向家坝水电站生态修复边坡土壤团聚体及有机碳含量特征

[目的] 分析生态工程修复技术对土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响,为向家坝水电站不同生态修复边坡土壤结构稳定及碳汇功能的提升提供科学依据。[方法] 以向家坝水电站4种不同生态修复边坡：植被混凝土(CBS)、厚层基材喷播(TB)、框格梁覆土(FB)、客土喷播(SS)表层土壤为研究对象,并以天然林(NF)和弃渣地(AS)两种自然恢复边坡为对照,采用湿筛法研究土壤团聚体分布和稳定性及其有机碳含量特征。[结果] ①各边坡土壤均以＞0.25 mm的大团聚体粒径为主;其中天然林大团聚体含量最高,为81.83%;植被混凝土和厚层基材边坡次之,弃渣地含量最低,仅占55.19%。4个人工生态修复边坡的MWD和GMD均低于天然林高于弃渣地,其中厚层基材边坡的值最高,分别为2.96 mm和1.47 mm。客土喷播和弃渣地的分形维数(D)显著高于(p＜0.05)其余4个边坡。②各生态修复边坡措施均以＞0.25 mm粒径的大团聚体有机碳含量最高;除客土喷播和弃渣地外,其他修复措施和天然林均以＞2 mm粒级土壤团聚体贡献率最大。③相关性分析表明土壤SOC与MWD,GMD和R_0.25呈极显著正相关(p＜0.01),＞5 mm和5～2 mm粒级团聚体数量与土壤MWD,GMD,R_0.25和土壤SOC均呈极显著正相关(p＜0.01),与D呈极显著负相关(p＜0.01)。[结论] 向家坝水电站研究区内厚层基材喷播技术和植被混凝土生态修复技术对土壤结构和有机碳库的改善效果比较接近天然林,客土喷播技术改善效果较差。     

不同结皮类型对植被混凝土基材团聚体及有机碳的影响

[目的] 分析土壤团聚体分布和有机碳含量特征,揭示生物结皮对边坡稳定和养分固持的影响,为生物结皮在修复工程中的运用提供参考和指导意见。[方法] 以植被混凝土基材修复边坡为例,运用土壤干筛法、土壤湿筛法分别对结皮覆盖和无结皮覆盖坡面土壤的结皮层(0—2 cm)和结皮下层(2—7 cm)团聚体和有机碳特征进行研究。[结果] ①生物结皮的存在明显影响了土壤团聚体分布、机械稳定性及R_0.25含量。结皮覆盖层较CK(无结皮覆盖坡面)稳定性指标分别增加27.42%~33.51%(MWD),21.66%~28.88%(GMD),大团聚体含量(R_0.25)增加10.68%,且苔藓类结皮影响最为显著。②湿筛法测定的不同结皮类型土壤团聚体均以＞0.25 mm粒径为主,其中结皮覆盖边坡的团聚体水稳性参数MWD,GMD,R_0.25分别介于1.93~5.33 mm,0.85~3.16 mm,70.97%~87.50%,以苔藓覆盖边坡最大,D_d值介于2.48~2.74间,以苔藓类值最小。团聚体水稳定性表现为苔藓覆盖边坡最好,裸坡最差。③结皮的存在促进了土壤有机碳累积,有机碳含量是CK组的两倍以上。其中对表层土壤有机碳水平提升作用明显,对下层土壤作用较低。④土壤有机碳含量与土壤水稳性参数MWD,GMD,R_0.25呈显著正相关性(p＜0.05),有机碳水平和团聚体稳定性联系密切,相互影响,有机碳水平的提高对增加团聚体稳定性具有重要作用。[结论] 生物结皮的存在对修复边坡团聚体稳定和有机碳累积具有促进作用,结皮对生态修复边坡稳定和养分固持有一定的作用,且不同结皮类型作用强度不一,其中苔藓类和混生结皮固土和固碳效果最优。     

植被混凝土边坡土壤团聚体的稳定性与可蚀性

以湖北省宜昌市内恢复年限为1、3、5、18 a的植被混凝土生态修复边坡土壤为研究对象，采用Le Bissonnais法分析快速湿润(FW)、慢速湿润(SW)和机械扰动(WS)等3种处理条件下土壤团聚体的稳定性和可蚀性。结果表明：SW处理下土壤团聚体以≥5.00 mm粒径为主，WS处理下土壤以≥5.00 mm粒径团聚体的占比最高，但其值低于SW处理的，FW处理下<0.25 mm的土壤团聚体粒径占比最高，说明土壤团聚体经FW处理后破碎程度大，SW处理后破碎程度小；土壤团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值均表现为SW处理中的最高，FW处理中的最低，而土壤可蚀性值(K)则与其相反，同一恢复年限的边坡土壤的相对消散指数均大于其相对机械破碎指数，说明快速湿润引起的消散作用是土壤团聚体破碎的主要机制；SW和WS处理下已恢复18 a的边坡土壤的粒径≥2.00 mm的团聚体占比最高，<0.25 mm的占比最低，MWD和GMD值最大，K值最小。可见，大暴雨冲刷可能会导致植被混凝土边坡土壤结构不稳定并发生侵蚀，且随着恢复年限的增加植被混凝土边坡土壤结构逐渐趋于稳定。