中国亚热带土壤可蚀性K值预测的不确定性研究

土壤可蚀性K值是土壤侵蚀模型(如USLE和RUSLE)的必要参数,直接套用经验模型估算土壤可蚀性K值会给土壤侵蚀预报带来不可估计的误差。本文以我国亚热带7种典型土壤可蚀性K值的观测值为依据,选用平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)、均方根误差(RMSE)和精度因子(Af)四种数学统计项为指标,评价了诺谟图模型、修正诺谟图模型、EPIC模型、几何平均粒径模型和Torri模型等5种土壤可蚀性K值预测模型的不确定性。结果表明,5种模型的不确定性从小到大的顺序为:Torri模型<修正诺谟图模型和诺谟图模型相似文献   

黄土高原土壤可蚀性因子空间分布特征及影响因素

为揭示黄土高原地区土壤可蚀性(K)的空间分布特征和影响因素，基于EPIC模型、几何平均粒径模型、Torri模型估算黄土高原地区K,并结合地理探测器比较土壤理化性质、海拔、坡度等要素对K空间分布的影响。结果表明：(1)EPIC模型、几何平均粒径模型、Torri模型估算的黄土高原地区K均值分别为0.036,0.034,0.041 [(t·hm²·h)/(MJ·mm·hm²)]。黄土高原以中可蚀性和中高可蚀性的土壤为主，不同模型对K的估算值有显著差异(F=4.460,p<0.01)。(2)黄土高原K有较为显著的空间异质性，东部和西南地区K较高，西北地区K则较低。不同省份的中可蚀性和中高可蚀性面积占比有较大的统计差异。(3)土壤理化性质(砂粒含量、粉粒含量、黏粒含量、碎石含量、容重、酸碱度、阳离子交换量、基本饱和度、交换性盐基、碳酸盐、硫酸盐、可交换性钠盐、导电率)、海拔、坡度、坡向均对K呈现极显著影响(p<0.01)。土壤理化性质对K空间分布的影响强于海拔、坡度、坡向、土地利用因子间交互作用对K的影响大于单个因子。研究结果可为黄土高原土...     

延河流域三种土壤可蚀性K值估算方法比较

土壤可蚀性因子K是表征土壤侵蚀作用的敏感指标。采用3种土壤可蚀性K值估算方法(Torri.D模型、EPIC模型、Shirazi公式法)对延河流域土壤可蚀性进行对比研究,以实测K值为依据,采用相关性分析和模型估算筛选出符合该区侵蚀特点的土壤可蚀性估算方法。结果表明:延河流域土壤中有机碳、黏粒、粉粒含量随植被覆盖度的变化由北向南逐渐增加,平均质量直径(D_(MW))表现为森林森林草原草原,K_(EPIC)和Kshirazi与D_(MW)呈正相关,而Torri.D模型估算K值(K_(Torri.D))与D_(MW)呈相反的变化趋势,即从草原到森林草原再到森林,土壤团聚体稳定性和抗侵蚀性逐渐增加。K_(Torri.D)的变化范围为0.068~0.147 5,高于真实K值(0.031 2~0.079 6),相比于其他两种方法,Torri.D模型平均绝对误差(MAE)、平均相对误差(MRE)和均方根误差(RMSE)更接近于0,而精度因子(Af)更接近1,具有更高的可信度,更加适用于延河流域土壤侵蚀敏感性评价和土壤流失量预测。     

花岗岩崩岗区土壤可蚀性因子估算及其空间变化特征

土壤可蚀性K值是土壤侵蚀模型的必要参数,研究花岗岩崩岗区土壤可蚀性K值有助于宏观判断和定量分析崩岗区土壤侵蚀的空间变化特征.采集湖北通城花岗岩典型崩岗淋溶层、淀积层、母质层土壤,运用5种土壤可蚀性K值估算方法分析各层土壤可蚀性差异,通过室内人工模拟降雨实验验证花岗岩风化土可蚀性K值的有效性及5种估算方法的灵敏度.结果表明:花岗岩风化土的各层土壤可蚀性差异显著,母质层平均K值最大,是淋溶层的1.20倍,淀积层的1.03倍,且各层土壤的稳定含沙率和各粒径流失量差异显著;诺莫法估算的各层土壤的可蚀性K值与40 min每层土的稳定含沙率之比最接近,诺莫法估算各层土壤可蚀性K值的灵敏度最高,为修正诺莫的1.5倍,EPIC模型法的6倍.因此,针对南方花岗岩风化土可采用诺莫法准确评价土壤可蚀性K值.通过估算崩岗不同层次土壤的可蚀性K值及其空间变化特征,对针对性地研究崩岗形成机制及其治理具有一定指导意义.     

