量含水率空间分布特征及其对土壤抗剪强度的影响。研究结果表明,坡面含水率总体上下坡大于上坡;对于不同坡面的相同坡位处,土壤含水率差异较小,水平条坡面鱼鳞坑坡面对照坡面。结合原状土和重塑土的抗剪强度实验可知,在土壤容重=1.04 g cm-3、含水率为7%~16%的范围内,抗剪强度随着含水率的增加先增加再减少。在此条件下,含水率对抗剪强度的影响主要是通过影响土壤的黏聚力来改变抗剪强度,对内摩擦角的影响较小。结果表明,采取水平条措施的坡面蓄水能力比鱼鳞坑坡面和对照坡面强,有较好的水保效益;在含水率低于16%的情况下,相对于采取水平条措施和鱼鳞坑措施的坡面,裸土坡面容易受破坏,坡体内部的潜在失稳风险较大。     

太行山困难立地连翘抗旱造林技术研究

在太行山困难立地利用不同整地模式对连翘抗旱造林,主要采取截杆、冬季整地垒砌鱼鳞坑(120 cm×60 cm×40 cm)春季栽植、春季整地挖小穴(40 cm×40 cm×40 cm)随挖随栽的造林方式、施加保水剂、覆盖可降解的地膜覆盖等措施。结果表明,太行山困难立地栽植连翘采取截杆造林、冬季石头垒砌鱼鳞坑整地并添加保水剂、覆盖可降解的地膜,造林成活率、保存率可高达100%,并且年生长量最大;造林立地条件较好,土层较厚,可采用连翘截杆、春季挖小坑、用保水剂、覆盖可降解的地膜造林。     

石灰岩山地不同整地方式对侧柏林土壤蓄水保土功能的影响

以新泰市汶南镇石灰岩山地洞山小流域上部采取水平阶整地、鱼鳞坑整地和穴状整地3种不同整地方式营造的6年生侧柏林为研究对象,以2012年10月采用样收获法测定枯落物蓄积量和灌草生物量,环刀浸水法测定土壤物理性状和土壤蓄水性能,单环定量加水法测定土壤入渗速率,标尺法测定土壤侵蚀量,研究不同整地方式对侧柏林土壤蓄水保土功能的影响。结果表明:1)水平阶整地的侧柏林土壤物理性状最好,土壤养分质量分数最高,鱼鳞坑整地次之,穴状整地最差,水平阶整地的土壤渗透速率最快,穴状整地最慢;2)水平阶整地的侧柏林林木生长量和枯落物层蓄积量均最大,穴状整地的最小;3)3种整地方式侧柏林的林下灌草生物量大小顺序依次为对照>穴状整地>鱼鳞坑整地>水平阶整地;4)与对照相比,水平阶整地侧柏林增加的土壤饱和贮水量最大,为117.69m3/hm2,其次为鱼鳞坑整地,为97.04 m3/hm2,穴状整地最小,为78.90 m3/hm2;5)与对照相比,水平阶整地减少的土壤侵蚀量最大,为39.161 t/(hm2.a),穴状整地的最小,为34.569 t/(hm2.a)。该研究为石灰岩退化山地山坡上部营造水土保持林选择整地方式提供了科学依据。     

半干旱区径流调控工程林草间作模式土壤水分及效益研究

为解决林地土壤干化问题,安定区退耕还林(草)工程实施了以隔坡水平阶为主体的径流调控工程。对隔坡水平阶不同部位2 m土层内土壤水分含量和不同植物措施的保存率、产出效益的调查分析表明,在退耕地实施的隔坡水平阶,大旱之年2 m土层内土壤含水率平均达到6.95%,其中产流区达到7.05%、蓄水区达到6.63%;侧柏林保存率达到92%,多年生紫花苜蓿鲜草产量达到22 417 kg/hm2。以径流调控工程为依托的退耕还林(草)工程实施后,全区森林覆盖率由9.8%提高到11.2%,林草覆盖率达到19.45%,取得了显著的生态、经济、社会效益。     

