黄土坡面薄层水流侵蚀试验研究

采取人工模拟降雨试验方法，对黄土坡面薄层水流馆进行了系统研究，结果表明，薄水液仍属层液范畴，定义为搅动层流（agitated lamiar flow)，以区别于明渠水流中的层流，其流动型态为超临界流，薄水充蚀蚀搬运方式以推移运动来完成，所产生的泥沙是接触质，雨滴击溅侵蚀是薄层水流侵蚀物质的主要来源，可占总量侵蚀量的70％以上，最高可达95％，此外雨滴击溅还可降低薄层水流的水力摩阻系数，减少水流的摩擦阻力，从而增加薄层水流的冲刷力，据实验结果，该平均值可达66．14％。     

不同植被种植模式对红壤坡面侵蚀影响试验研究

采用天然降雨试验,研究南方典型花岗岩红壤坡面土壤侵蚀过程及不同植被种植模式、降雨量和降雨强度对红壤坡面产流、产沙的影响,定量研究了不同种植模式的拦沙蓄水效益,并建立了天然降雨试验下土壤侵蚀模型。结果表明:(1)相同降雨条件下,不同植被种植模式土壤侵蚀量的大小关系为:全裸露条带播草全覆盖条沟播草;(2)当平均雨强为0.3mm/min时,全覆盖种植模式优于条沟播草种植模式;当平均雨强为0.6mm/min时,条沟播草种植模式的蓄水能力更显著;(3)土壤侵蚀量的粒径大小主要集中于0.25mm,是形成土壤侵蚀的主要原因,不同植被种植模式各个粒径泥沙含量集中在0.25mm,泥沙颗粒量大小总量的变化规律为:裸露模式全覆盖种植模式条带种植模式条沟种植模式。通过对比得出条沟播草种植模式的拦沙蓄水效果最佳,以期为南方丘陵区治理水土流失提供参考。     

坡面薄层水流水动力学特性试验

坡面流水动学特性对阐明土壤侵蚀和坡面产沙机理均有重要意义,采用坡面定床阻力试验,定量研究了6种不同粗糙度床面、5种不同坡度下坡面薄层水流水力要素关系及阻力的变化特征,以期揭示坡面薄层水流阻力的内在规律性。结果表明,坡面薄层水流流态指数随坡度呈现出的先减小后增加的变化趋势,当试验坡度小于0.15 rad时,流态指数随坡度的增加而逐渐减小,当坡度大于0.15 rad时,出现相反的变化趋势。流态指数随床面粗糙度呈抛物线变化趋势,其均值为0.376,总体上坡面薄层水流属于滚波流区和过渡流区的范畴;水流弗劳德数与单宽流量和试验坡度均成幂函数关系,临界流对应的单宽流量随粗糙度的增加而增大,随坡度的增加而减小,水流流型处于临界流和急流型态;阻力系数与单宽流量呈幂函数关系,而与雷诺数成反比关系,关于增阻的原因主要与绕流产生压差阻力和坡面滚波流引起的局部阻力有关,并根据薄层水流阻力特征,提出了滚波流区阻力计算公式。研究成果可为坡面土壤侵蚀预报模型构建提供理论依据,从而促进明渠水流理论向坡面水流方面扩展。     

天然降雨对红壤坡地侵蚀的影响

通过气象观测站与标准径流小区的试验观测,全面系统地分析了江西省红壤坡地的天然降雨特征。主要内容包括与土壤流失关系密切的降雨量(P)、降雨强度(I)等降雨特征参数的等级划分和时间分配规律;确定了江西红壤坡地侵蚀性降雨标准;确立了ΣE·I60 为红壤坡地降雨侵蚀力因子R的最佳计算组合,并分析了R值的季度分配、月分配特征以及雨量分配、雨强分配特征。这为探索控制江西红壤坡地水土流失的最佳时段,研究水土流失产生的动力来源以及发生演变的规律具有积极的借鉴意义     