我国南方不同母质土壤pH剖面特征及酸化因素分析

【目的】母质是影响土壤理化性质的主要因素之一,研究不同母质土壤pH的剖面特征及主要影响因素,为防治土壤酸化提供依据。【方法】选取湖南祁阳白茅草植被下七种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩、石灰岩、紫色页岩、河流冲积物)发育的土壤,测定不同层次(0-20、20-40、40-60、60-80和80-100 cm)土壤pH,通过比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm) pH的差异来表征表层土壤是否酸化及酸化程度;测定0-20 cm土层的酸碱缓冲容量、有机质含量、阳离子交换量、比表面积及颗粒组成,分析影响表层酸化的主要因素。【结果】石灰岩剖面土壤的pH (8.46~8.72)最高,呈强碱性,其次为河流冲积物(7.37~7.87)、紫色页岩土壤(7.41~8.00),呈碱性;花岗岩、第四纪红土、红砂岩、板页岩四种母质发育的红壤呈酸性或强酸性,以花岗岩红壤pH (5.31~5.70)较高,其次为第四纪红土(4.62~4.97)、红砂岩红壤(4.31~4.67),板页岩红壤pH (4.25~4.49)最低。比较表层(0-20 cm)与底层(60-100 cm)土壤的pH,发现七种母质剖面土壤的表层均出现了pH降低,说明表层已出现酸化现象,酸化程度大小依次为:紫色页岩土壤>河流冲积物土壤、花岗岩红壤>第四纪红土、红砂岩红壤>石灰岩土壤、板页岩红壤。对表层土壤的比表面积、颗粒组成(黏粒、粉粒、砂粒含量)和pH、酸碱缓冲容量、阳离子交换量、有机质含量共八种理化因素进行逐步线性回归分析,由于多种因素的相互影响,七种母质土壤并未发现影响表层酸化的主要因素,但在四种母质(第四纪红土、红砂岩、板页岩、花岗岩)发育的酸性红壤中阳离子交换量是影响表层酸化的主要因素。【结论】土壤阳离子交换量与表层红壤酸化差值呈显著负相关,是影响第四纪红土、红砂岩、板页岩和花岗岩四种酸性红壤表层酸化的主要因素之一。     

用人工模拟降雨仪研究我国亚热带土壤的可蚀性

用人模拟降雨仪研究了我国亚热带７种有代表性土壤的可蚀性，结果表明土壤可蚀性因子Ｋ值以紫色土最高，第四纪红色粘土发育的土类最低，该文还用诺谟方法估算了土壤可蚀性因子Ｋ值，但其中大部分与人工模拟降雨仪测得的相差较大，因此，认为该地区极大多数土壤类型不能直接用诺谟图方法来估算土壤可蚀性因子Ｋ值。     

