南方红壤试验小区乔灌草多年水土保持效应比较

不同植被水土保持效应的评估是水蚀区生态修复理论研究和管理决策的重要依据.基于我国南方典型水土流失区福建省长汀县河田镇2003-2010年葛藤、乳源木莲、胡枝子、百喜草、宽叶雀稗和对照共6个小区的逐月径流深度、土壤侵蚀量及对应的降雨数据,采用植被小区与对照小区的径流深度比值和土壤侵蚀量比值,研究不同植被小区的水土保持效应,并分析降雨对小区水土流失的影响.结果表明,由于植被结构以及根系和地表枯落物的差异,各植被的水土保持效应存在显著差异,植被的保水和保土效应均为葛藤和乳源木莲优于胡枝子和百喜草,而宽叶雀稗最差,各植被保水效应差异较保土效应差异更为明显.径流深度主要受降雨量的影响,不同植被小区径流深度与降雨量的线性关系方程决定系数(R2)均在0.9以上;而土壤侵蚀量与降雨量的线性关系方程决定系数(R2=0.3～0.8)则因各小区植被覆盖的不同存在较大差异.研究结果可为当地和相似地域的植被重建工作提供参考.     

基于主成分分析法的煤矸石山植被水土保持功能评价

运用主成分分析方法对抚顺西排土场植被水土保持功能进行评价,遴选植被冠层截留量、植被冠层高度,乔灌郁闭度、基部盖度、枯枝落叶层截留量、枯枝落叶层厚度和有效根密度7个指标建立评价体系.选取5种植被为研究对象,选择栽植后恢复3 a和恢复5 a的植被分别进行研究.对各植被水土保持功能指标进行计算和比较,运用SPSS 13.0统计软件得出各植被水土保持功能的综合值.结果为恢复3 a的植被水土保持功能排序为沙棘、紫穗槐、刺槐、小叶杨、油松;恢复5 a的植被水土保持功能排名为刺槐、沙棘、紫穗槐、小叶杨、油松.研究表明:灌木在植被恢复早期所具有的水土保持功能较好.随着恢复时间的增加,阔叶乔木的水土保持功能逐渐增强.建议煤矸石山生态修复中采取阔叶乔木和灌木混交的模式.     

10种藤本植物边坡水土保持效应研究

利用坡面人工径流小区,对比了10种藤本植物地的植被覆盖度、径流量、土壤侵蚀量和土壤抗蚀性能。结果表明,与裸地相比,藤本植物可以增加土壤的覆盖度,减少降水的径流量,减少土壤侵蚀量,其中以地枇杷、爬山虎、扶芳藤的效应最为明显;藤本植物还可以提高土壤的抗蚀性,其中地枇杷地崩解所需时间最长,有效根密度最大,水土保持效果最好。     

青藏高原柴达木盆地东部地区的土壤侵蚀现状调查

[目的] 开展柴达木盆地的土壤侵蚀现状调查研究,旨在为柴达木盆地土壤侵蚀防治和青藏高原环境治理提供科学依据。[方法] 考察组分别于2019,2020,2021年7月3次赴柴达木盆地,沿德令哈市、格尔木市、都兰县一带,对选取的77个样地内不同土地利用类型植被、土壤、侵蚀特征和水土保持措施进行了调查和分析。[结果] 柴达木盆地以风蚀为主,在作物生长季,耕地没有明显的风蚀现象,说明作物的水土保持效果显著。不同利用类型土地的平均土壤风蚀速率大小顺序为：沙地>耕地>撂荒地>灌草地;土壤侵蚀沟多出现于山前洪积扇和山坡上的灌草地,洪积扇上的沟蚀较为严重;植物沙堆分布广泛,种类多样,沙堆体积与植物冠幅相关性强,植物拦沙作用明显。同时,该区还存在部分耕地因灌溉系统管理不善而造成土壤侵蚀和地下水位上升大;种植枸杞的沙田管理不到位,水土保持措施不完善,水土保持投入不足等问题。[结论] 柴达木盆地土壤侵蚀类型复杂多样,需要在加强水土保持工作的同时,完善灌溉系统的维护,加强土壤盐渍化治理和沙田保育,切实保障柴达木盆地的土地资源可持续性。     

