紫色土崩解特性对容重和含水率的响应特征

以紫色土为研究对象,通过室内重塑土试验,采用多元回归方程和曲面响应等分析方法,研究容重和含水率对紫色土崩解特性的影响。结果表明:(1)在相同容重下,崩解量随着含水率的增加而减小,不同含水率的土样崩解时间有所不同;土样完全崩解时间总体上随着含水率的增加而延长,且崩解量主要集中在崩解阶段前3 min。(2)在相同含水率下,崩解量随着容重的增加而减小,土样完全崩解时间总体上随容重的增大而延长,且崩解量主要集中在前4 min。(3)在相同容重和含水率下,土样崩解速率均随着容重和含水率的增大而减小;较之容重,含水率对崩解速率的影响较大。容重和含水率的交互作用对崩解速率影响显著,即随着容重和含水率的增加,土样崩解速率减小。研究成果为紫色土的侵蚀防治提供了参考。     

三峡库区紫色土的碎石分布特征

碎石含量高是紫色土的重要特征之一,但有关紫色土坡面碎石分布特征的报道却不多见。为了弄清楚碎石在紫色土中的空间分布规律,在选取的坡面断面上(含相对较陡坡和相对较缓坡两个坡面),从坡顶至坡脚布置采样点,开挖土壤剖面,分层取样测定不同坡位不同土层的碎石含量和碎石粒径。研究结果表明:(1)紫色土的碎石含量集中分布在40%以下,且以小碎石(5~20 mm)和中碎石(20~76 mm)为主;(2)随着土层加深,中碎石和大碎石(76~250 mm)含量增加,小碎石含量变化不大,总碎石含量和碎石等效粒径随着土层的加深而提高;(3)在较陡坡面上,碎石含量和碎石等效粒径从坡脚至坡顶逐渐减小,而在缓坡面上,碎石含量从坡脚至坡顶逐渐增加。山区紫色土坡面碎石分布在土层垂直方向上主要受土壤发生过程制约,土层深度对碎石含量和碎石粒径配比有显著影响,在坡面方向,碎石的分布由控制颗粒搬运的侵蚀作用力或重力作用力决定。     

三峡库区高砾石含量紫色土优先流形态特征

以三峡库区王家桥小流域林地、耕地和园地为研究对象,结合染色示踪技术,利用图像处理软件技术,通过计算优先流形态特征参数,分析3种土地利用类型下高砾石含量紫色土的优先流形态发育特征。结果表明:砾石平均含量表现为园地林地耕地,土壤大孔隙平均半径随着深度的增加而减小。林地优先流运动深度可达60cm,剖面染色区域呈现明显的不规则性,耕地染色深度集中在0—15cm土层,染色区域分布均匀,但染色面积小,且存在大量的侧向流,园地染色范围广,优先路径连通性好。染色路径数表现为园地林地耕地,说明园地优先流发育较活跃,优先路径分化程度较高,染色路径宽度20mm的染色路径数量分布特征与染色路径总数分布特征相近,是紫色土壤中流染色路径的主要组成部分,壤中流类型主要为低相互作用大孔隙流。砾石和大孔隙特征共同影响土壤水分运动过程。     

碎石含量对三峡库区坡耕地土壤氮磷流失特征的影响

坡耕地是三峡库区水土流失的主要来源,导致土壤养分的损失,严重影响库区生态环境建设与社会经济可持续发展。库区坡耕地土壤浅薄化和砾质化特征明显,但目前对含碎石坡耕地土壤侵蚀和养分流失特征的研究尚不多见。该研究通过设置3个降雨梯度（60、90、120 mm/h）和4种碎石含量（0、10%、20%、30%）,开展人工模拟降雨试验,分析各试验条件下含碎石土壤产流产沙和氮磷流失特征。结果表明：1）碎石主要通过改变土壤结构以增大产流产沙量来促进氮磷流失,而对相应流失速率与流失浓度的变化规律影响较小,不同碎石含量下泥沙产量的变异系数更高,且泥沙中不同碎石含量下的氮磷流失量显著性差异更强（P<0.05）;2）泥沙中累计磷流失量略微大于氮流失量,有效磷几乎不随泥沙流失,有效氮约占全氮流失量的15%;径流中氮素流失量几乎为磷素的10倍且以有效氮为主,占总氮流失量的75%,有效磷占总磷流失量的25%;3）不同碎石含量下有效氮流失规律大致相同,径流中硝态氮约占有效氮流失量的70%,而泥沙中则以铵态氮为主,约占65%;4）不同碎石含量下土壤中氮磷元素均以随侵蚀产沙流失为主,累计产沙量与氮磷元素随侵蚀产沙流失...     

