三峡库区消落带土壤抗蚀性研究

2009年三峡大坝蓄水消落带形成后,其原始的生态环境本底状况不复存在,一些重要的生态环境参数,数据可能无法获得。通过对2008年7月在三峡库区消落带不同地段、不同高程（145～175 m）取的28个土样进行土壤理化性质分析。从选取的15个土壤抗蚀性指标中经过主成分分析变换后,提取4个主成分因子,能够反映特征根大部分信息（89.39%）,分别为土壤水稳性团聚体类、土壤无机胶粒类、团聚类、有机质及水稳性指数4类因子。通过各主成分贡献率作为权重系数得到了三峡库区消落带土壤抗蚀性综合指数计算方程,从而求出土壤抗蚀性综合指数。根据几大类因子和抗蚀性综合指数进行相关分析,发现三峡库区的土壤有机质含量较低（平均15.88 g/kg）,其胶结物质主要是无机黏粒<0.001 mm,与抗蚀性综合指数相关系数为0.629。这说明消落带无机黏粒<0.001 mm的含量对土壤抗蚀性能影响较大。     

三峡库区消落带土壤化学性质变化

为研究三峡库区消落带水淹和未水淹区域土壤化学性质的差异,以及探讨水位涨落对消落带土壤化学性质影响,试验分别于2008年、2009年、2013年的9月,对消落带水淹和未水淹区域土壤(0-5,5-10,10-15cm)的养分含量和pH值进行测定。结果表明:(1)2008年、2009年、2013年消落带未水淹区域各层土壤的速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量均大于水淹区域,2013年其含量差异的幅度较大,依次为6.06%~17.01%,40.55%~50.23%,26.90%~46.89%和14.64%~45.51%;较未水淹区域,水淹区域各层土壤的pH值呈缓慢上升趋势。(2)受不同水位涨落周年的影响,各层土壤速效氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、有机质含量均表现为:经历0次水位涨落区域1次水位涨落区域5次水位涨落区域,而土壤pH值变化趋势与其相反;受水位涨落影响后,土壤的全钾含量表现出一定程度的积累。研究表明,水位涨落可导致消落带土壤速效氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、有机质含量的大量流失和pH的显著增高。     

三峡库区典型林分林地土壤抗蚀抗冲性研究

通过对三峡库区重庆缙云山四种典型林分（针阔叶混交林,阔叶林,楠竹林和灌木林）林地土壤的抗蚀抗冲特征研究表明,林地土壤抗蚀指数为农地土壤的1.3~1.9倍。各林分林地土壤抗蚀指数的顺序为灌木林最大（78.4）,阔叶林最小（53.3）。抗蚀指数随着土层的增加而减弱。林地土壤抗蚀指数与其相关因子毛管孔隙度,稳渗率,非毛管孔隙度,< 1 mm根长关系最密切。除楠竹林外,各林分林地土壤抗冲系数大于农地（1.2~1.9倍）。林地土壤抗冲性的强弱是其相关因子综合作用的结果。     

三峡库区消落带土壤中铅污染调查

报道了三峡库区长江干流及小江支流消落带土壤中重金属铅含量背景值的调查结果。结果表明，目前土壤未被重金属铅污染。     

三峡库区植物篱对土壤理化性质及抗蚀性的影响

三峡库区坡耕地水土流失严重,已经威胁到库区生态环境及库区安全。利用长期定位小区试验,通过对2种植物篱及对照处理的对比分析,研究不同植物篱对坡耕地土壤理化性质及土壤侵蚀的影响。结果表明：黄荆和紫背天葵2种植物篱处理在不同程度上均改良了土壤物理性质,不同位置土壤养分指标表现为带内最高,带间最低,带上和带下介于两者之间。对照处理土壤养分指标均表现为从坡顶向坡脚逐渐富积的特点。不同植物篱带内土壤抗蚀性的强弱分别为：黄荆（79.2%）〉紫背天葵（15.3%）〉CK（8.7%）,除了砂粒、粉粒和粘粒含量外,植物篱带内土壤抗蚀指数与其他土壤理化性质间均具有显著或极显著的相关性。植物篱带内土壤抗蚀指数随着土粒浸水时间的增加而减小,两者呈三次多项式函数关系。2种植物篱处理中黄荆改良土壤理化性质、减轻土壤侵蚀的效果优于紫背天葵。     