两种灌木根系对异质生长空间的适应分布特征

为探究灌木根系对异质空间的适应策略,以紫穗槐和胡枝子两种灌木为研究对象,采用盆栽控制生长空间的研究方法,以放置不同形状的木板在盆内模拟不同喀斯特异质空间条件(孔隙型、圆形裂缝型、条形裂缝型和孔隙+岩石阻挡型),研究了异质空间条件下两种灌木根系分布特征。结果表明:(1)异质空间条件下紫穗槐和胡枝子根系各项指标均高于均质空间,异质空间条件对根系生长有促进作用。不同植物受异质空间的影响程度不同,胡枝子在异质空间下的根系生物量显著高于均质空间。不同异质空间对根系生长的影响不同,紫穗槐和胡枝子根系均在孔隙型和圆形裂缝型两种空间条件下最为发达。(2)紫穗槐和胡枝子根生物量分布特征受异质空间影响。在异质空间下两种树种根生物量的垂直分布均集中分布在土层深度5—10 cm和15—20 cm范围内,水平分布均集中分布在距植株中心0—3 cm内。紫穗槐根系生物量的水平分布受异质空间具体形状影响较大,孔隙型空间和圆形裂缝型空间对其水平分布影响较为显著。(3)两种灌木对异质空间的适应策略不同,紫穗槐根系对异质空间的适应策略为寻找更多空间,而胡枝子根系对异质空间的适应策略为占据有限空间。综上,紫穗槐和胡枝子根系生长受空间影响,两种灌木根系对生长空间适应策略不同。     

黄土高原典型地区不同植被覆盖下坡面土壤侵蚀阈值研究

为了分析植被覆盖对黄土高原坡面水土流失的影响，量化土壤侵蚀的植被覆盖阈值，基于模拟降雨数据分析了植被覆盖对土壤侵蚀的作用机制，利用绥德、西峰、天水等黄土高原高原典型地区的野外径流小区定位观测资料，探讨了不同覆被类型下植被覆盖控制径流和土壤侵蚀的有效性，确定了不同覆被类型下植被覆盖调控径流和防治土壤侵蚀的植被覆盖下限阈值和上限阈值。结果表明：(1)植被覆盖度的提高增加了土壤入渗、减少了径流量、延缓了径流流速、增加了土壤抵抗侵蚀的能力。(2)坡面径流量随植被覆盖度呈幂函数或指数函数下降，土壤侵蚀量随植被覆盖度呈指数函数、幂函数或者对数函数下降。(3)总体而言，不同地区植被控制土壤侵蚀的下限阈值在20%～30%,上限阈值在50%～70%。(4)土壤质地、植被类型、甚至植被的根系特征对植被控制径流和土壤侵蚀的效益有重要影响。研究结果为黄土高原水土保持工作提供研究依据。     

沙质海岸不同植被梯度带的土壤蓄水功能

对胶南沿海沙质海岸5种植被梯度带下9种植被模式的水分物理性状及土壤蓄水功能进行了研究。结果表明:①随着从沿海至内陆的过渡,胶南沙质海岸带营造灌草带-基干林带-丘陵水土保持林-经济林带-农田林网模式的沿海防护林生态网络体系,对改善该地区的土壤水分物理性质起了积极作用,且土壤层蓄水性能均优于海边草甸。②对沙质海岸来说,沿灌草带、基干林带、丘陵水土保持林带、经济林带和农田林网5个不同的梯度带,土壤物理性状逐渐变好,渗透能力逐渐减弱,土壤层的蓄水能力逐渐增强。③各梯度带内,随着植被类型的不同,其土壤水分物理性状及土壤层蓄水功能表现出一定差异。紫穗槐 草本模式是灌草带值得推广的模式;刺槐是基干林带值得推广的树种;丘陵土保持林带配置应优先考虑以黑松 麻栎为主的针阔混交林模式。     

黄土丘陵沟壑区不同植被类型的水土保持功能及养分流失效应

对黄土丘陵沟壑区安塞水土保持试验站3种草本、3种灌木、3种乔木、1种农田共计10种植被类型径流小区进行径流和侵蚀泥沙观测,并分别分析其养分含量,研究黄土丘陵区不同植被类型水土保持功能及养分流失效应。结果表明,乔、灌、草植被类型的水土保持功能相对农田较好,在径流和土壤养分流失方面相对农田较少。因此,该地区要注意建设和恢复草、灌植被,使之尽快起到水土保持作用,近而减少土壤养分流失。     