整地造林措施对强化降雨入渗和减沙的影响

采用却外人工降雨的方法，较系统地分析了高强度降雨条件下水平阶，鱼鳞坑整地造林措施强化降雨入渗，减少坡面产沙的过程。     

石灰岩山地不同整地组合对侧柏林蓄水保土功能的影响

以新泰市汶南镇洞山小流域石灰岩山地山坡上部采取6种整地组合营造的六年生侧柏林为研究对象,系统研究不同整地组合侧柏林的蓄水保土功能。结果表明:(1)6种整地组合侧柏林的林木保存率、林木生长量和枯落物层蓄积量以整地深度和面积最大的侧柏林的林木保存率和林木生长量最大,枯落物层蓄积量最多;林下灌草植被生物量随着林分郁闭度的减小而增加。枯落物分解后改善了土壤物理性状,增加了土壤孔隙度,减小了土壤容重,提高了土壤渗透速率,增加了土壤蓄水量。(2)6种整地组合侧柏林与对照相比减少的土壤侵蚀量以水平阶整地2最多,为39.161t/hm2,穴状整地1的较小,为34.153t/hm2。(3)对不同整地组合侧柏林的林分郁闭度、枯落物蓄积量、土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、土壤渗透速率、增加的土壤饱和贮水量、减少的土壤侵蚀量、灌草生物量、灌草盖度和有机质含量等进行方差分析,可知均存在显著差异,按各项指标得分相加得出蓄水保土效益,不同整地组合侧柏林的蓄水保土功能排序为水平阶整地2>鱼鳞坑整地2>水平阶整地1>鱼鳞坑整地1>穴状整地2>穴状整地1。     

宁夏南部山区坡地雨水资源化潜力及降水再分配研究

宁夏南部山区是雨养农业区,也是半干旱退化山区,提高降水资源的利用率,是该地区生态环境建设的必然途径,通过分析研究点的雨水资源量,当地缺水的最大问题是降雨的时空分布问题造成了大量的雨水资源流失.坡地改造拦蓄径流就地利用和径流资源的拦蓄储备是解决缺水问题的两种途径.分析了坡地径流资源的潜力,并对坡地改造后不同工程措施降雨再分配情况进行对比研究,土壤平均体积含水量88542整地＞鱼鳞坑整地＞自然坡面,88542工程整地比鱼鳞坑工程整地高12.1%,比无工程整地措施高20.8%,可以有效提高造林成活率.     

不同规格鱼鳞坑坡面侵蚀过程及特征研究

探究不同雨强下鱼鳞坑措施的坡面侵蚀规律及特征,对进一步明晰该措施的径流泥沙调控机制具有重要意义。该研究采用小区模拟降雨试验,研究3种雨强(40,70和100 mm/h)条件下2种规格鱼鳞坑坡面的蓄水保土效益及侵蚀过程,并探讨鱼鳞坑坡面水沙特征及其与细沟形态之间的关系。结果表明,鱼鳞坑的径流泥沙调控作用明显但也存在阈值,在措施被冲垮前,各处理减流效益和减沙效益分别为66.02%~82.20%和85.77%~91.91%;平均径流强度和输沙速率分别为平整坡面的18.87%~33.21%和10.04%~15.38%;当鱼鳞坑被冲垮后,坡面产流量和产沙量分别为平整坡面的1.00~1.22倍和1.39~3.53倍,其平均径流强度和输沙速率分别为鱼鳞坑冲垮前的4.60~7.46倍和13.70~16.75倍。鱼鳞坑坡面径流含沙率在措施冲垮前后的差异较大,水沙关系线性拟合的斜率在措施被冲垮前为0.020和0.035,而冲垮后斜率为0.205和0.231,同时坡面总产沙量和峰值产流产沙量与细沟形态显著相关。因此,鱼鳞坑措施对坡面产流产沙特征及形态的影响在其调控阈值前后有较大差异。研究可为鱼鳞坑坡面水土流失的研究可为区域水土保持措施配置及管理提供相应的依据。     

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。     

黄土高原不同规格鱼鳞坑土壤水分状况研究

鱼鳞坑是坡面水土保持的一项工程治理措施,同时又是一种坡面植树造林的整地方法。由于鱼鳞坑施工简单,在拦蓄地表径流,保持水土,促进林木生长等方面作用比较显著,因此得到广泛应用。为了研究不同规格鱼鳞坑的土壤水分变化,采用固定点监测方法对陕北黄土区4种规格的鱼鳞坑土壤水分进行了对比研究。结果表明,在半阳向陡坡和极陡坡上,4种规格鱼鳞坑土壤含水量表由大到小表现为：中规格〉大规格〉较小规格〉小规格〉对照,而在半阴向缓坡和阴向缓坡上,4种规格鱼鳞坑土壤含水量由大到小依次为：大规格〉中规格〉较小规格〉小规格〉对照。     

黄土高原沟壑区集水造林整地形式试验研究

按照水量平衡原理,采用对比研究方法,主要用年耗水量、土壤水分盈亏、土壤含水率、苗木成活率、苗木生长量、整地费用等指标对6种整地形式进行了研究。研究表明:菱形、V字形整地对山地园林建设、高耗水树种或高档苗木可选择使用,常规山地造林不宜选用;半圆形土堤从整地投入角度考虑不宜采用;等高埂整地可用于中档苗木造林和经济发展水平较高的地区;水平阶、鱼鳞坑可用于黄土高原山坡地常规造林整地。     