桑树根系对紫色土土壤抗剪强度的影响

在重庆市忠县石宝镇选择桑树林地,每隔10 cm分层采集土壤样品,分离桑树根系与土壤,利用根系分析系统WinRHIZO分析根系的长度、体积和表面积等指标,同时测定紫色土土壤抗剪强度、紧实度、水分含量和容重等指标,利用逐步回归分析从形态学角度评价桑树根系对紫色土土壤抗剪强度的影响。结果表明:桑树根系根长密度总体上随土壤深度的增加而减少,中根及小根根体积密度随土壤深度的增加而增加,细根及极细根表面积密度则随土壤深度增加而减少;桑树林地土壤抗剪强度总体上随土壤深度的增加而增加,10—40 cm层林地土壤抗剪强度显著高于同层对照;紫色土土壤抗剪强度增加值主要来源于桑树平均根体积密度和土壤水分增加值的贡献,且前者是主要贡献者,桑树根系可以有效提高紫色土土壤抗剪强度。     

堆积碎石土中细小黏粒的细观孔隙特征

孔隙特征(多孔性、变异性、复杂性)对雨水入渗的具有重要影响。应用图像处理技术对具有级配代表性的湖南省湘潭市昭山区某堆积碎石土斜坡中细小黏粒的细观孔隙特征进行了试验研究。研究结果表明,相同质量的细小黏粒土体的孔隙度与含水率存在二次曲线关系,试验土体在含水率为10.41%时压实性最好;孔隙数目、孔隙复杂度以及孔隙变异度随着含水率的增加而减小,表明含水率越小孔隙的扭曲程度越高,孔隙就越复杂,且孔隙数含量越多,越有利于表层雨水下渗;不同含水率下孔隙定向角在10°~20°,50°~60°,100°~110°,140°~150°这4个方位上分布相对密集,且含水率越小,孔隙定向性相对较明显;孔隙定向角分布具有辐射状,含水率为15%时最为明显,有利于水分的水平渗透迁移。     

土壤容重和含水率对紫色土坡耕地耕层抗剪强度的影响

土壤抗剪强度既可评价土壤侵蚀敏感性,也是反映耕层土壤耕作性能的重要参数。不同剪切方式下土壤抗剪强度指标存在一定差异,以紫色土坡耕地耕层土壤为研究对象,采用室内重塑土三轴及直剪试验方法,研究容重和含水率对紫色土坡耕地耕层土壤抗剪强度的影响,并分析了2种试验方法的差异性。结果表明:(1)紫色土坡耕地耕层土壤黏聚力(c)总体随容重(ρd)增大而增加,随含水率(w)增加而减小,三轴及直剪试验条件下黏聚力最大值均出现在容重1.4 g/cm^3、含水率10%水平下,分别为32.33,21.78 kPa。耕层土壤内摩擦角(φ)随容重增加而增大,随含水率增大而减小,三轴及直剪试验条件下内摩擦角最大值均出现在容重1.4 g/cm^3、含水率10%水平下,分别为22.67°,29.11°。(2)在同一围压下,耕层土壤最大主应力差随容重增加而增大,随含水率增加而减小;在同一容重和含水率水平下,耕层土壤的最大主应力差随着围压升高而增大。(3)耕层土壤容重、含水率的交互作用对黏聚力和内摩擦角影响显著(P<0.05),对坡耕地耕层土壤抗剪强度抵抗侵蚀作用的最优土壤容重-含水率条件为1.4 g/cm^3—10%。(4)不同剪切方式影响了土体抗剪强度指标,耕层土壤黏聚力在三轴试验条件下大于或接近直剪试验结果,而土壤内摩擦角则明显小于直剪试验结果,这主要与两种剪切试验原理差异有关。     