植被叶面积指数与覆盖度定量表征红壤区土壤侵蚀关系的对比研究

选择较合理的植被指标,对提高植被水土保持效益评价精度具有重要理论与现实意义。本研究基于福建省长汀县河田镇12个土壤侵蚀试验小区2007年和2008年2 a的降雨、径流、泥沙数据及各小区的植被叶面积指数(LAI)、植被覆盖度(VFC)资料,利用对比与统计分析方法,研究了2种植被覆盖类型(纯马尾松林、马尾松林草)和不同覆盖度(80%、60%、45%、30%、15%和5%)的红壤水土流失特点,探讨了LAI与VFC定量表征水土流失关系的稳定性和可靠性。结果表明,与裸地小区比较,马尾松纯林覆盖一定程度上降低了土壤侵蚀模数,对径流的减少作用并不明显;而马尾松林草覆盖可显著减少25%左右的径流,土壤侵蚀模数减少也在90%以上,林草结合的植被覆盖结构具有更强的水土保持功能。以LAI表征2种植被覆盖类型的土壤侵蚀模数,均能达到显著水平(p0.05);而以VFC来表征土壤侵蚀模数,仅马尾松林草覆盖类型达到了显著水平。选择LAI表征土壤侵蚀模数来评价植被水土保持效益,将更为稳定和可靠。     

基于GIS的区域土壤侵蚀模型设计

区域土壤侵蚀模型是国家和区域土壤侵蚀调查、水土保持宏观规划的支持工具。借鉴国外区域土壤侵蚀模型,以DEM栅格为空间单元,对区域土壤侵蚀的单元模型进行定量表达,包括降雨、植被截留、入渗,微地形填洼等,并利用GIS功能完成径流传递和汇集部分的计算,建立了区域土壤侵蚀模型。所建立模型在延河流域的试运算,结果接近现实,能反映土壤侵蚀时空分布趋势。模型的建立可为水土保持的宏观决策提供支持。     

晋北丘陵风沙区不同植被恢复模式的水土保持效应

通过对山西右玉贾家窑阳坡退耕还林约20年后的4种植被恢复模式(自然恢复草地、油松林、柠条灌丛和油松—柠条林)土壤水分、理化性质、径流量和侵蚀量的测定,探讨了不同植被恢复模式的水土保持效应。结果表明:(1)4种植被恢复模式0—100cm土层土壤平均含水量无显著差异,油松林和自然恢复草地的土壤容重高于油松—柠条林和柠条灌丛,土壤总孔隙度的变化趋势与容重相反;(2)4种植被恢复模式0—20cm土层土壤粒度组成、pH、有机质、铵态氮和速效磷无显著差异,硝态氮和速效钾差异明显(P0.05);(3)4种植被恢复模式径流量没有明显差异,但土壤侵蚀量自然恢复草地和油松林显著高于柠条灌丛和油松—柠条林(P0.05);(4)覆盖度相似条件下,根系密度、近地表植被盖度和枯枝落叶层厚度是影响林草植被水土保持效应的主要因素。     

植被保持水土有效性研究进展

植被是防止水土流失的积极因素,也是土壤侵蚀预报研究中的重要因子。系统分析了国内外有关植被的冠层对降雨的截流作用以及对降雨侵蚀动力的影响,地表枯枝落叶层的水土保持作用、植被覆盖度与水土流失之间的关系和地下根系提高土壤抗冲性等方面的研究。旨在综合已有研究经验和成果,促进今后相关研究的发展。     

不同植被恢复措施下剖面根系与SOC的分布特征

根系是影响水土流失和土壤有机碳（SOC）变化的重要因素。在水土流失区,研究不同植被恢复措施下,根系生物量和土壤有机碳的分布特征对了解区域土壤碳循环具有重要意义。在水土流失严重的黄土丘陵沟壑区的燕沟小流域,选择地形条件类似的梁峁坡,采集了10种不同植被治理恢复措施下的剖面（0—100 cm）根系和土壤样品,研究了根系生物量和SOC在剖面的分布特征。结果显示:不同治理措施下的SOC呈现出灌木 > 乔木 > 灌草 > 草本的趋势,而根系生物量呈现出乔木 > 灌木 > 灌草 > 草本的趋势;SOC和细根生物量都随土层深度的增加呈对数递减趋势,但同一土层SOC和细根生物量的分布不一致,且根系比SOC的分布浅。     

