三峡库区紫色土坡地桑基植物篱水土保持作用研究

以传统种植模式为对照,对桑基植物篱模式拦蓄径流、泥沙及改善土壤抗蚀性的效应进行了较为系统的研究。结果表明:桑基植物篱模式下土壤抗蚀性有较大程度的提高,表层土团聚度和团聚状况分别较传统种植模式提高25 2%和50 6%,而分散率则下降了3 7%,水稳性指数为传统顺坡种植的1 9倍,前10min水稳性团聚体破坏率仅为传统种植模式的57 2%。同时,桑基植物篱的应用能有效地减少紫色土坡地的水土流失,尤以侵蚀量和径流含沙量的减少和降低更为明显,与传统种植模式相比,径流量和径流系数减少或降低了10 34%～20 00%,侵蚀量减少了55 23%～67 84%,径流含沙量减小了48 60%～59 80%;在大雨强时桑基植物篱对减少养分的流失总量和富集比效果也相当显著。该技术的应用可有效地保证紫色土坡地土壤对降雨的充分入渗,减少面源污染,保持坡耕地的土地生产力。     

2种果草模式根系生态学特征研究

以退耕自然生草地为对照,研究了2种果草模式的地下生物量和根系空间分布特征,重点分不同级径对与土壤抗蚀性密切相关的有效根密度、根系总生物量、根系总长度以及根系总表面积进行了较系统的研究,结果表明果草模式下植物根系形成网络状空间分布格局,促进了土壤的抗冲性土体构型形成,紫花苜蓿是值得推广的果园间作牧草.     

紫色土丘陵区坡耕地坡面侵蚀响应特征研究

采用人工模拟降雨法,分析了紫色土丘陵区坡耕地坡面侵蚀过程地表石砾化、土层厚度变化及影响因素,利用建立的流失土层厚度计算方程对重庆地区不同土地利用类型流失土层厚度进行了分析。研究表明:(1)在降雨前、3次降雨后、6次降雨后,小区地表石砾覆盖度分别为1.5%,2.4%和12.2%,地表石砾覆盖度与累积产沙量正相关,在相同产沙量条件下,后期降雨侵蚀产沙造成的石砾化程度更为显著;(2)在模拟降雨前期,随着降雨量增大坡面流失土层厚度增加很快,4场降雨后降雨量增大导致的流失土层厚度增长率减少;不同地形因子组合下,累积雨量与流失土层厚度间存在较好的线性关系;(3)重庆地区无措施裸露坡耕地年均流失土层厚度为4.479 mm,大于年均成土厚度,作物覆盖顺坡耕地、作物覆盖横坡耕地、植物篱坡耕地、作物覆盖水平梯地、林地和荒草地年均流失土层厚度分别为1.931,0.728,0.533,0.041,0.001,0.079 mm,均小于年均成土厚度;重庆地区流失土层厚度大小为:渝东南地区>渝中部区>渝东北区>主城区>渝西地区,研究可为重庆市水土保持分区防治提供理论指导。     

紫色丘陵区堆渣体物理性质变化及边坡稳定性分析

为探求影响生产建设项目建设过程中堆渣体边坡稳定性的因素,以紫色丘陵区堆渣体为研究对象,采集堆渣体不同坡位的弃渣样品,测定堆渣体的含水率、饱和含水率、饱和导水率、容重和机械组成等物理指标,同时对各个坡位的样品进行直剪试验,以此分析堆渣体边坡稳定性特征。结果表明:坡面土体的含水率从上至下均逐渐升高;在含水率极低时,土体的黏聚力与含水率呈正相关;形成时间较长的堆渣体坡中部位的内摩擦角最大,而黏聚力最小;1、2、3号堆渣体安全堆渣的临界坡度分别为29.21°、26.13°、32.45°,3个边坡均不稳定,需要采取拦挡措施。     

紫色丘陵区不同土地利用类型径流泥沙及氮磷流失特征

采用径流小区定位观测法研究紫色丘陵区不同土地利用类型在自然降雨条件下的径流泥沙特征及面源污染物流失特征。结果表明,(1)2014年6-7月共观测到6次产生地表径流降雨事件,其降雨量在14.3~34.3mm之间,不同次降雨条件下产流量均以荒草地最大,其数值在25~35L之间;而产沙量均以顺坡耕作最大,其产沙模数在0.130~2.056g/m2,其次为横坡耕作。(2)各种土地利用类型径流总氮浓度均以6月25日和6月30日较高且以横坡耕作最大,而总磷浓度在观测期间均以顺坡耕作最大,其浓度在2.51~5.90 mg/L之间;顺坡耕作平均总氮流失量比横坡耕作和横坡植物篱耕作分别高9.31%和94.49%,而平均总磷流失量分别为二者的2倍和3倍左右。(3)总氮次产污模数随降雨量增加而增大且前期降雨会导致次产污模数迅速增加;降雨量为27.8mm(6月30日)时各种土地利用类型总氮次产污模数达到最大值;总磷次产污模数与总氮相比较小,数值在0.03~0.51kg/km2之间,与降雨量关系不明显。     