三峡库区紫色土坡地土壤粗骨沙化和酸化特征

土壤侵蚀是三峡库区紫色土坡地土壤退化的主因,并由此造成土壤粗骨沙化和酸化。利用土地特性系列比较法,通过野外调查和室内分析相结合,研究了三峡库区紫色土坡地土壤退化特征,结果表明:(1)与未退化样地相比,不同利用方式和不同坡度段土壤粗化现象明显,表明它们存在不同程度的侵蚀退化。各土地利用类型pH值均有所减少,表征该研究区紫色土向酸性方向发展,特别是园地和菜地。(2)不同利用方式下土壤沙化程度由高到低的顺序是:荒地>建设用地>耕地>草地>林地>菜地>园地。(3)不同坡度段紫色土坡地土壤沙化程度基本随坡度的增加而增大,但>30°坡度段土壤沙化最轻。(4)不同利用方式和不同坡度段土壤粘粒、有机质、全N、碱解氮、全P、速效P、全K、速效K、阳离子交换量、pH值及微量元素之间存在着明显的相关性。     

三峡库区农业非点源污染的区域特征及研究进展

三峡库区水环境质量是国内外普遍关注的焦点之一.三峡库区大小河流众多,在水库蓄水过程中,形成的库湾范围较广.据以往的研究成果,即使在工程正常运行后,这些水域在以后阶段的蓄水过程中,会面临局部富营养化问题,其中非点源污染已经成为威胁库区水质的主要原因.受到地域本身自然背景和人文因素的影响,其农业非点源特征具有明显的区域性....     

三峡水库消落带植被重建途径及其固土护岸效应

三峡水库蓄水运行后将出现一个落差达30 m的消落带,由于库水涨落和水文地质条件改变,导致其植被破坏,土壤裸露,在降水、库水位周期性地涨落和波浪的作用下,土壤侵蚀强烈,如何重建消落带植被成为广泛关注的热点问题。通过系统总结三峡水库消落带植被重建的科研实践及经验,提出了消落带植被重建的基本思路和途径,并利用侵蚀针定位观测方法,对比分析了不同植被重建途径下的固土护岸效应。结果表明,人工种植草地和自然恢复草地较其对照分别减少了土壤侵蚀74%和55%,显示出极显著的控制土壤侵蚀的效应。而表层土壤受人为扰动强烈的传统耕作耕地土壤侵蚀强度相较于对照高11%。     

农田土壤紧实度和容重空间变异性研究

为了揭示长期人为管理与利用过程对于土壤质量的作用与影响,本试验研究了陕西关中地区旱地农田土壤紧实度和容重空间变异特征。研究结果表明:在水平方向上土壤紧实度和容重具有中等变异强度,土壤紧实度和容重以村庄为中心向外逐渐增大;在垂直方向上土壤紧实度和容重同样存在明显的变异性。进一步分析表明,土壤紧实化的水平空间变异特征是人为长期采用就近原则进行有机培肥,对土壤质量产生的作用与影响;而垂直剖面上的差异性则是多年旋耕产生的结果。所以,加强土壤培肥,改善现行耕作制度显得极为重要。     

砾石含量对土壤可蚀性因子估算的影响研究

砾石（>2 mm）是土壤组成部分之一,其含量对侵蚀产沙有重要影响。在土壤可蚀性因子（K）计算中充分考虑砾石含量的影响,计算所得土壤可蚀性因子会更加准确。利用30弧秒分辨率土壤砾石含量和土壤质地等级等数据,利用文献报道的砾石含量与土壤渗透性和土壤侵蚀关系估算方法,在全球范围内分析估算砾石含量对土壤可蚀性因子的影响。结果表明,（1）土壤剖面中砾石的存在,通过降低土壤入渗速率（土壤渗透性等级增加5.68%）、增加地表径流而使土壤侵蚀增加,进而使全球土壤可蚀性因子增加4.43%;砾石覆盖通过保护土壤免遭雨滴打击和径流冲刷减少侵蚀,在山地、荒漠（沙漠和戈壁）地区,这一影响会使土壤可蚀性值减小约18.7%。考虑土壤剖面砾石含量和表面砾石覆盖综合影响时,土壤可蚀性因子降低5.52%。（2）以砾石影响为主的地区,占全球62.7%,土壤可蚀性因子可降低0.0091( t?hm2?h)?( hm-2?MJ-1?mm-1);以剖面砾石影响为主的地区,占全球的31.1%,土壤可蚀性因子增加0.0019( t?hm2?h)?( hm-2?MJ-1?mm-1)。（3）剖面和表面砾石共同作用使6个样区土壤流失速率减少约11.8%。因此,剖面砾石的存在会增加土壤可蚀性,而表面砾石覆盖会减少土壤可蚀性,综合影响使土壤侵蚀降低。在区域土壤可蚀性制图研究中,应考虑这两个方面的影响,进而提高土壤可蚀性因子的制图精度。     