人工龙须草与紫穗槐的水土保持效应

为解决豫西南丘陵坡地的水土流失问题,开展了种植龙须草、紫穗槐与次生植被的对比试验。结果表明,人工种植龙须草、紫穗槐改善了土壤的物理性状效果显著(p<0.05),使土壤容重分别降低了9.15%和10.56%,土壤总孔隙度分别增加了10.56%和12.28%;土壤非毛管孔隙度分别增加了38.64%和42.93%;土壤毛管孔隙度分别增加了4.78%和5.98%。种植龙须草、紫穗槐土壤蓄水保水能力提高显著(p<0.05),其中土壤毛管最大持水量分别增加了15.35%和18.49%,土壤饱和含水量分别增加了18.14%和19.57%,土壤饱和贮水量分别增加了4.10%和4.42%。人工种植龙须草、紫穗槐土壤的渗透率提高显著(p<0.05),其分别是次生植被的2.09倍和2.17倍。茎叶吸水率:龙须草>紫穗槐>次生植被。试验还表明,种植龙须草和紫穗槐3a后,地面径流深、土壤侵蚀量和土壤养分流失量低于次生植被。     

峨庄流域土壤侵蚀时空变化特征

以淄川水土保持生态修复区峨庄流域为研究区域,综合运用"3S"技术和水土保持相关理论与方法,对1990年和2005年峨庄流域土壤侵蚀格局与动态进行了系统研究.结果表明:15年来峨庄流域的土壤侵蚀综合防治效益日趋显著;流域土壤侵蚀类型为水力侵蚀,土壤侵蚀强度以轻度侵蚀为主,局部区域存在中度和强度侵蚀;土地利用、植被盖度、坡度等环境因子对流域土壤侵蚀影响密切.研究成果可为优化水土保持措施提供决策依据和技术支撑.     

基于遥感技术的苕溪流域水土流失动态监测研究

以多源遥感影像为信息源，基于ArcGIS平台的空间分析与数据管理等功能，获取苕溪流域土地利用、植被覆盖、水土保持措施等数据，对降雨、土壤、地形、植被、水土保持措施等数据进行处理，提取各土壤侵蚀因子，应用中国土壤流失方程(CSLE)计算土壤侵蚀模数，得到苕溪流域水土流失动态监测成果。监测结果表明，2020年苕溪流域土地利用以林地、建设用地和耕地为主；耕地主要分布在≤2°坡度级；植被覆盖状况良好，九成以上的园、林、草地植被覆盖度大于60%;流域水土流失总面积304.45 km~2,侵蚀强度以轻度侵蚀为主；水土流失主要分布在茶园、人为扰动用地、其他林地及旱地，其中极强烈及以上侵蚀主要分布在人为扰动用地、茶园和坡耕地；整体来看，土壤侵蚀强度改善的区域面积大于加剧的区域面积。     

基于GIS和RUSLE的滇池流域土壤侵蚀敏感性评价及其空间格局演变

土壤侵蚀是滇池流域重要的生态问题之一,掌握滇池流域土壤侵蚀敏感性的时空变化特征有助于水土保持工作的实施和改进。以降雨量、DEM、土壤类型和Landsat影像为数据源,选择降雨、土壤、坡度坡长、植被覆盖4个因子建立土壤侵蚀敏感性评价体系,对滇池流域进行土壤侵蚀敏感性评价。结果表明:滇池流域土壤侵蚀敏感性以轻度敏感和中度敏感为主。空间分布上,轻度敏感区主要分布在滇池周边。中度敏感区主要分布在滇池流域山地区域,地形陡峭。时间变化上,1999—2014年滇池流域土壤侵蚀敏感程度呈下降趋势。轻度敏感区域面积增加20.18%,中度敏感区域面积减少20.31%,轻度敏感区的增加来源于中度敏感区的转变,转变区域分布于滇池流域西北部和东南部。在土壤侵蚀敏感性影响因子中,降雨是影响滇池流域土壤侵蚀敏感性的关键因子。研究滇池流域土壤敏感性时空变化,识别滇池流域易发生土壤侵蚀的区域,有助于该区域水土保持措施实施、生态治理和土地利用优化。     