紫色土坡耕地耕层质量影响因素及其敏感性分析

坡耕地耕层质量变化特征由降雨侵蚀、耕作活动交互作用影响。该文以紫色土坡耕地为研究对象,结合主成分分析与评价模型对耕层质量特征进行分析,并解析了海拔、坡度、有效土层厚度和坡位4个地形因子对坡耕地耕层质量的影响及敏感性。结果表明:1)小流域坡耕地耕层厚度、土壤有机质、土壤容重均处于适宜性区间内,各土壤养分指标总体处于中低水平;土壤容重(变异系数CV为7.97%)和总孔隙度(CV为8.36%)变异系数相对较低,处于弱分异(CV<10%)水平,其余土壤指标均属中等分异水平。2)紫色土坡耕地耕层质量评价最小数据集由容重、贯入阻力、有机质、土壤黏粒含量、耕层厚度、抗剪强度、饱和导水率和有效磷8个指标组成。基于MDS评价表明,紫色土坡耕地不同坡位耕层质量指数为下坡(0.458)>中坡(0.443)>上坡(0.417),下坡较中坡和上坡分别提升3.39%和9.83%。3)紫色土坡耕地耕层质量影响因素可分为4类,Ⅰ类坡度限制型、Ⅱ类坡位限制型、Ⅲ类有效土层厚度限制型、Ⅳ类海拔限制型,4种耕层类型的样本数分占坡耕地耕层样本总数的38.89%、22.22%、14.81%和24.08%,主要影响因素是坡度。4)坡耕地耕层质量与有效土层厚度、坡位为正相关,与海拔、坡度表现为负相关,地形因子对耕层质量敏感程度为海拔(-0.399)>坡位(0.192)>坡度(-0.112)>有效土层厚度(0.110),海拔敏感程度为有效土层厚度的3.56倍。研究结果可为紫色土坡耕地耕层质量评价及有效调控提供理论依据,有利于紫色土坡耕地资源可持续利用。     

土壤侵蚀对紫色土坡耕地耕层物理及力学特性的影响

【目的】紫色土坡耕地是南方丘陵区农业生产重要的耕地资源,其耕层土壤退化主要为物理退化。为了探讨土壤侵蚀对紫色土坡耕地耕层物理特性及力学特性退化的影响,在耕层土壤退化分级的基础上,定量分析了不同侵蚀程度下紫色土坡耕地耕层物理、力学特性及土壤退化指数的变化特征。【方法】采用铲土侵蚀模拟试验方法,以未侵蚀地块为对照组（CK）,对比分析了侵蚀5 cm（S_-5）、10 cm（S_-10）、15 cm（S_-15）、20 cm（S_-20）条件下紫色土坡耕地耕层土壤渗透性、土壤力学特性及土壤退化指数变化特征,对坡耕地耕层物理、力学特性的退化程度进行了定量分析。【结果】（1）紫色土坡耕地不同侵蚀程度下耕层土壤渗透性为CK>S_-5>S_-10>S_-15>S_-20,土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率、饱和导水率随着侵蚀程度加剧而降低,S_-20土壤渗透性能最差;不同侵蚀程度下紫色土坡耕地均表现为0—20 cm土层的土壤渗透性指标高于20—40 cm土层的。（2）紫色土坡耕地不同侵蚀程度耕层土壤力学性质为CK-5-10-15-20,土壤抗剪强度、土壤紧实度随侵蚀程度加剧而增加。不同侵蚀程度下紫色土坡耕地各层土壤力学指标均表现为0—20 cm土层的高于20—40 cm土层的。（3）土壤抗剪强度对第一轴贡献率最大,土壤抗剪强度是影响不同侵蚀程度下紫色土坡耕地土壤物理性质及力学特性变化的主要因素。紫色土坡耕地土壤物理性质及力学特性与第一轴相关性排序表现为稳定入渗率>土壤紧实度>饱和导水率>平均入渗率>初始入渗率>抗剪强度。（4）不同侵蚀程度下紫色土坡耕地土壤退化指数大小为S_-5（-8.71%）>S_-10（-10.95%）>S_-20（-12.17%）>S_-15（-15.37%）,S_-15处理对耕层物理性质影响最大,S_-15 土壤退化指数最小,土壤退化程度为重度退化。不同侵蚀条件下,紫色土坡耕地土壤退化指数10—20 cm土层的最大,土壤退化对10—20 cm土层影响最小。【结论】紫色土坡耕地土壤退化现象严重,不同侵蚀程度土壤的退化等级分为4级,分别为未退化、轻度退化、中度退化、重度退化。研究结果可为坡耕地耕层质量退化过程辨识及恢复调控提供技术参数。     

