喀斯特地区坡面不同土地利用方式水土流失及磷素输出对次降雨特征的响应

为探究喀斯特地区坡面不同土地利用方式下水土流失及磷素输出对次降雨特征的响应,对喀斯特地区不同土地利用方式(水保林、耕地、自然草地、裸地、经果林)坡面场次降雨的水土流失和磷素输出进行了分析。结果表明:5种土地利用方式的径流系数由大到小整体表现为裸地自然草地耕地水保林经果林,而单位面积产沙量、单位面积磷流失量整体表现为耕地裸地经果林水保林自然草地。其中耕地和裸地在大雨量、高强度降雨事件的影响下径流系数、单位面积产沙量、单位面积磷流失量急剧增大。雨强是影响水土流失、磷素输出的重要因素,可以很好地拟合水土流失量。径流中磷素输出以颗粒态磷(PP)为主,占总磷(TP)的比例介于75.47%~97.91%之间。降雨引起的耕地径流[0.73 mg·L-1ρ(TP)2.49 mg·L-1]、裸地径流[0.10 mg·L-1ρ(TP)0.50 mg·L-1]和经果林径流[0.13 mg·L-1ρ(TP)0.46 mg·L-1]磷输出对受纳水体磷的含量有增加的风险,而自然草地径流[0.03 mg·L-1ρ(TP)0.09mg·L-1]影响较小。坡面水土流失和磷素输出与降雨过程、土地利用方式关系密切,可以通过优化土地利用结构、减少人为扰动有效防治水土流失,减轻流域面源污染。     

西南岩溶区小流域划分与水文特征分析

由于存在地表地下双层水文结构,因此岩溶区小流域划分一直是一个难题。选取西南地区岩溶发育的羊鸡冲小流域作为研究对象,综合运用地形分析、水文监测和野外调查等方法,以期合理划分岩溶区小流域。研究结果表明,采用地形分析、水文监测与野外调查相结合的方法划分岩溶区的小流域,能够囊括小流域绝大部分的降雨和径流,更符合闭合小流域的特征,使西南岩溶区小流域的划分更加准确。     

冻融对土壤分离能力及侵蚀阻力的影响

冻融后坡面为水力侵蚀产沙提供了大量有效物质源,是河道泥沙的主要策源地。该研究利用室内模拟冻融和径流冲刷试验,设置不同冻融循环次数、坡度和流量梯度,分析冻融对土壤分离能力及侵蚀阻力的影响机制。结果表明,冻融条件下,坡度、流量和冻融循环次数均对土壤分离能力有显著影响(P0.05),贡献率分别为17.94%、19.96%和18.43%。冻融前后,土壤分离能力基本均随坡度和流量的增加而增大,冻融后的均值(5.28±2.48g/(cm~2·min))显著大于冻融前(2.39±1.71 g/(cm~2·min)),但冻融后的增幅明显小于冻融前。不同坡度和流量条件下,冻融1次后,土壤分离能力均显著增大(P0.05),但其随冻融循环次数增加的变化趋势差异较大,只有在坡度与流量同时较小(10°和≤18L/min)或较大(15°和≥18L/min)时,呈显著增大趋势。冻融循环1、5、10次后,土壤细沟可蚀性分别增大1.25、1.66和1.72倍,随冻融次数的增加逐渐趋于稳定;土壤临界剪切力冻融后显著降低,与冻融次数无明显关系。冻融后土壤平均容重、水稳性团聚体和抗剪强度分别降低了6.61%、24.77%和21.35%,土壤孔隙度和三相结构指数变化与之相反。冻融条件下,土壤细沟可蚀性与水稳性团聚体和抗剪强度呈显著负相关关系,而与孔隙度呈显著正相关关系。     

三峡水库坝区生态屏障区近25年土地利用变化评价

通过研究三峡水库坝区生态屏障区近25年来的土地利用变化,揭示其时空变化规律及驱动机制,为坝区生态屏障区土地资源的合理开发利用及生态系统管理提供科学依据。运用RS和GIS技术对1993年、2006年和2018年3期Landsat遥感影像进行处理,得到土地利用类型分布图;综合运用土地利用变化量、变化幅度和转移矩阵等定量指标,对三峡水库坝区生态屏障区1993—2018年间的土地利用变化进行分析。结果表明:1993年以来,三峡水库坝区生态屏障区土地利用结构变化明显,表现为林地、园地和水域的增加,耕地的大幅减少,其中水域面积增加幅度高达183.0%,而耕地面积减少幅度达68.9%;土地利用转移特征结果显示,水域、园地的增加都主要由耕地、林地转化而来,林地、建筑用地的增加主要由耕地转化而来,而未利用地向各方面用地类型转化;三峡水库坝区生态屏障区1993—2006年水域变化程度远大于2006—2018年,其他类型变化幅度相近。总体而言,三峡工程的建设、城镇化发展、农林产业结构调整和生态保护是三峡水库坝区生态屏障区土地利用变化的主要原因。     

黄芩分布区主要气候要素变化趋势时空特征分析

基于国内黄芩主要分布区确定的研究区内94个气象站点的气象观测数据,运用非参数统计检验Mann-Kendall、R/S等分析方法,分析了研究区1957-2007年气温、降水量和日照时数变化趋势的时空特征。结果表明：近50a来,研究区气温表现出显著的上升趋势,降水量、日照时数呈现出减少趋势,日照时数的变化趋势通过了0.01水平的显著性检验;Hurst指数分析表明,研究区未来气温、日照时数都表现出很强的持续性,即与过去近50a的变化趋势基本保持一致,降水量在东北段的减少持续性很强,华北段和西北段变化的持续性相对较弱;研究区气温、降水量、日照时数的变化趋势在空间分布上存在着一定的区域差异。     

海藻多糖抗蚀剂对土壤抗剪与入渗特性的影响

施用土壤抗蚀剂是提升土壤流失治理效果的有效途径之一，现有材料生态效益不能满足耕地的使用需求，寻找生态效益优良的新型土壤抗蚀材料是目前的研究热点与关键。该研究以土壤内源性多糖为基材制得的土壤抗蚀材料为对象，通过直剪试验、土壤崩解试验与变水头入渗试验分析施用量、养护时间对土壤抗剪、入渗等特性的影响，以探讨其防治耕地水土流失的潜质。试验结果表明，海藻多糖抗蚀剂可以在较大程度上提升土壤内聚力，在相同养护时间下，土壤内聚力与其施用浓度呈正相关，在施用浓度1%时4种养护时间下平均提升3.33倍；在同一施用浓度下，土壤内聚力随养护时间延长而增加，短时养护就能取得较好效果。施用浓度与养护时间对内摩擦角的影响较小，施用海藻多糖抗蚀剂后内摩擦角仅小幅增加。土壤抗崩解性随施用浓度的增加而增加，少量施用就能取得良好效果，在施用浓度0.25%时，土壤崩解系数减少66.1%，当施用浓度达到1%时，试验条件下没有崩解发生。渗透系数随施用浓度增加先增加后减小，于0.25%时达到最大值2.86×10-5 cm/s，于1%时达到最小值0.91×10-5 cm/s，都属中等透水层。对固土机理进行了探讨，并通过扫描电镜测试进行验证，结果表明海藻多糖抗蚀剂可通过土壤孔隙渗透扩散到土体内部，包裹土壤颗粒，进而利用自聚交联、凝胶固结在土壤表面和孔隙形成网状膜结构，增强土壤颗粒间的连接，提升土体强度，可拓宽坡耕地土壤侵蚀防治材料的选择范围。