广东省赤红壤区土壤团聚体有机碳和铁氧化物特征及稳定性

通过野外采样和室内分析相结合,以广东省赤红壤区花岗岩(G)、第四纪红土(Q)和砂页岩(S)母质发育的林地(FL)、水田(PF)和旱地(UL)土壤为研究对象,分析了土壤团聚体有机碳及其组分和不同形态铁氧化物含量,探究了其对土壤团聚体稳定性的影响及贡献。结果显示:(1)3种母质发育的3种利用方式土壤团聚体均以>0.25 mm为主,2~5 mm团聚体以花岗岩母质发育林地土壤最高(58.51%),0.25~2 mm团聚体以花岗岩(62.93%)和第四纪红土(59.21%)母质发育水田和旱地土壤最高;土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)以砂页岩母质发育林地土壤最高;(2)3种母质发育林地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在2~5 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体有机碳及其组分主要分布在<0.053 mm粒径中;3种母质发育林地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053,0.25~2 mm粒径中,水田和旱地土壤团聚体铁氧化物含量主要分布在<0.053 mm粒径中。(3)相关分析和主成分分析表明,MWD、GMD与团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co呈显著相关(P<0.05);不同母质和利用方式以砂页岩母质发育的林地土壤团聚体胶结能力最好。研究表明,不同母质和利用方式土壤团聚体HAC、HAC/FAC、Fe fr和Fe co含量分布差异显著,进而影响了土壤团聚体分布和稳定性,同时砂页岩母质发育的林地土壤团聚体结构较稳定。     

广东省土壤可蚀性现状及影响因素分析

土壤可蚀性是土壤侵蚀预报和土地利用规划的重要参数,本文采用EPIC(Erosion Productivity Im-pact Calculator)模型中土壤可蚀性因子K值为指标,利用第二次土壤普查资料,探讨广东省土壤可蚀性K值及分布特征,并绘制了广东省土壤可蚀性K值图,结果表明:广东土壤可蚀性K值为0.116~0.415,加权平均K值为0.25,主要分布在较低-中高可侵蚀性范围;以铁铝土为例,成土母质对土壤侵蚀影响是多因素的,由于母质的特性差异,母质所发育土壤可蚀性K值并不能完全代表其侵蚀危害性,从总体上看,土壤经过多年耕种,抗侵蚀能力明显下降。     

东北典型黑土区土壤可蚀性K值研究

土壤可蚀性因子K是表征土壤性质对侵蚀作用敏感程度的指标,对K值准确估算是构建土壤侵蚀模型的前提。研究以试验小区的野外观测资料和室内土壤理化性质分析数据为基础,运用通用土壤流失方程和诺谟公式分别实测和估算K值。结果显示,实测值均大于估算值,说明现有K值估算模型不能直接应用于东北典型黑土区。但分析发现实测值与估算值之间具有良好的线性相关,可建立回归方程,以此来修正诺谟公式。利用修正诺谟公式估算东北典型黑土区内不同地区及不同资料占有情况下的土壤可蚀性K值,并编制K值空间分布图。研究成果可以为东北典型黑土区土壤侵蚀模型构建及水土保持提供基础资料。     

不同母质发育的红壤电荷特性研究

研究了3种不同母质发育的红壤中电荷的差异,比较了不同母质对电荷的影响。结果表明:3种母质发育的红壤中,紫色土发育的红壤中全部负电荷含量明显高于花岗岩发育的红壤和第四纪红色黏土发育的红壤;第四纪红色黏土发育的红壤中正电荷的含量明显高于花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤;第四纪红色黏土发育的红壤、花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤中正电荷与pH呈显著性负相关;第四纪红色黏土发育的红壤正电荷与有机质呈显著负相关,花岗岩发育的红壤和紫色土发育的红壤中正电荷与有机质含量呈显著正相关;第四纪红色黏土发育的红壤和紫色土发育的红壤正电荷与黏粒含量呈一元二次线性关系,花岗岩发育的红壤正电荷与黏粒含量呈极显著负相关;紫色土发育的红壤吸附的NH4+-N含量最高,第四纪红色黏土发育的红壤吸附的NO3--N含量最高。通过对3种母质发育的土壤电荷特性的研究,可为不同母质的红壤进行合理施肥与管理提供科学依据。     

