基于组分区分的南方红壤丘陵土壤呼吸对植被类型转换的响应

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一。长时期的水土保持生态建设导致南方红壤丘陵区植被类型转换非常普遍。探讨植被转换对土壤呼吸及其关键组分的影响,不仅对深入了解土壤呼吸与碳循环的内在机制有着重要的理论价值,还可以为科学评价水土保持生态建设在应对气候变化方面的作用提供科学依据。依托江西水土保持生态科技园对侵蚀退化裸地及其恢复承建后的百喜草地、柑橘果园和湿地松人工林进行了一年尺度的土壤呼吸速率监测。结果表明,土壤呼吸速率月变化呈夏高冬低的曲线模式,最大值出现在8月份或9月份,最小值出现在1月份,植被转换没有改变土壤呼吸的季节变化模式。土壤呼吸速率的季节变化主要受浅层土壤温度的控制,与土壤含水率没有显著关系,5 cm深度土壤温度能解释总呼吸速率和异养呼吸速率季节变异的83.3%和86.0%。随着植被类型由裸地向草地、果园和林地转换,土壤呼吸的温度敏感性系数Q10值由1.86增大到2.20、2.72和2.75,即土壤呼吸对土壤温度的变化越来越敏感。异养呼吸占土壤总呼吸的比例呈现出单峰曲线模式,平均达到72.3%,且随土壤呼吸速率的增大而增大。南方红壤丘陵区侵蚀裸地向人工草地、果园和湿地松人工林转换的过程中土壤呼吸速率有所增强,草地与裸地之间土壤总呼吸速率存在显著性差异,草地与裸地、草地与林地之间土壤异养呼吸速率差异显著。在区域或生态系统尺度上,植被类型是土壤呼吸的重要影响因子。     

江西红砂岩侵蚀劣地综合治理模式研究探讨

江西省红砂岩发育土壤分布面积广,但遭受到强烈的土壤侵蚀,土壤质量严重退化,成为水土流失治理迫切需要解决的问题。通过实地调研和现场试验示范,结合生态恢复和开发利用2个主要治理方向,总结提炼了适合于江西省红砂岩侵蚀劣地的5种典型治理模式。在生态恢复治理方向下:(1)大封禁+小治理模式;(2)灌草植被带模式;(3)竹节水平沟+乔灌草混交模式。在农林开发治理方向下:(1)反坡梯田+经果林开发模式;(2)生态路沟+鱼鳞坑+经果林开发模式。最后从侵蚀机理和综合治理模式等方面展望了该研究的前景。     

南方红壤区不同利用土地产流产沙特征试验研究

研究不同类型降雨下土地利用/覆被对水土流失过程的影响,对于科学指导植被建设和控制水土流失具有重要意义。采用人工模拟降雨的方法,对南方红壤区典型小流域8种不同利用土地的径流、泥沙在不同降雨条件下的流失特征进行了研究。结果表明,不同利用土地的径流和泥沙流失差异明显,且各利用土地的径流和泥沙流失的变化对雨量雨强变化的响应不同;相同降雨条件下径流调控排序为果园>旱平地>油茶>弃土场>水保林>坡耕地>水田>裸地,泥沙调控排序为果园>油茶>旱平地>水田>裸地>水保林>坡耕地>弃土场。因此,具有水土保持措施的果园保水保土最好,而裸地产流最大,坡耕地和弃土场泥沙流失最多,产流和产沙没有完全的对应关系,该研究结果为南方红壤区的水土保持规划与水土流失综合治理提供了基础数据和科学依据。     

土壤侵蚀/水土保持与气候变化的耦合关系

通过综述土壤侵蚀对碳循环的影响、全球气候变化对土壤侵蚀的影响以及水土保持植被恢复对碳循环与土壤碳素积累的影响,研究土壤侵蚀/水土保持与气候变化的耦合关系。结果表明:因侵蚀造成的土壤碳素损失是巨大的,但土壤侵蚀是碳源还是碳汇过程依然存在争议,焦点集中于因侵蚀造成土壤团聚体解体,暴露在空气中的土壤有机碳的矿化速率的大小;随着全球气温升高以及降雨格局的变化,全球土壤侵蚀强度和范围都在不断增加,但土壤侵蚀对全球气候变化的响应程度依然值得深入研究;水土保持生态恢复主要通过改变下垫面性质来改变土壤有机碳含量、影响土壤CO2释放并促进土壤碳素积累,对抑制大气CO2浓度升高能产生积极影响。尽管土壤侵蚀/水土保持与气候变化的耦合关系方面的研究已取得重大进展,但仍有待于在土壤侵蚀过程中碳素变化模型、土壤侵蚀过程中氮素迁移转化特征以及侵蚀劣地生态恢复过程中土壤碳素积累机制等方面加强研究。     

江西省崩岗侵蚀危害及防治对策

崩岗是我国南方地区最严重的土壤侵蚀类型之一。根据江西省崩岗调查资料,在分析崩岗侵蚀现状与分布情况的基础上,阐述了崩岗侵蚀的危害性、治理现状与成效,并针对崩岗侵蚀治理中存在的问题提出了防治对策,包括领导重视、密切配合,预防为主、及早治理,科学施策、保障投入,注重宣传、全面监督,优化配置措施、治理开发并重,搞好示范、加强培训、保证质量等。     