三峡库区消落带完整淹水后土壤重金属分布特征及其影响因素

通过野外采样和室内分析,对三峡库区小江流域消落带土壤重金属Cu、Zn、Cr、Ni的含量特征进行了评价,并同时对其在消落带上的影响因素和分布特征进行了研究。结果表明:Cu、Zn、Cr、Ni在消落带上的含量分别为28.69,126.03,57.20,27.91mg/kg。相关分析表明,Ni、Cr、Cu的含量明显受土壤理化性质影响。其中,有机质、粗黏粒和黏粒均与Ni、Cr、Cu含量呈显著或极显著正相关,粉粒与Cr、Cu呈显著正相关,砂粒与Ni、Cr、Cu均呈显著负相关。逐步回归分析表明,Cr、Ni主要受粗黏粒含量的影响;Cu主要受砂粒含量的影响。单因素方差分析表明,Cu、Zn、Cr、Ni在消落带不同区段的分布存在显著性差异,总体呈从上游到中下游逐渐增大,下游又有所下降的趋势,其在消落带不同高程上分布的差异性不显著。     

北京八达岭地区典型林分林地土壤抗蚀性分析

为研究八达岭地区不同森林植被对土壤抗蚀性的影响,揭示不同林分林地土壤抗蚀性特征,以该地区典型植被类型(油松林、针阔混交林、阔叶林和灌木林)为研究对象,运用主成分分析及相关分析方法,研究该区域内,不同林分类型土壤的抗蚀性.结果表明:八达岭地区林分林地土壤干筛时,团聚体主要集中于5～2 mm粒径范围内,在0.5-0.25 mm粒径范围内质量分数最少;湿筛后,＜0.25 mm小粒径范围内质量分数最大,在10～5 mm大粒径范围内质量分数最少.为比较各典型林分林地土壤抗蚀性,选取土壤理化性质、土壤团聚特征等12种指标,以主成分分析方法为基础,确定评价北京八达岭地区土壤抗蚀性的最佳指标体系,同时,经相关分析选定干筛时,土壤几何平均直径(GMD)为八达岭地区各典型林分林地最佳土壤抗蚀指标.经分析,八达岭地区各典型林分土壤表层(0～10 cm)抗蚀性由强到弱依次为阔叶林＞灌木林＞针阔混交林＞油松林;对于主要发生土壤侵蚀的0～20 cm土壤表层抗蚀性由强到弱为灌木林＞油松林＞阔叶林＞针阔混交林;在各土层平均值综合情况下,评价结果选取抗蚀性综合指数表示,得出各林地土壤抗蚀性由强到弱依次为灌木林＞油松林＞针阔混交林＞阔叶林.     

不同修复植被类型的三峡库区消落带土壤细菌群落分析

为了探究三峡库区消落带不同修复植被对土壤细菌群落结构的影响,以纯草地(A₁)、纯林地(A₂)和覆草林地(A₃)3种不同样地土壤为研究对象,采用土壤理化因子检测及扩增子测序的研究方法,分析了不同修复植被对三峡库区消落带土壤细菌群落的影响。结果表明:不同样地的pH值、全氮(TN)和全磷(TP)含量无显著性差异,A₁和A₃的土壤有机碳(SOC)含量之间无显著性差异,但均显著高于A₂(p<0.05); 相关分析显示样地土壤细菌群落ACE指数和Shannon指数与土壤SOC和TN含量显著正相关(p<0.05),Chao1指数与土壤SOC含量显著正相关(p<0.05); 不同样地土壤的细菌优势种群无明显区别; 属水平上6个优势种群的相对丰度与土壤SOC和TN含量显著相关(p<0.05); 冗余分析显示SOC是影响三峡库区消落带不同修复植被样地细菌群落的主要显著性因子(p<0.05)。由此可以得出,不同修复植被类型的消落带土壤的细菌优势种群无明显差异,土壤细菌群落结构主要受土壤SOC的影响。     

不同草本层三倍体毛白杨林地土壤抗蚀性研究

以未退耕的陡坡耕地作对比,对退耕还林4年后三倍体毛白杨林地两种不同草本层模式进行的土壤抗蚀性研究,以及它们和林地细根和草根的相关性分析表明:林地土壤的水稳性团聚体含量上、中、下层和未退耕地在总量上差别不大,但林地上层和中层大粒级的水稳性团聚体含量明显高于未退耕地,林地又以自然草林地高于人工草林地;自然草林地有机质比人工草林地略高,但不明显,未退耕地则由于人为增施农家肥而高于林地;以微团聚体含量为基础的各项抗蚀指标,虽一定程度上也表明林地的抗蚀性高于未退耕地,但不如以水稳性团聚体含量明显;各抗蚀指标与林内细根和草根的相关性表明,就提高大粒级水稳性团聚体含量和水稳性团聚体总量来说,0～2mm细根总体上作用是很显著的,相关系数分别达到0 906和0 798;而≤1mm根系起主要的作用,这其中草根的作用不可忽视,无论细根分级如何,总而言之,凡和有机质相关系数显著的径级,同时也和团聚体呈显著相关关系。     

