城镇化人为扰动下垫面类型影响水源涵养功能的评价

城镇化引起的各种人为扰动地貌单元的水源涵养功能较原地貌明显降低是造成城市水土流失的主要原因,在降雨和排水管网设计能力一定条件下,也是加剧城市内涝的主要原因。该文采用野外调查、室内物理分析及AHP(analytic hierarchy process)层次分析综合评价法,系统地分析了各种人为地貌单元的物质组成和持水性能变化并综合评价了其对原地貌水源涵养功能的影响特征。结果表明:1)各种扰动地貌单元2 mm土体颗粒质量分数在45%以上,原地貌2 mm土壤颗粒质量分数在92%以上;扰动地貌不均匀系数和曲率系数分别在11.05~41.30和0.32~3.15之间变化,其中不均匀系数较原地貌减小了4.51%~80.27%;各种扰动地貌单元土壤容重为施工便道(1.74 g/cm3)边坡绿化带(1.54 g/cm3)1 a弃渣堆积体(1.48 g/cm3)2 a弃渣堆积体(1.34 g/cm3)3 a弃渣堆积体(1.31 g/cm3),比坡耕地依次增加33.85%、18.46%、13.85%、3.08%和0.77%;扰动地貌的土壤总孔隙度、土壤田间持水量和饱和含水量则表现出相反趋势。2)人为扰动地貌单元土壤入渗性能总体小于原地貌单元,而原地貌土壤稳定入渗率则在2.83~6.22 mm/min之间变化;当项目区林地转化为新弃渣堆积体时对降雨和城市洪水动态调节功能影响最大,转化为施工便道时影响最小;人为扰动地貌单元土壤水库总库容、兴利库容和滞洪库容总体低于原地貌,当项目区草地转化为施工便道时对土壤持水能力及调蓄地表径流能力危害最大。3)各种扰动地貌单元水源涵养能力明显小于原地貌单元,以施工便道(0.421)最差,林地最好(0.651);在城镇化过程中应重视城镇水面、林草地的空间分布及占地面积,对短期松散堆积体也最好进行临时绿化措施。4)加强对扰动地貌物质组成、大孔隙结构和降雨-径流-入渗连续性定位研究,同时关注各扰动地貌在不同压实条件下土壤水库蓄水性能对项目区雨洪过程线和排水系统的影响。研究结果可为城市水土保持生态服务功能恢复、城市绿化带建设和洪水内涝缓解提供科学依据。     

基于土壤管理评估框架的云南坡耕地耕层土壤质量评价

坡耕地作为云南地区耕地资源的重要组成部分,坡耕地耕层土壤质量评价和参数适宜范围确定是合理耕层构建的基础。基于土壤管理评估框架(soil management assessment framework,SMAF),构建坡耕地耕层土壤质量指数评价模型(cultivated-layer soil quality index,CLSQI),采用最小数据集(minimum data set,MDS)法筛选评价指标,对云南地区坡耕地耕层土壤质量进行评价,提出坡耕地合理耕层土壤参数适宜范围。结果表明:云南坡耕地耕层土壤质量评价最小数据集由pH值、全氮、总孔隙度、抗剪强度、田面坡度5个指标组成,基于MDS的坡耕地耕层土壤质量评价精度较高。在初选指标体系中,土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、抗剪强度、田面坡度5个指标的权重较大,而在MDS指标体系中,田面坡度、全氮含量的权重较大。坡耕地耕层土壤质量指数(CLSQI)分布在0.39～0.84之间,均值为0.59±0.11,变异系数为0.19,坡耕地耕层土壤质量总体处于“中等”偏上水平。不同采样区坡耕地CLSQI差异显著(P0.05),其大小关系为:楚雄双柏宣威宁洱马龙石林。0～20 cm采样深度坡耕地CLSQI(均值0.59)大于20 cm(均值0.56),紫色土坡耕地CLSQI(均值0.61)大于红壤(均值0.54)(P0.05),垄作和等高耕作模式坡耕地CLSQI大于顺坡耕作,旋耕方式下的坡耕地CLSQI大于翻耕,不同农业分区坡耕地CLSQI的大小顺序为:滇东北山原区滇中高原湖盆区滇西南中山宽谷区。坡耕地合理耕层MDS土壤指标适宜范围为:pH值5.58～7.82,全氮≥1.37 g/kg,总孔隙度≥52.28%,抗剪强度≥5.19kPa,田面坡度≤11.79°。研究可为坡耕地耕层土壤质量评价及合理耕层构建提供理论依据和参数支持。     