容重对不同有机质含量土壤水分入渗特性的影响

通过不同有机质含量的土壤入渗试验,分析有机质含量及容重对土壤水分入渗特性的影响.结果表明:容重对质地相同而有机质含量不同的土壤表现出不同的影响程度,对高有机质含量的土壤影响显著,有机质含量高的土壤在容重递增的过程中,土壤累积入渗量、湿润深度显著下降,稳定入渗率以乘幂形式迅速下降;有机质含量较低的土壤,容重增加对土壤入渗过程影响相对较小,容重增加时,其累积入渗量、入渗率、湿润深度也有不同程度的减小,但其减小的幅度范围较小,稳定入渗率呈平缓线性降低.采用Green-Ampt模型与Philip模型模拟不同容重及有机质含量的土壤饱和导水率结果与实测值吻合较好.     

棕壤与褐土击实容重对含水量的响应

土壤在农业机械或者夯实压力下,容重会发生变化,其变化的程度受到土壤含水量的影响。为揭示棕壤与褐土受力后容重变化对含水量的响应特征,对土壤在不同的含水量下进行击实试验。结果表明:随着击实能量的增大,棕壤容重迅速增大后趋于稳定,而褐土容重达到稳定状态较慢。两种土壤容重随含水量的变化,因击实次数不同而具有差异性。棕壤容重随含水量增加,总体呈先增大后小幅度减小趋势,但在较低击实次数下,含水量为88.3 g/kg时容重略微减小;褐土容重在击实次数较低时,随土壤含水量增加呈先减小后增大趋势,而在击实次数较高时,呈先减小后增大而后又减小趋势,在含水量136.5 g/kg时出现最大值。含水量与击实能量对土壤击实容重的影响存在差异。在耕作条件(容重≤1.6 g/cm~3)和工程条件(容重1.6g/cm~3)下,影响棕壤击实容重的最主要因素分别为含水量和击实次数,而影响褐土击实容重的最主要因素均为击实次数。在耕作条件下,棕壤击实容重在较低含水量(50 g/kg)下数值较低,且随击实次数增多,容重变化较小;褐土的较小容重出现在较低击实能量范围内(90 kJ/m~3),且受含水量的影响较小。在工程条件下,当棕壤与褐土的含水量为150 g/kg左右时,获得较大容重所需的击实能量最低。     

地表砾石对降雨径流及土壤侵蚀的影响

山区土壤表层常有大量砾石覆盖,地表砾石覆盖会对降雨入渗产生影响,从而影响径流和土壤侵蚀。利用人工降雨试验来评价北京山区普通褐土上不同砾石覆盖度对径流和土壤侵蚀的影响。试验降雨强度为30,67,92mm/h,土盘(1m×0.5m)坡度为20°,砾石覆盖度为0,5%,10%,20%,40%和60%。研究结果表明:对试验土壤,径流量随砾石覆盖度增加呈线性减小。水流流速和土壤侵蚀量随砾石覆盖度的增加呈负指数递减。降雨强度对径流量和土壤侵蚀量与砾石覆盖度之间的关系不存在影响。研究结果可为北京山区的土壤侵蚀预报提供数据基础。     

黄土区不同土层土壤容重空间变异与模拟

容重(ρ_b)是土壤最基本物理性质之一,是衡量土壤质量和生产力的重要指标,也是土壤碳氮贮量估算的重要参数。为探明黄土区不同土层ρ_b的分布特征并建立预测模型,在黄土区布设243个样点,获取0～10、10～20和20～40 cm土壤ρ_b及环境因子,采用经典统计学与地统计学方法,分析了不同土层ρ_b的空间变异特征,并利用逐步回归和传递函数方程对ρ_b的空间分布进行了模拟。结果表明:黄土区不同土层ρ_b均为中等程度变异,ρ_b随土层深度的增加而增大。不同土层农地ρ_b最大,其次为林地和草地。0～10、10～20和20～40 cm土壤ρ_b半方差函数最佳拟合模型分别为指数模型、指数模型和球状模型,变程为22～780km。粉粒含量、坡度、海拔、多年平均降水量、气温、干燥度和土地利用是影响区域尺度黄土区ρ_b空间分布的重要因素,基于相关因子建立的传递函数模型可以解释0～40cm深度ρ_b变异的38%～52%,且预测效果优于逐步回归方程,可用于田间条件下ρ_b空间分布特征的预测。