元谋干热河谷山地植被修复区土壤种子库研究

 为了解干热河谷不同植被修复方法的土壤种子库的变化模式,采用对不同处理地段(包括水平阶间坡面、自然坡面、沟底)和对照(放牧地)的土壤种子库组成、大小进行比较研究的方法,研究元谋干热河谷山地植被修复区的土壤种子库。结果表明:1)植被修复区土壤种子库密度、丰富度均大于对照区;2)修复区内第2年土壤种子库密度、丰富度均大于第1年;3)水平阶间坡面和各类型间的土壤种子库密度差异显著;4)种子库中草本植物占很大比例;5)孔颖草和扭黄茅是种子库2大优势种。研究项目所采取植被修复措施在很大程度上改善土壤种子库的数量结构和物种组成。     

元谋干热河谷不同水分处理石榴的水量平衡研究

对元谋干热河谷微区域集水造林试验区不同水分处理下石榴的水量平衡研究结果表明:(1)降雨和坡面汇集径流是集水系统植树带的水分输入,其中降雨占输入的90.2%;坡面汇集径流量占水分输入量的9.8%。蒸散是水分输出项,整个生长季内,不同水分处理的土壤水分均有盈余,但不同水分处理间的蒸散量和土壤水分盈余量存在差异,土壤含水率为10.08%,11.63%,13.23%,14.79%,16.85%和19.14%的总蒸散量分别占系统水分输入的44.5%,60.8%,67.0%,82.0%,85.4%和87.0%;土壤水分盈余量分别占系统水分输入的55.5%,39.2%,33.0%,18.0%,14.6%和13.0%,表现出蒸散量随土壤含水率的增大而增大,土壤水分盈余量随土壤含水率的增大而减小。(2)石榴的生长状况与土壤水分状况相关。土壤含水率的增加有利于石榴的生长发育。对于元谋干热河谷而言,土壤含水率控制在14%~15%的供水较好,这时,在节水的同时又对石榴的生长未造成严重影响。     

麦秸覆盖条件下土壤蒸发阻力及蒸发模拟

模拟覆盖条件下的土壤蒸发对于农田水管理具有重要的作用。该文分析了留茬和秸秆覆盖模式下影响土面蒸发的因素,提出了留茬覆盖模式下蒸发阻力和土面蒸发模型,基于试验数据确定了公式中的参数。主要结果和结论:当表层2 cm土壤含水率高于0.23 cm3/cm3(约60%田持)时,土面相对蒸发量(土面蒸发量与20 cm蒸发皿蒸发量比值)基本保持稳定;当表层2 cm土壤含水率在0.05~0.23 cm3/cm3之间时,土面相对蒸发量随土壤含水率的降低而线性减小。覆盖会明显降低土壤蒸发,覆盖阻力随秸秆覆盖量增加呈指数增长。当表层2 cm土壤含水率在0.05~0.23 cm3/cm3之间时,土壤表面阻力随土壤体积含水率降低而线性增加。验证结果显示建立的土面蒸发模型及相应阻力参数能较好的模拟覆盖条件下的土面蒸发量。     

宁夏固原云雾山天然草坡土壤电阻率和含水率的关系及其空间变异

为了解黄土区坡面土壤水分的空间分布,于2010年5月初选择宁夏固原云雾山2个典型草坡上利用多电极电阻仪法(ERT)测定了土壤电阻率的坡面空间分布。分别在长约400m的东南坡向坡面和圆丘坡面的4个长约100m坡向上设置纵向样线,并在样线上多点同步地测定了土壤含水率和电阻率,结果表明:土壤电阻率沿纵向坡面的空间连续性和变异性总体较好,阴坡半阴坡(西北、东北)的土壤电阻率小于阳坡半阳坡(东南、西南),并随土层深度增加而逐渐增大。同时,土壤电阻率随着体积含水率增大而几乎线性降低,其相关关系较好,说明利用土壤电阻仪测定值计算土壤含水率的空间连续发布是定量了解黄土坡面土壤水分空间分布非破坏性的一个适合技术途径。     

不同覆膜开孔率下土壤水分和潜水蒸发的模拟研究

为研究蒸发阶段不同覆膜开孔条件下土壤水分运动,在室内进行蒸发模拟试验的基础上,采用HYDRUS-1D模型对不同覆膜开孔率和大气蒸发能力条件下土壤剖面含水率和潜水蒸发量动态变化进行了模拟,并与实测资料进行比较。结果表明:土壤剖面含水率同时受大气蒸发能力和覆膜开孔率的共同作用,随覆膜开孔率和大气蒸发能力的增加,土壤剖面含水率减小,且上层土壤含水率差异比下层土壤明显;覆膜开孔率和大气蒸发能力一定时,土壤剖面含水率在蒸发初期有所增加,蒸发后期基本保持稳定;覆膜对潜水蒸发的阻滞作用明显,但开孔率增加到一定数值时,表层盐分的影响大于覆膜的影响,使土壤含水率增大,累积蒸发量减小。经实测数据验证,模型精度较好,表明HYDRUS-1D模型用于不同覆膜开孔率下的土壤水分运动模拟是可行的。     

