典型黑土区村级尺度侵蚀沟演变

侵蚀沟的演变是东北水土流失过程的重要方面.利用1968和2009年亚米级遥感影像,获取典型黑土区村级尺度的侵蚀沟分布、耕地垄向和土地利用数据,基于1∶1万地形图获取等高线、坡度、坡长和垄向坡度数据,在地理信息系统和遥感技术的支持下,分析典型黑土区41 a村级尺度侵蚀沟的动态变化及其影响因素.结果表明:1)41 a间,典型黑土区侵蚀沟密度有明显增加的趋势,基于分辨率为亚米级遥感影像解译的侵蚀沟密度较以往研究结果大幅增加;2)自然坡度0.25°～1.5°范围内为该区域侵蚀沟密度变化最大的区域,8°以上区域由于实施退耕还林措施,侵蚀沟密度降低;3)300～500 m坡长区域侵蚀沟密度出现极值;4)由于实施改垄措施,41 a后垄向坡度在0～0.25°范围内耕地面积增加,大于0.25°范围内耕地面积均减少.     

少免耕土壤结构与导水能力的季节变化及其水保效果

通过对黑土坡耕地免耕、少耕与传统耕作土壤物理性状全生育期观测,比较研究土壤结构和导水性状季节变化差异及其与水土流失的关系。结果表明,表层0~20 cm土壤,免耕土壤容重全生育期维持在1.20~1.30 g cm-3,变化小,大于0.25 mm的水稳性团聚体含量(WR0.25)和平均重量直径(MWD)高于传统耕作,初始和稳定入渗速率均高于少耕和传统耕作,土壤含水量分别较少耕和传统耕作高4.7和4.4个百分点,较传统耕作分别减少地表径流和土壤流失量86%和100%;少耕除夏季各项性状均介于免耕和传统耕作之间,夏季垄沟深松后,垄沟土壤容重显著降低,较免耕和传统耕作降低0.15 g cm-3以上,提高土壤初始入渗速率30%以上,较传统耕作减少水和土壤流失量20%和40%。传统耕作土壤容重,垄台由播种时的0.91 g cm-3增加至收获时的1.23 g cm-3,垄沟一直维持在1.30 g cm-3左右,WR0.25、MWD、土壤稳定入渗速率、含水量均较低,全生育期10%的雨水流失,土壤流失量615 t km-2a-1。免耕土壤结构稳定,蓄水保水最佳,为效果显著的水土保持耕作措施,少耕也有一定的保水保土作用;免耕和少耕均能够改善土壤物理性状。     

黑土区典型小流域土壤侵蚀空间格局模拟研究

利用校正后的基于GIS的USLE模型预测了黑土区域土壤侵蚀量的空间分布格局。研究结果表明,研究区小流域年侵蚀量值范围在0~60t/(hm² a),无侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀和强度侵蚀面积分别占研究区总面积的28.7%,56.2%,18.6%和0.1%。研究区坡顶土壤侵蚀量较少〔0~5t/(hm² a)〕,坡肩和坡背侵蚀量较大〔3~15t/(hm² a)〕。基于GIS的USLE不能够很好地模拟黑土区坡麓和坡足区域土壤沉积和侵蚀沟的空间分布格局,但可以较好地模拟坡顶、坡肩和坡背处的土壤流失状况。     

东北水保工程项目区水土保持效益评价

在国家农业综合开发东北黑土区水土流失治理一期工程区内,选取新型大垄、垄向区田(3°和5°)、3°垄沟深松、改垄、梯田、地埂、草地、林地共8个不同的水土保持措施地块作为试验小区,以传统3°和5°顺坡垄作为对照小区,开展全年水土保持监测,并以此进行了田块尺度上的各项水土保持措施的效益分析。研究结果表明,水保工程措施总体优于水保耕作措施,在耕作措施中新型大垄密植水保效果最佳。各项措施水土保持效益排序为:草地>林地>新型大垄>改隆>梯田>地埂>深松>3°区田>5°区田。新型大垄、区田和深松措施水保作用具有时效性。     

径流泥沙混合装置研发

水土流失观测人工泥沙样品误差较大,因此样品均匀是提高观测准确性的关键。该文在已研制的可移动径流观测装置的基础上,通过对其泥沙混合装置中关键参数的实验测定,确定泥沙混合效果最佳条件下的混样桶高度和直径,以此实现高混合度泥沙样品的获取。结果表明:一级分流装置在高度H150mm×直径Φ200mm时混合效果最好,样品误差小于16%;二级分流装置在高度H40mm×直径Φ60mm时效果最好,样品误差小于7%。通过设定分流装置的高度和直径,可显著提高径流泥沙混合效果,此研究为提高可移动径流观测装置的观测精度提供了参考。     

东北北部冷凉区免耕土壤的特性及作物效应

【目的】研究东北冷凉区免耕对土壤性状、作物产量的影响及其水土保持作用。【方法】利用平地和坡地9年长期定位田间试验,设置免耕和旋耕处理,系统监测土壤性状和作物产量。【结果】与传统旋耕相比,免耕下耕层土壤含水量提高3—5个百分点,110 cm土层储水量增加;10 cm处土壤温度降低2.1℃;0—15 cm土层有机质含量增加11%;土壤动物多样性增加;地表径流和土壤流失量分别减少90%和98%以上;玉米减产20%以上,大豆却增产10%左右;免耕在坡地上的效果好于平地。【结论】免耕对退化黑土恢复和水土保持作用显著,但冷凉区作物对免耕反应不同：大豆增产,玉米减产。因此,免耕适宜于大豆和坡耕地。