基于龛深及其上覆土层稳定性的崩壁崩坍形成条件研究

[目的]研究龛的形态与崩岗发育及崩岗侵蚀之间的关系,为崩岗治理规划、崩岗防治工程技术的改进提供一定的数据参考。[方法]以湖北省通城县典型崩岗区崩壁土体为对象,构建崩壁连同龛二维数值模型,结合物理试验标定模拟所用的崩壁各土层基本特性参数。引入符合龛演化过程的"单元生死法",对引起天然状态下的崩壁明显崩塌(坍)所需的龛深最小(临界)值进行定量分析,并借助正交有限单元试验(ABAQUS)对诱发崩壁崩坍的因素进行主次评价,之后选取若干未降雨条件下不导致崩壁崩坍的龛深值,联合高阶插值与强度折减法导出了这些龛深与触发龛上覆红黏土体崩坍所需的极限饱和度之间的定量方程式。[结果]龛深与崩壁的稳定性系数呈显著线性负相关;龛上覆土层的含水量是促使崩壁发生崩坍的最重要因子,坡度对崩壁稳定性影响较大,而龛相对高度及崩壁高度均对崩壁的稳定性影响极小。[结论]崩壁崩坍的可能性在很大程度上受控于龛的凹陷深度和龛上覆红黏土体的含水状态,在崩岗侵蚀综合治理时需加以考虑。     

基于RUSLE的蔗区小流域土壤侵蚀特征研究

[目的] 探讨广西壮族自治区典型赤红壤集约化蔗区小流域的土壤侵蚀状况,以及土壤侵蚀强度与不同坡度、土地利用类型的关系,为广西集约化蔗区小流域防治土壤侵蚀提供科学参考。[方法] 在GIS空间分析技术支持下,利用修正的通用土壤流失方程（revised universal soil loss equation,RUSLE）对其进行定量估算。[结果] ①那辣小流域坡度在0°~35°之间,坡耕地（甘蔗）、林地（桉树）分别占土地利用总面积的82.85%,10.99%,道路和沟渠共占6.16%。2020年流域平均土壤侵蚀速率为22.97 t/（hm²·a）,属轻度侵蚀水平,是水利部规定的南方红壤丘陵区土壤允许流失量5 t/（hm²·a）的4.6倍;②流域土壤侵蚀主要发生在5°~25°的坡度范围内,是预防和治理水土流失的重点区域;③不同土地利用类型中,平均侵蚀速率最大的是林地（桉树）,为53.59 t/（hm²·a）,分别是坡耕地（甘蔗）、道路、沟渠的2.84,2.12,27.91倍。[结论] 应用RUSLE模型通过借助软件输入相关参数和处理数据,即可估算出蔗区土壤侵蚀及不同坡度、土地利用类型的土壤侵蚀强度分布特征,应合理规划并利用管理好流域的坡耕地（甘蔗）、林地（桉树）、道路等土地利用类型,采取具有针对性的、有效的水土保持措施。     

南亚热带不同母质发育土壤团聚体特征及其稳定性

团聚体是土壤的基本结构单位,其稳定性是评价土壤质量的重要指标。以南亚热带地区不同母质(石灰岩、第四纪红黏土、砂页岩)发育的土壤作为研究对象,采用湿筛法和LB法测定不同母质发育土壤团聚体稳定性特征。结果表明:(1)随着土层深度的增加,土壤容重呈上升趋势,而孔隙度、有机质和游离氧化铁含量呈下降趋势。砂页岩母质发育的土壤有机质含量最高,为22.44～42.97 g/kg。石灰岩和第四纪红黏土母质发育的土壤以黏粒(40.93%,42.51%)和粉粒(41.69%,42.31%)为主,砂页岩母质发育的土壤黏粒含量最低,为33.79%。(2)经湿筛法处理后,石灰岩母质发育土壤水稳性团聚体含量为91.58%～92.31%,第四纪红黏土母质发育土壤水稳性团聚体含量为76.45%～90.80%,砂页岩母质发育土壤水稳性团聚体含量为79.18%～86.67%,3种土壤团聚体的稳定性都随着土层深度增加而降低。(3)LB法处理后土壤团聚体MWD值均表现为慢速湿润处理预湿润振荡处理快速湿润处理,砂页岩母质发育的40—60 cm土层对消散和机械破碎作用最为敏感,其相对消散指数RSI和相对机械破碎指数RMI分别为0.78和0.42。不同母质土壤团聚体稳定性均与黏粒、有机质、游离态铁含量呈正相关。     