汶川地震区土壤物理性质与渗透性的坡面分布特征

以汶川县草坡河流域为研究区域,探讨震后4种恢复类型的土壤物理性质和渗透性的坡面分布特征.结果表明,(1)由于地震造成的生态破坏,土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度和毛管孔隙度等物理性质在坡面分布表现出显著差异.(2)坡面不同部位对自然植物恢复坡面的最大持水量有显著的影响,表现为坡上>坡中(坡下);对有植物长期演替的对照坡面的非毛管持水量有显著的影响,其表现为坡上>坡中>坡下.(3)不同恢复类型土壤入渗率在空间格局上表现不一致,但在时间格局上表现出相同的3区段变化趋势,土壤渗透速率与入渗时间呈非线性关系,经拟合表现出对照地块的土壤渗透数学模型的拟合度最高,且随坡面部位下移拟合度越高.(4)同一坡位的渗透性能在不同恢复类型坡面上表现出明显的差异:对照地块>人工种植>自然恢复>完全裸露,坡位对同一恢复类型土壤渗透率在坡面水平分布上的影响表现为坡上高于坡中和坡下.     

初始湿度对覆膜开孔蒸发水盐运移的影响

为了解初始含水率(湿度)变化对覆膜开孔蒸发的盐分与蒸发量的定量关系,通过不同湿度土壤的室内蒸发实验,研究了覆膜开孔率影响下土壤水分和盐分的运动特征.结果表明,初始含水率越大,不同覆膜条件下累积蒸发量越大,单位膜孔面积累积蒸发量(E_R)随开孔率增大而急剧减小.不同初始湿度的ER与覆膜开孔率的关系可用乘幂表示;表土返盐量随覆膜开孔率的增大而逐渐增加;不同含水率土壤的盐分浓度削面分布趋势一致,含水率越大,表层盐分浓度越大,含水率较小的土壤.盐分浓度在表层最大.在盐分含量最低点附近达到最小值,表层以下4-13cm的盐分浓度均小于初始值;不同覆膜开孔率条件下不同含水率土体剖面盐分浓度与垂直位置之间可用幂函数表示.研究表明,初始湿度对土壤水盐运动的影响存在定性特征,而覆膜开孔率对水盐运动的影响有定量关系可循.     

干热河谷区耕作侵蚀作用下坡面水力侵蚀特性

为了研究耕作侵蚀对坡面水动力学特性的影响,选择金沙江干热河谷地区的坡耕地作为研究对象,采用放水冲刷的试验方法,探讨耕作侵蚀影响侵蚀区土层厚度和作为侵蚀物源传输纽带这2种耕作侵蚀形式作用下坡面水动力参数的变化与分布规律,并分析坡面水动力参数与坡面产流和土壤剥离速率之间的关系。结果表明:耕作侵蚀区不同耕作侵蚀强度处理中,随着耕作侵蚀强度的增大,坡面产流速率和土壤剥离速率均呈现增大趋势;0~35年耕作侵蚀强度处理下坡面水流流态主要表现为紊状缓流,耕作侵蚀强度达到40年时则为紊状急流;阻力系数呈现随耕作侵蚀强度增大而减小的趋势,剪切力则呈增大的趋势。在耕作沉积区不同耕作位移处理中,随着耕作位移量的增大,坡面产流速率呈减小趋势,而土壤剥离速率呈增大趋势;0,12 kg/m的耕作位移处理下坡面水流流态主要表现为紊状急流,当耕作位移量达到21 kg/m,即下坡部位的细沟因土壤耕作位移被完全填充时,水流流态则为紊状缓流;随着耕作位移量的增大,阻力系数表现为增大趋势,剪切力则呈减小趋势。将坡面产流速率、土壤剥离速率与水动力参数进行相关性分析后,发现雷诺数能够较好的描述耕作侵蚀作用下坡面水力侵蚀状态。研究结果为干热河谷区坡耕地土壤侵蚀机理及治理方法提供了科学依据。     