武夷山丘陵茶园红壤土壤可蚀性近似计算初探

土壤可蚀性是土壤侵蚀内动力因素,反映土壤对外营力作用的敏感性,但其定量化计算普遍存在参数复杂、计算过程繁琐的问题。为寻找近似计算K值的途径,分别使用沉降法及丘林法对武夷山市丘陵地区32组茶园红壤机械组成与有机质进行测定,对比M层(耕作层)、N层(非耕作层)机械组成差异,以EPIC方程计算茶园红壤K值并分析变化规律,建立了并优化单个粒径数据与K值的近似方程。结果发现:(1)丘陵茶园红壤以砂粒及黏粒为主,M层pH值更低,N层K值高于M层,更易被侵蚀;(2)砂粒与K值有强负相关关系,粉粒与黏粒与K值有强正相关关系,有机碳与K值相关关系弱;(3)通过线性、幂函数、二次多项式拟合形式,砂粒、粉粒与K值可建立拟合效果良好的近似方程,二次多项式对砂粒拟合效果较好,幂函数对粉粒拟合效果较好,黏粒拟合效果差。将两种方程联立,结合多元线性回归分析赋予权重,并通过平均绝对偏差多次迭代修正的方法,可降低拟合误差。     

河北省表层土壤可侵蚀性K值评估与分析

利用河北土系调查成果中的土壤颗粒组成、土地利用及土壤化学性质等资料,利用EPIC模型中土壤可蚀性K值算法以及结合地统计学方法,研究了不同土壤类型、不同质地及不同土地利用类型的土壤可侵蚀性K值和土壤可侵蚀性K值的空间变异特征。结果表明:1河北土壤可侵蚀性K值平均为0.27,其变化范围为0.12~0.40,土壤可蚀性K值在0.30~0.35之间易蚀性土壤面积占总土地面积的63.71%,土壤可蚀性K值在0.25~0.3之间较易蚀性土壤面积占总土地面积的21.52%,这说明该省易蚀性土壤面积较大。2不同质地的K值之间显著性差异,粉砂黏壤质的可侵蚀性K值最大,为0.37;壤砂质的可侵蚀性K值最小,为0.13。而在不同的土地利用类型之间的K值差异性不显著,耕地的K值最大,为0.33;草地的K值最小,为0.22。3河北土壤可侵蚀性K值存在较强的变异性,其变异系数为29%。因此,在土壤侵蚀定量监测、评价水土流失时,应考虑土壤可蚀性K值的这种空间变异状况。块金值/基台值为37.3%,表明在变程内具有中等强度的空间相关性。步长为23 km,变程为440 km,变程远大于步长,表明在小流域尺度下有较好的空间相关性,进行Kriging插值能得到较准确的结果。4河北土壤可蚀性K值大体呈现南高北低的空间分布特征,南部主要是耕作栽培区,北部主要是自然植被区。该研究结果为宏观大尺度土壤资源可持续利用与制定水土保持规划提供科学依据。     

三峡库区土壤可蚀性K值研究

 研究土壤可蚀性K值有助于宏观判断和定量分析三峡库区土壤侵蚀的特点。依据重庆市和湖北省的第2次土壤普查资料,建立三峡库区各土种的理化性质数据库,并通过三次样条插值方法对不同粒径标准的土壤质地进行转换,然后采用几何平均粒径模型修正公式计算出三峡库区各土种的可蚀性K值,经面积加权平均得到三峡库区11类土壤的可蚀性K值,最后在分类分级基础上,探讨土壤可蚀性K值的分布特征。结果表明:三峡库区土壤可蚀性K值变化于0.00720.019 2 t.hm2.h/（MJ.mm.hm2）之间,其中在0.015 00.019 0t.hm2.h/（MJ.mm.hm2）之间的中高可蚀性和高可蚀性土壤面积占库区总面积的74.49%;三峡库区存在很大的土壤侵蚀风险,国外已有的K值经验算式不能直接照搬,而采用几何平均粒径修正模型对三峡库区土壤可蚀性K值进行估算是可行的。     