基于GIS的慈溪市土壤侵蚀敏感性评价

[目的]对影响浙江省慈溪市土壤侵蚀敏感性的各因素进行评价,为该市进行环境功能区划和各项水土保持措施工程的布局调整提供参考。[方法]借鉴土壤侵蚀流失USLE模型,选取降雨侵蚀力、土壤质地、植被覆盖和地形起伏度4因子构建土壤侵蚀敏感性评价体系,并运用GIS进行土壤侵蚀敏感性分析。[结果]慈溪市土壤侵蚀敏感性在空间格局上呈半圆环状结构分布,并且轻度敏感区面积为733.05km2,占比高达75.70%,广泛分布于平原乡镇地区;不敏感区主要分布于近海滩涂区域,极敏感、高度敏感及中度敏感区则位于南部的丘陵、山地地区。[结论]慈溪市土壤侵蚀敏感性评价结果与水土流失现状空间分布走势大致相符,为此应重视和预防水土保持工作。     

基于GIS和RUSLE的拉萨河流域土壤侵蚀研究

通过识别土壤侵蚀关键区域,为开展拉萨河流域生态治理与水土保持提供依据。研究将修正通用土壤侵蚀方程(RUSLE)与空间信息技术(GIS和RS)相结合,以2010年TM遥感影像为数据源,得到拉萨河流域土地利用图,结合流域数字高程模型、土壤类型分布、归一化植被指数和多年降雨数据,计算得到RUSLE模型中各因子值的空间分布数据,利用地理信息系统软件ArcGIS栅格计算功能得到研究区土壤侵蚀强度空间分布情况。对拉萨河流域土壤侵蚀特征进行分析,结果表明,流域年土壤侵蚀量为10 006.2万t/a,平均土壤侵蚀模数为3 076.6t/(km2·a),中度侵蚀面积比例达59.0%,强烈以上侵蚀面积很小,但侵蚀量占比为14.3%,呈大部分区域中度侵蚀、局部区域强烈和轻度侵蚀的特征,中度以上侵蚀分别有24.2%,20.5%和16.8%分布在墨竹工卡县、林周县和嘉黎县。研究区土壤侵蚀强度与地形、土地利用和植被覆盖表现出很大的相关性,坡度每增加1个等级,土壤侵蚀模数平均增加861.6t/(km2·a),土壤侵蚀面积最大的为坡度15°~25°,其次为25°~35°;裸地、稀疏植被、旱地和草地的土壤侵蚀模数分别为7 949,5 621,2 816,2 505t/(km2·a),中度以上侵蚀面积比例超过50%,其中稀疏植被和裸地均大于70%;植被覆盖度低于10%和10%~30%时,中度以上侵蚀面积比例分别为76.8%和90.5%,植被覆盖度高于60%时,中度以上侵蚀面积比例降低到28.3%。流域水土保持本底较好,但土壤侵蚀现状仍不容忽视,应对15°~25°坡度地区重点防治,同时防范陡坡地发生高强度侵蚀;对土壤侵蚀模数高的用地类型采取封育措施,促进自然修复,坡耕地采取增加地表覆盖、保护性耕作和间作套种等措施以提高水土保持功能;防止植被退化,结合综合运用林草措施和农业耕作措施提高植被覆盖度,达到防治土壤侵蚀目的。     

不同高陡边坡植被配置的水土保持效益研究

以高陡边坡为研究对象,研究不同植被配置模式对水土保持效益的影响,以期为高陡边坡水土流失的治理及恢复提供参考。通过定点径流小区观测的方法,设置4种植被配置模式,每种模式设置3次重复,研究自然降雨条件下各模式的产流产沙差异,对比分析各模式的水土保持效益。结果表明:1)观测期总降雨量为955.6 mm,总降雨历时为1 037.8 h,观测期内降雨量较大,历时较长,但月际分布不均;2)草本、花草、灌草及乔草模式的产流量分别为16.32±1.27 m~3、25.67±3.32 m~3、21.8±5.76 m~3、15.1±2.47 m~3,花草模式产流量最大,乔草产流量最小;3)草本、花草、灌草及乔草模式的产沙量分别为48.95±6.58 kg、63.33±15.00 kg、69.95±20.00 kg、30.37±3.09 kg,灌草模式产沙量最大,乔草产沙量最小;4)草本、花草、灌草及乔草模式的产流量分别为978.91±131.68 t/km~2、1 266.67±301.4 t/km~2、1 399.03±364.9 t/km~2、607.49±261.8 t/km~2,灌草模式的土壤侵蚀量最大,乔草模式的最小。乔草模式、草本模式的产流量、产沙量、土壤侵蚀量小于花草模式、灌草模式,说明乔草模式和草本混合模式的水土保持效益更优,尤以乔草模式最优。