不同降雨强度下的草地土壤蒸发试验

在野外人工模拟了小雨至特大暴雨6级降雨强度,探讨了不同降雨条件下的草地土壤蒸发规律及土壤日蒸发量与其含水率和地温的关系,结果表明:气象条件一致时,不同降雨强度处理的土壤蒸发过程具有相同的阶段性特征,分为蒸发速率下降、波动和稳定3个阶段,天数分别为6 d,7 d和7 d。但土壤蒸发也有显著的差异性,表现在:(1)土壤蒸发量随降雨强度的增加而呈对数函数方式增长,特大暴雨处理的累计蒸发量为小雨处理的5.12倍;(2)蒸发降雨比随降雨强度的增大而减小,从小雨处理的0.89降至特大暴雨处理的0.15。土壤日蒸发量与其含水率和地温的相关关系说明,不同处理的土壤水热运移规律相同,均与浅层和深层的相关性强,而与中层的相关性弱,由此将0-120 cm土层划分为土壤水分大量散失的直接蒸发层(0-15 cm)、动态平衡的水分传输层(15-40 cm)和不断减少的间接补给层(40-120 cm)3个典型的水热耦合剖面层。     

陕北不同地貌部位土壤抗冲性特征研究

以陕北吴起县为例,采用原状土冲刷法,对各地貌部位不同植被类型问的土壤抗冲过程进行测试研究,结果表明:(1)在抗冲过程初期土壤抗冲值均较小,且随时间逐渐增大,随后抗冲值随时间呈波浪式变化,呈现单峰、双峰和多峰变化,除农地外所有土样在整个抗冲过程均有突变值的存在;(2)在梁(峁)顶、梁(峁)坡、沟坡和沟底,抗冲性最强的植被类型分别为沙棘林(草地)、油松小叶杨山杏混交林、柠条林和旱柳小叶杨混交林,农地的抗冲性能最差;(3)草地和灌木林在各地貌部位问的抗冲刷系数都表现为:梁峁顶>梁峁坡>沟坡>沟底,乔木林总体上表现为:梁峁坡>梁峁顶>沟坡>沟底,林分类型间的抗冲性表现为:针阔混交林>阔叶混交林>针叶纯林>阔叶纯林;(4)不同整地方法下的土壤抗冲性也表现出很大的差异,以油松林为例,表现出水平阶整地的抗冲性能优于鱼鳞坑,另外水平阶阶坎上的土壤抗冲刷系数要高于水平阶阶面,其他整地方法的抗冲性能有待进一步研究.     

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。     

小浪底库区坡地不同利用方式入渗规律与产流产沙特征研究

坡耕地水土流失已成为小浪底库区生态环境和农业可持续性发展所面临的一个重大问题。通过饱和入渗和模拟降雨试验,对不同退耕利用方式(撂荒坡地、造林幼林地、林草间作、农林间作)和传统坡耕地利用方式(坡耕地翻耕休闲、坡耕地翻耕后种植玉米)入渗规律与产流、产沙特征做了研究。结果表明:(1)退耕后坡面饱和入渗率均高于传统方式,其四种方式平均饱和入渗率是传统利用方式的1.48倍;撂荒坡地的饱和入渗率最高;同一坡面,坡底饱和入渗率高于坡中、上部。(2)初始产流时间,撂荒坡地、造林幼林地、林草间作、农林间作分别比翻耕种玉米延迟26.16min、14.89min、13.48min、6.01min,两种传统方式差别不大。持续产流时间退耕方式也长于传统方式。(3)传统方式径流总量是上述四种退耕方式的2~5倍,平均产流速率明显高于退耕方式;产沙总量是退耕方式的3~50倍左右,平均产沙速度是其的1.72~9.4倍;产沙、产流总量和与产流降雨历时密切相关。     

黄土区大型露天矿排土场水力侵蚀计算与防治

以黄土区安太堡露天矿未复垦排土场为对象,研究未复垦排土场平台水力侵蚀(沟蚀)状况,通过实地外业采样和内业数据处理,结合数据统计分析平台,计算出了研究区内的沟蚀量分布情况,并分析了平台汇水面、土壤容重、坡度与沟蚀模数的关系,估算研究区水力侵蚀造成的直接经济损失,提出排土场平台复垦和水土流失防治措施。结果表明:(1)研究区水力侵蚀严重,总体沟蚀模数相当于自然地貌土壤侵蚀模数的6.8倍,其中平台汇水面对沟蚀模数的影响巨大;(2)排土场平台表层土壤压实,40cm以内土层压实最为严重,深层土壤土质较疏松;(3)排土场平台坡度和坡长在一定程度上可以反映出土壤侵蚀的高低,在水土流失防治措施中应予考虑。在平台复垦和土壤侵蚀防治中应采用减少平台汇水面积、增大地表水入渗能力和提高植被覆盖度的措施为主,本研究成果可为排土场复垦和水土流失防治提供参考。     