马尾松林地土壤物理性质变化及抗蚀性研究

以退耕黄壤坡地为对照，对18年生黄壤马尾松林地土壤主要物理性质变化进行了系统研究，在此基础上对林地土壤抗蚀性能进行了分析。结果表明：马尾松林地演变为具有复层结构的针阔混交林后，土壤物理性粘粒含量和粉粒含量有所提高，土壤表层粘粒含量和不同层次的砂粒含量降低；土壤容重减小，总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度有一定程度的提高，土壤自然含水量、饱和持水量和毛管持水量增大，林地土壤持水性和透水性得到了提高，土壤结构得到显著改善；林地土壤干筛团聚体以5～2mm大团聚体为主，湿筛团聚体则以1～0．5mm细团聚体为主，且在0～20cm，20～40cm，40～60cm的土壤剖面中均高于对照地。马尾松林地微团聚体变化的总趋势是〉0．01mm的粗粉沙粒级的大团聚体减少，而〈0．01mm的微团聚体含量增加，尤其是0．005～0．001mm的细粉沙粒级；马尾松林地土壤物理性质的变化也综合反映在抗蚀性能方面，在0～20cm，20～40cm，40～60cm三个土壤剖面层次其抗蚀性均高于对照地，表现了良好的水土保持效应。     

三峡库区消落区表层土壤重金属污染评价及源解析

三峡库区是我国重要的水源地, 研究库区水陆交错带消落区内土壤重金属污染程度并解析其来源,对水库的水环境和土壤环境具有重要意义。本研究采用地质累积指数, 对三峡库区消落区175 m 水位蓄水前12 个采样区表层68 个土样的土壤重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Hg、As 和Cr 污染进行评价, 结果表明: 整个研究区不受Cr 污染, 研究区70%以上面积不受Pb、Cu 和Zn 污染; 研究区As 污染最严重, 其次为Cd 和Hg。利用因子分析法对这7 种重金属来源进行解析的结果表明, 库区消落区土壤重金属源可分为2 大类别:“自然因子”类别元素(Cr、Pb、Cu 和Zn)和“工业污染因子”类别元素(Hg、As 和Cd)。消落区表层土壤重金属污染评价及源解析可为消落区生态环境的综合治理提供参考。     

三峡库区几种耐水淹植物根系特征与土壤抗水蚀增强效应

为明确用于三峡库区消落区植被构建的岸生植物物种根系特征与土壤抗水蚀之间的关系,对狗牙根(Cynodon dactylon(L)Pers.)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides(Mart)Griseb)、荻(Triarrhena saccharifloraNakai)、牛鞭草(Hemarthria compressa(L.f.)R.Br.)、香附子(Cyperus rotundusL.)、野古草(Arundinella anomala Steud.)等6种耐水淹植物根系进行了研究。利用根钻(Eijkelkamp agrisearch equipmentmodel 15.01)在野外直接取样的方法,获取了含有目标物种根系的土柱试验样品,采用改进的抗崩解装置测量土壤的水蚀速率,计算了这6种植物根系对土壤的抗水蚀增强系数,并使用根系分析系统(WinRHIZO Pro.2004c)对根系特征进行了分析。研究发现,空心莲子草、荻、香附子和狗牙根的根冠比均值较大,野古草、荻具有较大的根长密度和根表面积密度;含有根系的土壤水蚀速率显著低于对照,空心莲子草、荻、野古草的土壤抗水蚀增强系数显著高于其他3个物种;根长密度、根表面积密度均与土壤抗水蚀增强系数之间呈极显著的线性关系;根系径级中D≤2 mm的根系与土壤抗水蚀关系最为密切,土壤抗水蚀增强系数与D≤2 mm根系的根长密度和根表积密度均呈显著的线性关系,相关系数随着径级的增加而减小。结果表明,6物种均能显著增强土壤的抗水蚀能力,空心莲子草、荻、野古草的增强作用最为明显;根长密度、根表面积密度能很好地表征土壤的抗水蚀能力,尤其是D≤2 mm或D≤0.5 mm根系的根长密度和根表积密度,可以作为表征土壤抗水蚀能力的最重要参数。     