青藏高原土壤可蚀性K值的空间分布特征

土壤可蚀性反映了土壤对水力侵蚀作用的敏感性,是进行土壤侵蚀评价和预报的重要参数。收集了青藏高原1 255个典型土壤剖面资料,采用模型计算和面积加权分析方法确定了每一个土壤亚类的土壤可蚀性K值,结合青藏高原1∶100万土壤类型图,分析了青藏高原土壤可蚀性K值的空间格局特征。结果表明,青藏高原土壤可蚀性K值平均为0.230 8,低可蚀性、较低可蚀性、中等可蚀性、较高可蚀性和高可蚀性土壤面积分别占该区面积的5.60%,18.23%,24.35%,44.02%和7.80%。土壤可蚀性以中等可蚀性和较高可蚀性为主,二者分布面积之和达1.77×106 km2,占青藏高原总面积的68.37%;较高可蚀性、高可蚀性土壤主要分布在青藏高原中西部的羌塘高原、柴达木盆地和横断山区的低海拔河谷中。青藏高原土壤可蚀性K值具有明显的垂直分异特征,在横断山区最为显著,土壤可蚀性随海拔高度升高而降低。不同海拔高度的水热分异影响了土壤的理化特性,进而决定了青藏高原土壤可蚀性的垂直分带特征。     

湘东地区典型土壤团聚体稳定性的影响因素

[目的]揭示湘东地区土壤团聚体的分布规律及其影响稳定性因素,为研究南方土壤团聚体胶结机制提供一定的理论依据。[方法]在湘东地区选择3种常见成土母质(第四纪红土、花岗岩风化物、板岩风化物)上发育的典型自然林地、水田与旱地,采集表层土壤(0—20cm)与底层土壤(40—60cm),利用湿筛法测定土壤水稳性团聚体组成。[结果]土地利用方式、母质类型及土层部位显著影响土壤团聚体的组成及稳定性,且它们的交互作用也非常明显。不同利用方式下土壤团聚体稳定性总体表现为:水田林地旱地;但利用方式对团聚体稳定性的影响仅局限于表层土壤,同时在花岗岩风化物发育质地较砂的土壤上表现不明显。不同母质间土壤团聚体稳定性呈现出如下规律:第四纪红土板岩风化物花岗岩风化物,但表层土壤或旱地、林地利用下该规律不甚明显。同时,表层土壤团聚体稳定性一般要显著高于底层土壤,但对于第四纪红土发育质地较为黏重的土壤或水田利用方式下并非如此。[结论]成土母质、利用方式、土层部位通过对土壤质地、有机质、氧化物等的影响间接影响着湘东地区土壤团聚体的分布。     

东北典型薄层黑土区土壤可蚀性模型适用性分析

土壤可蚀性是土壤侵蚀预报和环境效应评价模型的重要参数。该文选取东北典型薄层黑土区宾州河流域为研究区,通过校验极细砂粒含量转换式,分析侵蚀—生产力影响模型(erosion productivity impact calculator,EPIC)、通用土壤流失方程(universal soil loss equation,USLE)和修正土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE2)3种模型K值估算方法间的差异,以探讨各估算方法在东北典型薄层黑土区的适用性。结果表明:与实测值相比,RUSLE2模型整体"低估"极细砂粒含量,平均低估22.5%;建立的薄层黑土区极细砂粒含量转换方程可使估算精度提高95%以上。RUSLE2模型K值估算方法适用于薄层黑土区。EPIC与USLE模型K值估算方法均"高估"薄层黑土区的土壤可蚀性,但通过建立的修正方程进行校正,仍可用于中国东北薄层黑土区K值估算。该研究可为薄层黑土区及相似地区的土壤侵蚀定量评价和土壤质量危险性评价提供必要的科学依据。     

赣南不同母质及植被覆盖对红壤水稳性的影响

[目的]探讨赣江流域地区植被恢复对土壤抗侵蚀能力提高的作用机理以及土壤水稳定性的测定方法。[方法]选取3种不同成土母质(花岗岩、红砂岩、第四纪红土),每一种母质又设置了3种植被覆盖条件下的红壤,应用静水天平法测定土壤的水稳性指数,并研究其随时间的变化规律。[结果]赣南红壤的水稳性随浸水时间延长而减弱,这种减弱变化不受母质类型和植被覆盖的变化而改变。林草地和灌草地土壤水稳性在浸水过程中土壤的水稳性指数较为稳定,下降幅度小,(林下)裸地土壤浸水后水稳性指数下降幅度较大。以(林下)裸地作为对照,3种母质的林草地、灌草地的水稳性指数均有显著提高。[结论]静水天平法特别适合研究土壤水稳性的动态变化规律。赣江流域红壤地区的植被恢复有助于提高土壤的水稳定性。