红壤坡地降雨入渗、产流及土壤水分分配规律研究

选取农作区和荒草区两个不同利用模式下的红壤坡地，研究了降雨的入渗、产流及对土壤水分分布的影响。结果表明：（1）农作区和荒草区的径流系数都随着年限的延长而降低并达到稳定。降雨量成为影响径流量的唯一主导因素；农作区的径流系数显著高于荒草区（r〈0．05）。（2）农作区的入渗比率（入渗量／降雨量）低于荒草区；在持续降雨的情况下。农作区60cm以上土壤蓄水增量降低，但渗漏量保持不变．因此使入渗比率降低，而荒草区则在60cm以上土壤蓄水增量降低时，通过提高土壤的渗漏量保持较高的入渗比率。（3）降雨对土壤水分分布的影响受土壤初始含水量和垫面的影响。土壤初始含水量越低，降雨使土壤水分含量增量越大。在同等降雨置下，农作区只有40cm以上的土壤水分含量增加，而荒草区则为90cm以上。     

不同下垫面径流小区土壤水蚀特征试验研究

在延安燕沟试验区建立不同下垫面（裸地、荒草地、灌木林地）自然地貌径流小区，在天然降雨条件下，分析2a来的产流事件的径流量、产沙量、入渗率数据，发现其随次降雨变化呈现规律性变化。在相同雨强条件下，裸地小区的径流量最大，为荒草地的6倍，为灌木地的2．4倍，裸地远大于有林草覆被小区；同时裸地小区的产沙量最大时是灌木地的82倍，是荒草地的150倍，可见林草覆被大大减少了黄土坡地的土壤侵蚀；在各次降雨过程中，灌木地的平均入渗率为90％，荒草地的平均入渗率为85％，而裸露地的平均入渗率为60％且远低于林草覆被黄土坡地。     

黄土丘陵沟壑区欧李人工林对坡面土壤分形特征及可蚀性的影响

[目的]研究中国特有经济作物欧李对坡面土壤性质的影响,为其在黄土丘陵沟壑区推广种植提供参考依据。[方法]布设5块立地条件不同的试验样地,在汛期前后,分别对各样地土壤相关指标进行测定,利用PSD分形模型及EPIC土壤抗侵蚀模型,定量分析欧李对坡面土壤颗粒分形维数及抗侵蚀能力的影响。[结果](1)在汛期,欧李人工林对坡面土壤黏粒具有显著的拦截作用,鱼鳞坑式欧李林可有效保护坡顶处土壤,水平阶式欧李林在坡中、坡底位置可有效拦截径流中的土壤细颗粒并富集黏粒;(2)坡面土壤分形维数与土壤砂粒含量呈显著负相关,相关系数为-0.611;与土壤黏粒含量呈显著正相关,相关关系为0.770;(3)欧李林的种植可降低研究区土壤可蚀性因子K值,提高土壤抗侵蚀能力,不同整地方式下欧李林对土壤可蚀性因子K值的影响效果总体表现为:水平阶鱼鳞坑自然坡;(4)土壤可蚀性因子K值与土壤的有机质和黏粒含量呈极显著负相关,相关系数分别为-0.957,-0.928;与土壤容重、砂粒含量和粉粒含量呈显著正相关,相关系数分别为0.704,0.667,0.512。[结论]种植欧李对黄土丘陵沟壑区控制坡耕地黏粒流失,提高土壤有机质含量,优化土壤结构,增强土壤抗蚀能力具有积极的意义。     

草地坡面径流调控放水试验研究

通过坡面放水模拟径流冲刷试验，研究了不同放水流量下草地减水减沙效应，并从起流历时、径流流速、径流深度等方面分析了草地调控水沙的机理。结果表明：（1）草地具有显著的减水减沙效应，平均径流系数较对照减少28．3％，输沙率较对照减少78．4％。（2）裸地与草地坡面产流规律一致，裸地土壤坡面的输沙率呈先增后减再增的变化趋势，而草地坡面的输沙率呈先增后减然后逐渐趋于稳定。（3）草地能将坡面径流起流历时推迟3倍以上，可将径流流速减小40％，从而使草地坡面的径流入渗率明显增加，使径流的冲刷能力和输沙能力迅速下降。（4）草地对径流深度的影响不明显，径流深度的变化难以反映草地对径流的调控作用，径流流速可能会更好地反映水土保持措施的径流调控效果和能力。     

放水冲刷条件下坡面植被空间布局对坡沟系统侵蚀产沙的影响研究

植被在有效防治水土流失、改善生态环境中具有不可替代的重要作用。研究表明,土壤表面没有植被的降雨侵蚀量是未扰动森林土壤的16倍[1]。Zheng在子午岭林区的研究也发现,当地表植被生长良好时,降雨、地形、坡度等因素对土壤侵蚀量的影响很小。而土壤表层一旦失去植被保护或根系的固结时,降雨和地形等因素对侵蚀的作用则十分