南方红壤侵蚀区金银花抗旱特性及其对稀土肥的响应

为研究不同干旱胁迫程度和稀土肥浓度对金银花叶片的形态指标和生理指标的影响，探究稀土肥对其抗旱性的影响，本文以四季金银花为材料，设置不同PEG-6000浓度和稀土肥浓度，测定金银花叶片的形态指标和生理指标。研究结果表明：(1)干旱胁迫下，金银花的叶长、叶宽、叶厚、叶面积均下降，比叶面积和叶组织密度上升，鲜重、干重和相对含水量整体上低于对照，SPAD值显著低于对照（P<0.05）,CAT、POD、SOD酶活性和MDA、Pro含量上升，说明金银花能够通过调节形态特征来减少体内水分散失，并能够有效调动渗透调节物质，防御膜质过氧化，适应干旱胁迫；(2)稀土肥对金银花的抗氧化酶活性无明显影响，但能够促进其形态发育，调节叶绿素和渗透调节物质，促进其抗旱性增强。     

黄土区浅沟侵蚀沟槽发育及其水流水力学基本特性模拟实验研究

浅沟侵蚀是黄土区坡面侵蚀重要的侵蚀类型,通过模拟试验发现了浅沟侵蚀形态发育过程中宽深比的变化规律及其水流流态特性。结果表明:浅沟沟槽侵蚀发育重要参数宽深比的变化规律与是否进行耕作处理关系密切,随着侵蚀的进行其宽深比逐渐减小,并且稳定在1左右;浅沟水流属于紊流,其雷诺数随着坡度和雨强的增大而增大。耕作和汇水面积的增大造成雷诺数的波动范围变大;浅沟水流在急流和缓流之间不断转换。相同条件下,耕作使得浅沟水流的弗汝德数Fr值变小,且随着雨强和坡度的增大,耕作对弗汝德数的影响越来越小。研究结论对完善黄土区坡面侵蚀研究具有重要意义。     

缓坡梯田侵蚀的数学模拟

<正>分析论述梯田的径流是很困难的,甚至是不可能的,因为同时存在着许多与水分、土壤和植物相互作用的过程.但是,     

黄麻土工布覆盖对花岗岩红壤表土坡面侵蚀特性的影响

[目的]探究黄麻土工布覆盖条件下花岗岩红壤表土坡面侵蚀特性,为花岗岩红壤区坡面土壤侵蚀防治提供科学依据。[方法]通过室内模拟降雨试验,在2个坡度(5°和15°坡度)、3种密度(无覆盖,6 cm×6 cm及3 cm×3 cm网格)的黄麻土工布覆盖条件下,研究极端降雨条件下(90 mm/h)花岗岩红壤表土的坡面侵蚀特性,并观测径流系数、土壤侵蚀速率、泥沙颗粒变化规律及富集率等指标。[结果]坡面径流随降雨历时增加而增加,土壤侵蚀速率则相反,表明侵蚀过程是一个分离受限的过程。和对照组相比,黄麻土工布覆盖在不同试验条件下都具有明显的减流减沙作用。另外,由侵蚀泥沙的粒径分选规律可知,坡面土壤中的黏粒和粉粒大小的颗粒倾向于被优先选择性搬运,其结果致使坡面石英粗颗粒富集,在缓坡(5°)与高密度黄麻土工布覆盖条件下(3 cm×3 cm网格)尤为突出。坡面石英粗颗粒随降雨历时增加不断富集进一步增加了原位坡面的侵蚀抗性,产生了土壤侵蚀速率随降雨历时不断降低的现象。[结论]高密度黄麻土工布的覆盖能够有效地减流减沙,增加原位坡面抗蚀性,是一种有效的水土保持措施,在今后的土壤侵蚀防治和劣地恢复工作中应该被重视。     

侵蚀红壤腐殖酸组分特点及其对水稳性团聚体的影响

在华中地区采集不同侵蚀程度(轻度、中度、严重)的红壤,利用干湿筛法获得不同粒径的水稳性团聚体(0.25 mm)。通过测定不同粒径水稳性团聚体(0.25 mm)的腐殖酸组分(胡敏酸和富里酸)碳量,以及向不同侵蚀程度的各粒径团聚体(0.25 mm)中添加不同浓度(0.06、0.6 g L-1)的胡敏酸,分析侵蚀红壤腐殖酸组分特点及其对水稳性团聚体的影响。结果表明:随着侵蚀程度的增加,供试红壤和水稳性团聚体(0.25 mm)的腐殖酸组分含量减少;轻度和中度侵蚀红壤中,大粒径(4和2~4 mm)水稳性团聚体的胡敏酸碳量较小粒径(1~2、0.5~1和0.25~0.5 mm)的高;同种侵蚀程度下,除严重侵蚀红壤中2~4 mm团聚体的富里酸碳量与1~2 mm团聚体中的有显著差异外,不同粒径团聚体中富里酸碳量差别不大。3种侵蚀程度红壤的胡富比总体上小于1,其中中度侵蚀红壤和各粒径水稳性团聚体的胡富比均大于其他两种侵蚀程度的。腐殖酸组分与水稳性团聚体(0.25 mm)含量呈极显著正相关,与胡敏酸碳量的相关系数最大(r=0.85**,n=19)。添加不同浓度(0.06和0.6 g L-1)胡敏酸后,3种侵蚀程度红壤各粒径水稳性团聚体(0.25 mm)的含量均增加,且小粒径团聚体(1~2、0.5~1和0.25~0.5 mm)的增加量要高于大团聚体(2~4、4 mm)的。     