桂北地区不同密度杉木林枯落物与土壤水文效应

以桂北融水县贝江河林场杉木人工林为对象,采用野外实地观测与室内浸水法,研究了6种不同密度杉木林枯落物层和土壤层的水文效应。结果表明:(1)6种密度杉木林枯落物的厚度介于3.9～5.7 cm,蓄积量介于4.3～6.4 t/hm~2,枯落物厚度与蓄积量变化一致,从大到小依次为1 755,1 440,2 025,2 700,2 325,975 plants/hm~2;(2)枯落物最大持水量为2.40～14.23 t/hm~2,最大拦蓄量为5.23～11.51 t/hm~2,有效拦蓄量为2.45～9.49 t/hm~2,且均以1 755 t/hm~2最大;(3)在0—100 cm土层内,不同密度杉木林土壤容重介于1.19～1.28 g/cm~3,当林分密度为1 755 plants/hm~2时容重最小;(4)6种不同密度杉木林土壤的最大持水量和有效持水量均以1 755 plants/hm~2最大,且最大持水量远大于有效持水量;(5)枯落物及其各分解层的持水量与浸水时间呈明显对数关系(R~20.96),吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系(R~20.92)。综上得出,林分密度在1 755 plants/hm~2左右时,杉木林能更好地发挥水源涵养功能。     

南亚热带5种典型人工林凋落物水文效应

以广西国有高峰林场的5种不同人工林(马尾松林、杉木林、桉树林、米老排林、红锥林)为研究对象,结合野外调查和室内浸水法,对各人工林凋落物层的水文效应进行定量分析。结果表明:(1)5种林分凋落物蓄积量范围在1.96～9.05 t/hm~2,大小顺序为红锥林杉木林马尾松林桉树林米老排林。(2)5种林分凋落物中,杉木林最大持水量最大,为14.23 t/hm~2,马尾松林最小,为6.26 t/hm~2;米老排林凋落物最大持水率最大,为577.98%,红锥林最小,为135.46%。(3)杉木林凋落物的有效拦蓄量最大,为10.18 t/hm~2,马尾松林最小,为4.07 t/hm~2;米老排林凋落物有效拦蓄率最大,为463.35%,红锥林最小,为92.38%。(4)回归分析表明,凋落物持水量与浸水时间的关系符合对数函数关系(Q=aln t+b(R~20.773)),凋落物吸水速率和浸水时间的关系符合幂函数关系(V=kt~n(R~20.997))。持水过程中,各林分凋落物均表现为在1 h内持水量迅速增加,1 h后增加速度变慢,在10～12 h之后,吸水基本停止。综上,杉木林、米老排林凋落物层水源涵养功能较强。     

鄂东南花岗岩崩岗剖面土壤液塑限特征及影响因子分析

崩岗是鄂东南花岗岩地区普遍存在的土壤侵蚀现象,给农业生态与经济发展带来了严重影响.研究崩岗剖面土壤液塑限特征不仅有利于崩岗侵蚀机理的研究,也为崩岗水土流失的防治改良提供理论依据.以通城县五里镇典型的花岗岩崩岗剖面为对象,通过室外采样结合室内液塑限联合测定实验,以及土壤理化性质测定,分析花岗岩崩岗剖面土壤液塑限规律及其影响因子,并探讨其与崩岗发育的关系.结果表明:花岗岩崩岗不同层次间的土壤液塑限差异显著,淋溶层和淀积层的液限值均大于50％,塑限值为30％左右,显著高于母质层;土壤液塑限值受黏粒质量分数、有机质质量分数、容重、游离氧化铁质量分数等影响,并随各因子的增大而增大,均呈正相关关系;其中,黏粒质量分数、游离氧化铁质量分数对土壤液塑限的影响更加显著(R2=0.860“,R2=0.908”).花岗岩崩岗土壤液塑限过渡层、母质层相对较低,在遇到降雨冲刷时,土体状态极易发生改变,易发生水土流失.利用土壤基本理化性质,可以对土壤液塑限进行预测,并为加强崩岗侵蚀机理研究及其治理提供依据.     