南方红壤区农田道路强降雨侵蚀过程试验

以南方红壤区江西水土保持生态科技园为研究区,通过野外调查选择4种典型农田道路(即裸露土路、碎石道路、泥结石路和植草土路)设置12个原位试验小区,采用人工模拟降雨试验研究了3.0 mm/min强降雨条件下农田道路侵蚀过程及特征。结果表明:被高度压实的农田道路产流时间短(小于2 min),并在2～6 min内径流趋于平稳,径流系数高达65%以上;农田道路产流初期侵蚀率较大,随后下降并在一段时间内趋于稳定。降雨后期,裸露土路路面出现细沟和微型切沟导致侵蚀率有所增大;与裸露土路相比,碎石道路、泥结石路和植草土路均可以改变路面径流的水力学特征,实现土质道路防护和减少侵蚀产沙的作用,减沙效益最低也可达40%左右,并以植草土路的水土保持效果最佳。     

不同植被恢复模式对红砂岩土壤化学性质及抗蚀特征的影响

通过对不同恢复年限及恢复类型(2a人工恢复湿地松林、5a人工恢复湿地松林、5a自然恢复湿地松林、5a自然恢复荒地和6a种植杨梅园空地)0～30cm红砂岩发育土壤团聚体中有机碳、全磷、全氮分布规律、化学计量比及其与土壤抗蚀性的相关性进行分析,旨在探究红砂岩侵蚀劣地植被恢复过程中土壤养分变化及抗蚀性。结果表明:红砂岩纯裸地土壤养分含量较低,经过不同措施恢复后,土壤理化性质有不同程度的改善。不同类型红砂岩土壤团聚体级配不同。裸地以5 mm粒径团聚体为主,约占60%以上。除自然恢复5a荒地以2～5 mm团聚体为主以外,其余恢复措施的红砂岩土壤均以小于0.25mm粒径微团聚体为主。不同粒径土壤团聚体有机碳、全氮含量均随恢复年限增长呈增加趋势。C、N集中分布在0.25～1 mm团聚体上,尤其是0.5～1 mm团聚体;P则分布较为均匀。采取不同恢复措施后土壤抗蚀性有不同程度的提高,其中结构体破坏率从55.68%降至10%以下。研究区土壤C:N均值为15.0:1;C:P均值为79.7:1;N:P均值为4.0:1。由此可知不同红砂岩发育土壤随着恢复年限而增长,抗蚀性能大幅提升,由于养分主要分布在0.5～5 mm土壤水稳性的团聚体上,而该部分团聚体流失严重,导致土壤养分含量低、土壤抗蚀性差,恢复过程较为困难。     

鄱阳湖区典型堤防不同植草护坡产流产沙特征试验研究

[目的]对鄱阳湖区典型堤防不同植草护坡产流产沙特征进行试验研究,为该区植草护坡草种筛选以及护坡技术构建提供一定的科学依据。[方法]采用人工模拟降雨的手段,利用水土流失移动监测车选取鄱阳湖区典型堤防——九江市永修县九合联圩为研究对象,对裸露坡面(BL)、自然恢复坡面(NRS)、狗牙根护坡坡面(CDS)、中华结缕草护坡坡面(ZSS)和假俭草护坡坡面(EOS)等5种护坡模式进行了水土流失监测,量化不同护坡模式的水土保持效益。[结果]裸地具有最短的初始产流时间和最大的径流流速,植草后能较大幅度延长初始产流时间,降低径流流速,并且假俭草坡面减缓坡面流速的效果最为明显。20 mm/h雨强下,4种植草坡面与裸露坡面之间的径流系数没有明显差异,但是随着雨强的增大,植草坡面对径流的抑制作用就越来越明显。各处理土壤流失量均随着雨强增大而增大。[结论]植草护坡能有效减少堤防土壤流失量,并且堤防植草护坡的减沙效益在大雨强下表现得更为明显。     

水土流失区植被恢复过程中土壤碳汇的形成机理

研究揭示区域性土壤侵蚀、水土保持与全球气候变化之间的关系,是土壤侵蚀与水土保持学科的重要前沿领域之一,具有重要意义。植被恢复是水土流失区主要的治理手段之一。在总结了植被恢复对土壤碳储量、土壤侵蚀对土壤碳素损失的影响,以及影响水土流失区土壤碳汇吸存的关键因素及其对植被恢复的响应的基础上,指出迫切需要加强对存在土壤侵蚀情况下的植被恢复过程中土壤碳素动态及土壤碳库的吸存机理等相关科学问题的研究。相关研究对科学评价水土保持在应对全球气候变化中的作用、增强土壤碳汇功能与形成机理的认识具有重要的科学意义,同时对加强土壤有机质管理、促进土壤肥力改善和退化生态系统的恢复与可持续发展也具有一定的现实意义。     

鄱阳湖湿地对气候变化的脆弱性与适应性管理

鄱阳湖湿地生态系统是对气候变化较为敏感的区域之一,未来的气候变化将会进一步加剧鄱阳湖湿地生态系统的脆弱性,降低生态系统的服务功能。在总结了鄱阳湖地区过去几十年来的气候变化情况并对未来进行预估后,分析了气候变化背景下鄱阳湖湿地结构和功能的变化,在此基础上提出了适应未来气候变化的对策和政策建议。