周期性水位波动对三峡水库消落带土壤有机碳含量和密度的影响

为探究水位波动对三峡水库消落带土壤有机碳的影响,在三峡水库消落带采集和测定了受不同水淹强度影响的石灰土、紫色土、黄壤及其植物样品,并运用Kruskal-Wallis非参数检验和基于冗余分析的典范分析等方法进行了研究。结果表明：周期性水淹增加了石灰土和紫色土的有机碳含量和密度,但降低了黄壤的有机碳含量和密度。此外,石灰土的有机碳分布还受地上生物量、土壤pH和土层深度的影响,紫色土的有机碳分布还受土层深度和地上生物量的影响,而黄壤的有机碳含量和密度则与地上生物量、土层深度和地下生物量有关。总之,周期性水位波动对消落带土壤有机碳影响深刻,但土壤类型分异了有机碳对水位波动的响应。     

三峡水库消落带土壤胶体释放与迁移特征

三峡水库消落带是库区陆源污染物进入水库的最后屏障。高强度、周期性的干湿交替对消落带土壤理化性质、结构和可蚀性产生潜在影响,进而影响胶体颗粒的释放和迁移特征。探究消落带土壤胶体的释放与迁移行为是衡量胶体促进污染物迁移入库的重要前提。该研究对比消落带与非消落带土壤,通过原状土柱淋洗试验,研究饱和流中土壤胶体释放及迁移特征。结果表明,消落带原状土柱饱和淋洗液中胶体颗粒浓度先总体快速降低（184.58～28.04 mg/L）再缓慢增加（21.18～97.58 mg/L）,存在较大的时间变化（变异系数为0.46）。胶体颗粒累计释放量为714.43 mg,比非消落带土柱高34.4%,而淋洗液的峰值粒径（13.25～19.90 μm）和中值粒径（14.98～22.90 μm）均远远小于非消落带土柱的相应值,表明反复淹水-排干作用导致消落带土壤中胶体及细颗粒的释放和迁移潜力增大。溶解性有机碳（DOC,Dissolved Organic Carbon）是影响消落带饱和土壤中胶体释放的关键因子,对胶体浓度动态变化的解释率高达42.3%,而水化学因素（EC、Ca2+及Mg2+）对非消落带土壤中胶体颗粒的释放影响相对更大。在消落带管理中,应注意减控DOC的流失,以减少消落带土壤胶体颗粒的释放,同时建议加强消落带土壤DOC来源及其与胶体偶合并促进污染物如农化物质迁移进入库区水体的研究。     

不同植被恢复模式下三峡库区万州段消落带土壤养分及其空间分布特征

消落带植被状况与水位消涨是影响土壤养分及其分布的重要因子。本文以三峡库区万州段消落带为研究地点,通过对人工和自然恢复样地沿海拔梯度对土壤进行取样和分析,揭示了不同恢复模式下消落带土壤养分及其空间分布特征。研究结果表明,植被恢复模式对土壤养分有显著影响,人工恢复样地消落带主要土壤养分含量总体高于自然恢复样地,显示人工恢复能有效促进土壤养分在植物群落中的积累;在库区反季节水位消涨的作用下,人工恢复地消落带土壤养分沿海拔梯度呈先增加后减少的空间分布格局,土壤养分含量在消落带中部(海拔165 m)达到最高值,而自然恢复地土壤有机质和全氮的空间分布则随海拔梯度增加而增加,以消落带上部(海拔175 m)的值最高。土壤养分的空间分布格局源自于不同海拔梯度的消落带受水位消涨扰动程度以及植被恢复状况的差异,植被恢复模式对土壤养分的空间分布仍有一定影响。今后应在消落带上部进一步引种适宜的乔灌木物种,不断提高消落带植被对土壤养分的固持能力。     