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。     

三峡库区紫色土土壤水分入渗特性研究

利用室内环刀法对三峡库区紫色土土壤水分入渗特性进行了研究。结果表明,不同土地利用类型土壤稳定入渗率位于为0.0075~1.73 mm/min之间,大小依次为竹林地>榨菜地>柑桔地>荒草地;Horton入渗方程在紫色土不同土地利用类型上拟合的结果在α=0.01上达到了显著水平,可以作为表达三峡库区紫色土土壤水分入渗过程的模型。土壤稳定入渗率与土壤理化性质间存在一定相关关系,其中土壤稳定入渗率与砂粒含量之间呈幂函数关系,与容重呈指数函数关系,与非毛管孔隙度呈幂函数关系,与大于0.25 mm的水稳性团聚体含量之间呈指数函数关系。多元对数线性回归模型可作为紫色土土壤水分入渗特性参数预报模型。     

不同耕作措施对红壤坡耕地耕层质量的影响

为探明不同耕作措施对云南红壤坡耕地耕层土壤抗侵蚀性能和生产性能的影响，以常规耕作为对照，设置免耕、翻耕20 cm、翻耕20 cm+压实、翻耕20 cm+深松30 cm四种耕作措施，采用土壤质量指数法对不同耕作措施下耕层质量变化特征进行分析评价。结果表明：（1）不同耕作措施对红壤坡耕地耕层土壤抗侵蚀性能影响显著。翻耕20 cm+深松30 cm处理下土壤饱和导水率最大（1.19 mm·min^-1）；与常规耕作相比，翻耕20 cm+深松30 cm处理下水稳性团聚体平均质量直径增加28.13%；免耕处理下土壤抗剪强度最高（12.12 kg·cm^-2），耕层土壤饱和导水率最大（1.27 mm·min^-1）；翻耕20 cm处理下大于0.25 mm水稳性团聚体含量、水稳性团聚体平均质量直径、几何平均直径均显著高于其他措施，分别为69.64 g·kg^-1、1.74 mm、0.77 mm。（2）不同耕作措施对红壤坡耕地耕层生产性能影响具有差异性表现，免耕处理下土壤容重显著增大，土壤有机质、有效磷在表层富集；翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm处理下，耕层增厚效果显著，土壤有机质、有效磷含量显著增加。（3）红壤坡耕地耕层土壤质量及诊断指标的适宜性对耕作措施响应有差异，翻耕20 cm+深松30 cm处理耕层土壤质量指数最大（0.58）；翻耕20 cm、翻耕20 cm+深松30 cm处理的耕层厚度、容重及有效磷指标均在适宜性阈值范围。上述研究结论可为红壤坡耕地适宜耕作措施选择以及坡耕地合理耕层的构建与评价提供参考。     

重庆市不同弃土弃渣下垫面侵蚀产沙模拟试验研究

采用野外放水冲刷法研究了紫色土与黄沙壤弃渣下垫面产流产沙规律。结果表明:1不同下垫面累积径流量随冲刷时间线性增加,放水流量为10、15L/min时,累积径流量增长速率最大均为Ⅲ小区,分别为3.735和8.579。2不同下垫面径流量与产沙量均呈正相关关系,且水沙关系增长速率大小依次为Ⅱ小区(0.356)Ⅲ小区(0.233)Ⅰ小区(0.111)Ⅳ小区(0.056)。3不同下垫面的产流量与产沙量均随放水流量的增大而增大,在各种下垫面中Ⅳ小区径流量增长率最大,而Ⅰ小区的径流量增长率最小,分别为41.58、16.33。     