山东干旱瘠薄山地造林新技术试验

 在山东干旱瘠薄山地,应用平衡根系无纺布容器育苗、乔灌藤科学配置、鱼鳞坑整地、水平阶整地、梯田整地、灌草覆盖、保水剂和常规技术（穴状整地）8种造林技术,对9个树种的造林成活率、栽植初期新梢生长量和侧柏（Platycladus orientalis）苗造林成本进行比较分析。结果表明:应用平衡根系无纺布容器育苗等7种技术与常规技术（穴状整地,对照）相比较,9个树种的平均成活率提高2.612.7百分点,栽植当年平均新梢生长量增加5.936.3百分点,应用平衡根系无纺布容器育苗技术造林成本降低9.3百分点,其他6种技术比常规技术（穴状整地,对照）的造林成本增加6.2158.4百分点。应用平衡根系无纺布容器育苗作为新的造林技术,在8种造林技术中,不仅造林成活率最高,在造林之初的新梢生长量亦最大,而且造林成本最低。     

等高反坡阶对坡耕地产流产沙和氮磷迁移的作用研究

在云南抚仙湖尖山河典型小流域,建立标准径流场并挖设等高反坡阶,采用野外田间试验定点监测的方法,以烤烟坡耕地为研究对象,从水平和垂直两个方向研究2007-2008年氮磷的迁移特征.结果表明:(1)等高反坡阶作用下,坡耕地径流控制率和土壤侵蚀控制率分别为61.90％和77.40％,雨季地表径流产生次数减少18次,次降雨下径流控制率为71.27％,土壤侵蚀控制率为84.13％,等高反坡阶对土壤侵蚀量的控制效果较好;(2)地表径流总氮、硝态氮和总磷迁移通量控制率分别为51.04％,45.77％和57.40％,径流泥沙全氮迁移通量较原状坡面减少了81.10％,碱解氮迁移通量较原状坡面减少了90.93％,全磷迁移通量较原状坡面减少了92.37％,速效磷迁移通量较原状坡面减少了88.00％;(3)坡面0-110 cm内壤中流总氮浓度与土壤深度之间无显著关系,阶面0-200 cm内总氮浓度与土壤深度有明显的关系,0-50 cm等高反坡阶阶面总氮浓度明显增加,是原状坡面的1.03～2.19倍,壤中流总氮浓度在050 cm土层对等高反坡阶响应较高;等高反坡阶措施增加或者削减坡耕地氮磷含量,且在各土层深度间有差异.     

黄土区工程堆积体陡坡坡面径流调控工程措施的减沙效应

定量分析减少径流和改变水沙关系在泥沙调控中的不同作用,对于深刻理解径流调控措施的水土保持效益具有重要意义。以黄土区工程堆积体陡坡坡面(36°)为例,探讨了野外模拟径流冲刷试验条件下,不同工程措施及其组合调控坡面径流的水沙效应及其作用效率。结果表明:1)不同工程措施均能较好地调控坡面径流侵蚀过程,不同情形下的产流时间控制比为2～20,径流量控制比为0.45～0.78,产沙量控制比为0.20～0.59;平均含沙量控制比为0.38～0.79;2)减流控沙作用是工程措施调控坡面侵蚀产沙的主要原因,水沙关系调沙作用则受减流控沙作用的制约;3)水平阶类措施的水沙关系调沙量与减流控沙量呈线性正相关,当减流控沙量超过一定临界值时,水沙关系才开始发挥调沙作用;水平沟类措施的水沙关系调沙量与减流控沙量呈二次函数关系,水沙关系调沙量存在极大值;4)水平沟类措施调控泥沙的作用效率高于水平阶类措施,水平沟+鱼鳞坑的组合可很好地发挥减流控沙和水沙关系调沙作用的潜力(55%),使二者在较高的水平上维持相对平衡;因此,不同工程措施与组合的实际应用应以具体的水土保持效益和防治目标为布设依据。研究可为堆积体陡坡治理的工程措施优化提供理论参考。     

花岗岩红壤坡面工程措施初期的水土保持效果

在福建长汀花岗岩红壤的1个18°坡面,设置反坡台地、鱼鳞坑、水平沟和对照小区,通过实地观测和取样分析,研究比较了这3种坡面工程措施实施第2a的水土保持效果。3种坡面工程措施都有较好的坡面减流作用,水平沟效果最好,减流38.74%。3种措施减沙效果不稳定,反坡台地甚至增加了坡面产沙量,水平沟减沙效果最好,减沙16.32%。3种措施均改善了土壤机械组成,其中水平沟措施效果最为显著,反坡台地其次,鱼鳞坑效果不明显。3种措施均促进了坡面降水入渗,增加了0—8cm表土含水量,水平沟小区的8—15cm土层含水量最高,空间分布最均匀,反坡台地和鱼鳞坑改善水分入渗和涵蓄水分效果弱于水平沟措施。结果表明对花岗岩中陡坡面红壤,水平沟工程措施效果优于反坡台地和鱼鳞坑。