文献三峡库区森林植被林地枯落物现存量及其持水能力

 基于三峡库区森林资源2类清查数据,结合森林植被林地枯落物现存量样地调查及浸泡实验,建立关于浸泡时间的持水量和吸水速率系列预测模型,对库区主要森林植被类型林地枯落物现存量及持水特性进行研究。结果表明:1)三峡库区不同植被类型林地枯落物现存量在一些类型间存在显著差异——杉木林林地枯落物现存量最高,达到11.610 t/hm²;柏木林枯落物现存量最低,仅为3.948t/hm²。2)不同森林植被类型林地枯落物的含水率竹林最高,达到182.9%,柏木林枯落物含水率最低,仅为32.2%。3)所有森林植被类型林地枯落物持水量均随浸泡时间的延长而增大,24h后增加速度急剧下降,48h后基本达到饱和;竹林枯落物的饱和持水量最高,达到自身质量的3.367倍,灌木林最低,为2.089倍。4)不同森林植被类型林地枯落物在前2h内吸水速度最大,类型间差别也较大,之后急剧下降,20 h后类型间吸水速度趋向一致,48h后基本不再吸收水分。5)三峡库区不同森林植被林地枯落物现存量干质量总量为2 048万5 668 t,枯落物对单场次降水的潜在持水总量为4 695万3 451t,现实饱和持水总量为3 291万7 480t。单位面积林地枯落物潜在持水量和现实饱和持水量的空间分布体现"东高西低,南高北低"的特征。研究结果可为科学评价森林植被水源涵养功能奠定基础,也可为三峡库区林业生态工程规划与建设提供理论依据。     

三峡库区典型森林植被对降雨再分配的影响

为探讨三峡库区不同森林植被对降雨再分配的影响,选择位于湖北库区中上段的巴东县、重庆库区下段的四面山、缙云山的针阔混交林和常绿阔叶林为研究对象,利用重庆市缙云山2012年4-9月期间测得的52场降雨、林内穿透雨、树干径流观测资料,建立林冠截留模型,对降雨再分配特征进行综合分析,并与巴东县和四面山的降雨再分配特征进行对比分析.结果表明：1）缙云山、四面山、巴东县的针阔混交林、常绿阔叶林林内穿透雨量与降雨量呈显著的线性关系,林冠截留量与降雨量呈显著的幂函数关系;2）缙云山、四面山、巴东县针阔混交林出现林内穿透雨所需要的最小降雨量分别为1.0、1.8和2.6 mm,常绿阔叶林出现林内穿透雨所需要的最小降雨量分别为1.1、3.0和1.1 mm;3）3个地点的针阔混交林的平均林冠截留率均大于常绿阔叶林的平均林冠截留率;4）在相同降雨条件下,林冠截留能力因地域不同,具有差异,即针阔混交林的林冠截留率从大到小的排列顺序为重庆市缙云山（46.00％）、重庆市四面山（41.42％）,湖北省巴东县（22.30％）,常绿阔叶林的林冠截留率由大到小的排列顺序为重庆市四面山（28.78％）,重庆市缙云山（23.09％）,湖北省巴东县（21.69％）.     

三峡水库消落区生态环境保护与利用对策研究

三峡水库投入使用后，在库区两岸形成周期性变化的水陆交错地带即消落区。通过调查消落区的类型、分布、面积等基本情况，从消落区水、土相互作用角度，分析了消落区在水、土交互作用下对水、陆生态系统的影响，提出了利用生物缓冲带等技术来建立消落区生态保护的措施。     

三峡库区长江防护林模式的研究

鄂西三峡地区包括秭归、兴山、巴东、夷陵四县(区)。在推广、应用、转化“鄂西山地长江上干流生态经济型防护林体系营建技术研究”科技成果的基础上,通过对坡度的调查,结合气候带、立地条件等因子,划分防护林类型,建立了4种防护林模式类别,11个防护林模式类型,33个模式种类,总结出33个模式种类的关键技术,找出了模式的规律性。     

三峡库区土壤侵蚀空间分布特征

结合三峡库区的区位特征和数据获取条件,对RUSLE模型的因子算法进行相应修正,最后基于GIS评估库区土壤侵蚀风险及其空间分布特征。结果表明:1)库区年均土壤侵蚀量为1亿8 359.43万t/a,平均土壤侵蚀模数为31.85 t/(hm2.a),水土流失面积占库区土地总面积的66.97%;2)库区土壤侵蚀强度与高程梯度间无直接线性关系,中度以上侵蚀主要分布在500～1 500 m高程带上,其中极强烈、剧烈侵蚀在500～1 000 m间出现频率最高,这应该与该区域强烈的人类活动有关;3)库区土壤侵蚀强度与坡度呈显著正相关,中度以上侵蚀在15°以上坡度带的发生频率急剧增加,其53.74%的面积比例贡献了89.06%土壤侵蚀量;4)库区土壤侵蚀强度在不同坡向上表现为半阴坡>正阴坡>半阳坡>正阳坡,阴坡的侵蚀量稍大于阳坡,占库区总侵蚀量的56.63%。说明500～1 500 m高程带、>15°坡度带以及阴坡是库区发生土壤侵蚀的主要区域,也是水土流失防治及治理的重点区域。