紫色丘陵区桑树林地土壤理化性质及其抗蚀性研究

[目的]为对桑树水土保持效益的客观评价提供科学依据。[方法]通过室内理化性质分析法,研究桑树林地土壤理化性质及其抗蚀性能。[结果]桑树林地可显著改善土壤理化性质,提高土壤抗蚀性能,增加土壤有机质含量,其中剑持的土壤改良效果最好,有机质含量最高（30.67 g/kg）,是湖桑32号的1.82倍。各样地土壤团聚体分布均不均匀,风干土团聚体主要分布在＞5 mm范围;3种桑树林地＞0.25 mm风干土团聚体（94.50%～97.00%）和水稳性团聚体（50.16%～61.66%）含量均较高,并以嘉陵20号水稳性团聚体含量最大（61.66%）,表明该桑树对改善土壤结构和增强其土壤稳定性效果最好。嘉陵20号水稳性指数为0.52,其结构体破坏率最小（36.43%）,水稳性团聚体的GMD和MWD分别为1.06和1.33 mm,表明抵抗降雨侵蚀和径流冲刷能力最强。嘉陵20号的内摩擦角为13.712°,为剑持的1.40倍,湖桑32号的黏聚力最大,说明这2种桑树均对土壤有较高的改良作用。[结论]剑持对土壤理化性质的改良最优,嘉陵20号在改善土壤团聚体稳定性方面具有较高优势,湖桑32号可以提高土壤黏聚力以增强土壤的抗侵蚀力,三者在对土壤的水土保持效应方面各有优势。其中,嘉陵20号在各方面的表现较优,对土壤的改良效果最显著。     

重庆市坡耕地植被覆盖与管理因子C值计算与分析

植被覆盖与管理因子C值是评价植被因素抵抗土壤侵蚀能力及准确估算土壤侵蚀模数的重要参数,利用天然降雨径流小区径流泥沙观测资料,对重庆市坡耕地不同土地利用方式植被覆盖与管理因子C值变化及影响因素进行研究。结果表明:(1)在相同降雨侵蚀力条件下,坡耕地不同土地利用方式的水土保持效应差异很大,表现为:横坡植物篱耕地横坡耕地顺坡耕地清耕休闲地,坡耕地表层植被盖度最差且降雨侵蚀力较大的时段为土壤侵蚀危险期,在该时段内采取相应的保护措施可有效控制水土流失。(2)基于实测侵蚀量的C值估算方法最为适宜重庆市坡耕地不同土地利用方式的C值计算,重庆地区小麦年C值为0.434 5,甘薯年C值为0.386 4,小麦/甘薯年C值为0.403 7,C值不同表明不同农作物对耕地土壤的防护作用不同,合理选择农作物种类对防治水土流失有明显的作用。(3)基于重庆市坡耕地不同土地利用方式植被盖度与C值的年内变化特征,该地区坡耕地水土流失防治应从提高地表植被覆盖度出发,优化种植模式,兼顾水土保持措施布置,实现坡耕地可持续利用。     

紫色丘陵区土壤可蚀性因子研究

土壤可蚀性是标准小区上单位降雨侵蚀力所引起的土壤流失量,具有明确的物理意义和简便的测定方法,是确定土壤流失量的重要指标,也是土壤预测预报模型的重要参数[1]。美国的《农业手册》(No·282,537和703)总结并提出了土壤侵蚀预报模型USLE和RUSLE[2-4]各个参数的计算方法。我国学者对土壤可蚀性进行了大量的研究,朱显谟[5]将土壤抗侵蚀性能分为抗冲性和抗蚀性,学者们[6-7]分别对土壤抗冲性和抗蚀性进行了研究。人工模拟降雨研究土壤可蚀性有效率高、可控性好的特点得到了广泛的运用。史学正等[8]用人工模拟降雨仪研究了亚热带土壤的可蚀性,于东升等[9]用不同人工模拟降雨方式研究了土壤可蚀性     

论三峡库区流域治理与农村经济可持续发展

三峡库区是一个生态环境背景较脆弱且水土流失严重的丘陵山区,目前该区域面临着社会经济持续发展和水土保持的双重压力.本文对三峡库区水土流失和流域治理的研究内容做了简单回顾,并通过对流域生态系统的理论分析,提出三峡库区流域治理中迫切需要解决的3类科学问题,即(1)开展以土地生产力为中心的水土流失机理研究;(2)生态系统恢复重建机理与模式研究;(3)以产业结构调整为中心的农村经济可持续发展研究.同时对流域治理的研究方法进行了刍议.