植草恢复对侵蚀红壤重组有机质的影响

在福建中亚热带红壤区,将侵蚀经济林(油茶)改造成人工草地(人工植草)、封山育林(自然恢复)进行生态恢复,11a后,分析A-C层土壤的常规理化性质、土壤复合量、原土复合度、腐殖质结合形态用以评价土壤肥力变化。结果表明:不同土层各指标有明显差异,其中土壤速效养分、有机质、土壤复合量表现为A层B层C层,原土复合度则表现为C层B层A层。土壤腐殖质在C层呈松结合态向紧结合态转变的趋势,其中在自然恢复区B、C层土壤的松/紧比值较A层分别下降0.149,0.458个单位,人工植草区C层土壤的松/紧比值较A层下降0.292个单位,松结合态向紧结合态转变速度较自然恢复区有所减缓。人工植草区A层土壤的有机质及有机碳总量虽低于自然恢复区,但重组有机碳含量相近,其它测定指标亦无明显差异。     

坡面流侵蚀水动力学特性研究综述

从坡面流的水动力学特性、坡面流水动力侵蚀特性、坡面流侵蚀输沙特性三个方面评述了国内外关于坡面流侵蚀研究的成就与进展、存在的问题和有待突破的研究重点,指出应通过理论分析与试验相结合的方法,加强对坡面流水动力学问题的研究,尤其是对坡面流的流态、坡面流紊动机制以及坡面流流速分布、水流挟沙能力、阻力的理论表达等开展重点研究,以便为坡面径流侵蚀模拟理论与技术的发展提供支撑。     

红壤侵蚀区植被恢复对土壤呼吸及其温度敏感性的影响

土壤呼吸作为土壤与大气CO_2交换的重要环节,其排放量的大小在一定程度决定了土壤碳库的源与汇。研究红壤侵蚀区植被恢复对土壤呼吸及其温度敏感性(Q_(10))值的影响,对于理解土壤有机碳积累机制具有重要意义。本研究选取了福建省河田镇未治理地及邻近恢复13 a和31 a的马尾松人工林,对土壤呼吸进行监测。结果表明:未治理地土壤呼吸并无显著季节差异,恢复13 a和恢复31 a后土壤呼吸季节差异显著;恢复13 a和31 a土壤呼吸与Q_(10)显著高于未治理地,恢复13 a和31 a土壤呼吸与Q_(10)未见显著差异。季节尺度上,土壤呼吸速率与土壤水分相关性弱,而与土壤温显著相关,未治理地土壤温度仅能解释土壤呼吸速率的25.3%,而恢复后土壤温度则解释了土壤呼吸速率的48.8%～66.5%;结构方程模型表明,对土壤呼吸和温度敏感性影响最大的分别是凋落量和土壤微生物。研究为进一步认识退化生态系统土壤碳动态机制提供依据。     

红壤侵蚀区恢复森林群落物种多样性对土壤生物学特性的影响

研究了南方红壤丘陵区不同森林恢复类型下生物多样性的变化,并用逐步多元回归分析法探讨了10种土壤生物学指标对多样性变化的响应。结果表明：研究样地中物种多样性以天然次生林最高。不同土壤生物学指标对物种多样性变化的响应不尽相同,其中土壤有机质、微生物生物量碳、细菌数量、真菌数量、微生物总数、脲酶、酸性磷酸酶等7个指标随着灌木物种多样性的增加而得到改善;细菌数量和酸性磷酸酶随乔木物种多样性的增加而增加;放线菌数量和多酚氧化酶随灌木个体数的增加而增加;真菌数量和酸性磷酸酶活性随乔木个体数的增加而减少;转化酶与物种多样性指数没有直接线性关系。最后建立了上述9个指标与物种多样性的相关数学模型。保护和提高南方红壤丘陵区植物群落物种多样性能促进部分土壤生物学活性指标的改善和生态功能的恢复。灌木物种多样性的恢复在人工造林恢复植被过程中应予以重视,它对于土壤生物学肥力的提高具有重要意义。     