青藏高原输电线路工程水土保持措施适宜性研究

青藏高原输电线路工程人为水土流失具有区域独特性。以青海格尔木至西藏拉萨±400kV直流联网工程为例，对青藏高原输电线路工程典型水土保持措施适宜性进行了研究，主要结果如下：人工促进自然修复是冻土区线性工程水土保持措施布设的新理念，各扰动地貌单元水土保持措施布设应坚持近自然生态修复原理以及生态工程优先、最小面积扰动和最短时间扰动原则；输电线路工程水土保持措施体系按主体工程区、牵张场、取土场、弃渣场和生产生活临时区5个扰动地貌单元布设，电力塔基区护坡主要有平地型回字形、缓坡型竹节式水平阶、陡坡型鱼鳞坑配植藤本植物工程，植被混凝土生态护坡挂网可防止扰动区土壤流失和冻土融化，土壤流失控制比为1.04,弃渣场柔性生态挡土墙可保持冻土的稳定性，植物成活率达90%以上；讨论了青藏高原冻土区水土保持措施布设特点及线性工程热融作用的防治措施。研究结果可为青藏高原输电线路工程或高寒区类似工程不同扰动地貌单元水土保持措施布设提供参考。     

土壤管理措施对紫色土坡耕地侵蚀耕层质量的影响

紫色土坡耕地是我国西南地区重要的耕地类型,为了探讨土壤管理措施对紫色土坡耕地侵蚀耕层质量的影响,以紫色土坡耕地耕层土壤为研究对象,采用铲土侵蚀模拟试验小区,建立不同侵蚀程度(侵蚀年限)的坡耕地定位试验,以不施肥为对照(CK),设置了化肥管理措施(F)、生物炭+化肥管理措施(B+F),对比分析土壤管理措施对土壤理化性质及力学性能影响,采用土壤质量指数法分析紫色土坡耕地侵蚀耕层质量变化特征。对3种土壤管理条件下坡耕地耕层质量及恢复作用进行评价。结果表明:(1)土壤管理措施对紫色土坡耕地侵蚀耕层土壤理化性质影响差异显著。F管理措施不能改善土壤结构,但能提高土壤养分,B+F管理措施耕层土壤容重最小,土壤总孔隙、毛管孔隙及饱和含水量增加,有机质含量最高,为12.45 g/kg,土壤养分状况最好。(2)F和B+F 2种管理措施均能提高0—10 cm土层抗剪强度,使得表层土壤抵抗剪切破坏能力增强,有利于水土流失调控,2种管理措施下土壤贯入阻力下降,能有效促进作物根系生长发育。(3)2种管理措施对紫色土坡耕地耕层土壤质量均有恢复作用,土壤质量指数依次为B+F(0.686)、F(0.625)、CK(0.595),B+F管理措施土壤质量较对照CK(0.595)提升15.3%,较F(0.625)提升9.8%,B+F管理措施对坡耕地侵蚀耕层土壤质量恢复效果最好,能有效提高紫色土坡耕地侵蚀耕层作物产量。B+F管理措施能有效改善土壤结构,增加土壤养分含量,更适合紫色坡耕地侵蚀耕层质量恢复及土壤侵蚀防治,研究结果可为紫色土坡耕地侵蚀性耕层质量恢复提供适宜管理措施,对紫色土坡耕地持续利用具有重要意义。     

不同植被恢复年限弃渣场入渗性能研究

为科学预测弃渣场水土流失量及评价其植被恢复效应,采用双环入渗法研究了不同植被恢复年限的弃渣场平台及边坡处的入渗特征,结果表明:不同植被恢复年限的弃渣土体容重、有机质含量及毛管孔隙度均随植被恢复年限的增加而增大,植被恢复从1年变化到2年,其容重差异在0.07~0.14 g/cm~3之间;弃渣入渗过程大致存在入渗率迅速降低(9 min内)、缓慢降低(10~60 min)和趋于稳定(60 min后)三个阶段;平台处的稳定入渗率随植被恢复年限的增加呈先增加后减小趋势,而边坡处的稳定入渗率则随植被恢复年限的增加呈先减小后增加趋势;Horton模型对弃土弃渣入渗过程拟合的相关系数最大(平均0.923),是反映其入渗过程的适宜模型。