赣县崩岗洪积扇土壤肥力的空间分异规律

崩岗侵蚀是南方花岗岩地区最严重的侵蚀方式,已成为我国一种严重的环境地质灾害,尤其是崩岗侵蚀产生的大量洪积物沉积在农田中,造成洪积扇农田沙化。以赣县田村镇崩岗洪积扇为研究对象,采集扇顶到扇缘不同区域的土样,研究该地区崩岗洪积扇土壤颗粒组成及土壤肥力的分异规律。结果表明:崩岗洪积扇土壤理化性质在空间分布上具有明显的分异规律。由扇顶到扇缘,土壤砾石和砂粒质量分数均逐渐减少,粉粒和黏粒质量分数则逐渐增加,土壤肥力也随之呈显著增加趋势。利用Pearson相关系数分析显示,土壤肥力与土壤砾石和砂粒质量分数呈显著负相关,而土壤肥力与粉粒和黏粒质量分数呈显著正相关。采用修正的内梅罗综合指数法对洪积扇土壤进行肥力评价发现,土壤肥力沿扇顶到扇缘逐渐增加,相比于扇顶土壤,扇中、扇缘土壤肥力等级系数分别增加了119.31%和157.93%。研究崩岗洪积扇土壤肥力分异规律有利于农业用地规划,对崩岗洪积扇土壤改良和提高农业经济效益有重要意义。     

喀斯特峰丛洼地不同植被类型土壤微生物量碳氮磷和养分特征

  目的  探讨桂西北喀斯特峰丛洼地不同植被类型的土壤理化性质和微生物碳(MBC)、微生物氮（MBN）、微生物磷（MBP）含量的变化特征及它们之间的关系。  方法  利用生态化学计量方法和Pearson相关性分析方法研究不同植被类型和土层深度对土壤MBC、MBN、MBP含量和土壤养分含量分布特征的影响。  结果  （1）不同植被类型土壤养分含量和MBC、MBN、MBP含量依次为次生林 > 灌木 > 灌草 > 草地 > 耕地;土壤养分垂直分布表现为随着土层深度加深而下降,不同土层间土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）含量差异显著,土壤MBC、MBN和MBP含量在不同植被类型和不同土层间差异显著,均表现为MBC > MBN > MBP。（2）不同植被类型土壤MBC/SOC和MBP/TP的值较小,MBN/TN的差异较大。不同植被类型的土壤MBC/MBN差异显著,MBC/MBP变化范围较大,MBN/MBP表现为次生林 > 灌草 > 灌木 > 草地 > 耕地。（3）土壤MBC和MBN与SOC、TN、速效氮和速效钾呈显著或极显著正相关,与土壤容重、pH值表现出不同程度的负相关,表明植被恢复过程中土壤MBC和MBN可作为衡量土壤养分的敏感性指标。  结论  不同植被类型的土壤微生物生物量碳氮磷、养分含量和化学计量特征有明显的表聚效应,随着植被的正向演替,土壤结构、养分和微生物群落功能得到显著提高。     

施肥方式对崩岗洪积扇土壤养分改良研究

中国南方花岗岩地区崩岗侵蚀给农业生产带来了严重的威胁，尤其是崩岗侵蚀产生的大量泥沙沉积，导致农田土壤质量恶化以及农作物大量减产。为探索崩岗洪积扇农田土壤改良的有效方式，本研究通过采集通城县崩岗洪积扇土壤进行油菜盆栽实验，研究不施肥（CK）和施化肥、塘泥、塘泥+化肥与生物肥等5个处理对土壤养分改良的效果，并利用灰色关联分析方法评价土壤肥力，结合油菜产量，经对比得出最佳的施肥方式。结果表明：与CK相比，其他处理的土壤有机质、阳离子交换量、氮磷钾含量有明显的提高，油菜产量也有显著的增加；Pearson相关分析表明，各养分指标与产量间呈正相关。土壤肥力按关联度排序为：塘泥+化肥＞塘泥＞生物肥＞化肥＞不施肥，塘泥+化肥处理的土壤质量等级为Ⅱ级(良)，是最佳的施肥方式；CK的土壤最为贫瘠，土壤质量等级为Ⅴ级(极差)。本研究为崩岗洪积扇农田质量恢复提供了科学依据，对于农业生产有重要的实践意义。     

花岗岩剖面土壤崩解特性与初始含水率的关系

土壤的崩解特性是南方红土区土壤侵蚀的重要指标,也是开展水土保持工作的重要依据.作者选择花岗岩发育的2个土壤剖面,分别采集淋溶层、淀积层、过渡层和母质层原状土壤样品.利用崩解仪进行崩解实验,测定剖面不同层次土壤崩解特性与初始含水率的关系.结果表明:在不同的初始含水率条件下,土壤崩解特性均表现为淋溶层和淀积层土壤崩解缓慢,过渡层和母质层崩解迅速;初始含水率的递变,对淋溶层和淀积层土壤达到崩解完全所需用时影响较大,对过渡层和母质层土壤影响较小;随着初始含水率的减小,淋溶层和淀积层的最大崩解量逐渐增加,风干状态时可趋于完全崩解;过渡层和母质层均可全部达到完全崩解,初始含水率对其影响较小.研究结果可为治理南方崩岗水土流失提供依据,也为探索崩岗的发生机制提供参考.