南方红壤区环境因子及其侵蚀特征研究

红壤是我国南方分布较广的一种土壤类型,由于特殊的自然环境以及人为不合理的土地利用方式,导致红壤区土壤流失严重。在总结前人研究的基础上,分析了与红壤区土壤侵蚀相关的气候、地质、地形、植被、土壤理化性质等环境因子特征及红壤的侵蚀特点。     

花岗岩红壤表土特征及对坡面侵蚀影响的研究

以鄂南花岗岩红壤为研究对象，采用人工降雨试验与调查观测相结合的方法，研究了表土的形态和颗粒组成，降雨过程中的变化过程及其对坡面侵蚀的影响。结果表明，１）花岗岩红壤稳定的表土是一上部多砾石，下部较紧密的紧实层。２）紧实层是耕作层表面在降雨中过程中经历结实，压实，粗化几个过程后形成的。３）紧实层的存在影响地表入渗和坡面产流产沙量。     

农林复合系统对侵蚀红壤酶活性和微生物类群特性的影响

为探讨农林复合系统对红壤丘陵区侵蚀坡地土壤微生物特性的影响,对比分析了农-林-草型、水保农-林型、常规农-林型、纯林型4种农林复合系统和裸露荒坡地0~20 cm、20~40 cm土壤酶活性和主要微生物类群特性的差异。结果表明,原侵蚀裸露荒坡地建立农林复合系统后能够提高土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性,特别是农-林和纯林系统能显著提高土壤蔗糖酶和脲酶活性,但农-林-草系统降低了脲酶活性。总体上农林复合系统土壤细菌、真菌和放线菌数量明显高于裸露荒坡地,以水保农-林系统的土壤微生物类群数量最高。侵蚀环境下的红壤丘陵区坡地营造农林复合系统后可在一定程度上增加土壤酶活性和微生类群数量,但受草类与农作物和果木林之间竞争等的影响,农-林-草系统对提升土壤微生物学活性的作用不显著。研究结果为该地区农林复合系统的构建、土壤肥力的高效利用以及实现坡地生态农业提供理论依据。     

急陡黄土坡面细沟侵蚀的水动力学特性试验研究

通过组合不同坡度(25°,30°,35°,40°,45°,50°)、不同流量(0.6,1.0,1.5,2.0,2.5 L/min)的室内放水冲刷试验,对急陡黄土坡面细沟侵蚀发生过程中的细沟水动力学特性进行了研究。结果表明:细沟水流平均流速随细沟的发育呈现出先减小后稳定的变化趋势。细沟流的雷诺数Re在199.996～873.482变化,且主要受流量的影响,随着流量的增大呈线性关系;而弗劳德数Fr在整个细沟发育过程中均大于1,表明细沟流均处于急流范围,且与流量呈倒数关系,随着放水流量的增大Fr呈曲线减小。阻力系数f随着流量的增加而增大,且与雷诺数之间存在f=a·Re~-~b(a、b为系数)的幂函数关系。     

红壤侵蚀区花岗岩地质地貌对水土流失的影响

长汀是我国南方花岗岩地区水土流失最为严重的区域之一。花岗岩由于本身岩体特性,形成的风化壳结构松散,抗侵蚀能力弱。发育在花岗岩上的土壤剖面具有显著的层次结构,各层次的颗粒组成、有机质含量都有很大的差异,不同层次土壤的抗侵蚀性能也因此有很大的差异。坡度、坡长等地貌因素也对水土流失有较大的影响。经过多年有效的治理长汀水土流失面积大为减少,但和全省其他地方相比,水土流失仍然严重。本文对前人研究治理长汀水土流失的过程中,关于地质地貌对水土流失的影响方面所取得一些经验进行归纳,并提出一定的建议,以期对水土流失的治理提供借鉴。