盐渍土系统土壤水-地下水转化规律研究

通过野外定位观测和室内分析,探讨了苏打盐渍土微域特征（32m长的横截面）及其水分和地下水之间的转化规律。结果表明：土壤特征以及微地貌格局是制约土壤表层水分迁移的主要因素,并由此形成了大汽降水-土壤水-地下水转化的特殊模式。盐化草甸土分布在相对低洼的部位,苏打碱土分布在微坡地和高平地。苏打碱土质地为粉砂质亚粘土-粘土-粉砂-砂砾垂直结构,盐化草甸土以粉砂和砂砾结构为主。地表径流为水分迁移的关键环节,盐化草甸土成为地表水和地下水转化的通道。承接微坡地和高平地的径流,盐化草甸土在雨季含水率较多（甚至大到饱和）且迅速补给地下水,使地下水位逐渐上升。坡地土壤（苏打盐渍土）整个土层的含水率变化不显著。运用Vensim对盐渍土系统的土壤水-地下水的转化过程进行了模拟,结果与观测数据基本一致。在现代盐渍化过程研究中,以坡面系统为研究单元并考虑坡面径流,才能认识到盐渍化地区土壤水-地下水之间转化的实质。     

城市土壤的压实退化及其环境效应

城市土壤普遍存在严重的压实退化现象。由于压实的影响,土壤物理性质发生了显著的改变:结构破坏、容重和硬度增大、孔隙度和渗透性降低。这些重要的变化对土壤生物活动、土壤物理-化学平衡和氧化还原状况、土壤的过滤和缓冲性能都产生影响。由此对环境产生严重的负面效应:地下水的自然回灌减少,地表径流量增加,降雨的径流洪峰加快、加大,地表水体的污染负荷增加。土壤温度、微生物活动、养分转化都不同于自然土壤,植物的生长也受到严重的影响。     

用人工模拟降雨研究保护性耕作下的地表径流与水分入渗

采用人工模拟降雨试验研究了保护性耕作控制农田地表径流的效果,重点探讨了表土耕作、秸秆覆盖及土壤压实３种因素对地表径流和水分入渗的影响。试验表明,保护性耕作具有明显的处缓径流,增加水分入渗的效果。在土壤干燥,模拟降雨强度为７２ｍｍ／ｈ的条件下,传统翻耕比保护性耕作早１２－１６ｍｉｎ产生径流,入渗率降低６０．９％,总径流量高１１倍。３种试验因素中,秸秆覆盖对径流和入渗的影响最大,压实次之。在本试验中,     

台湾农地水土保持之试验研究

台湾从事水土保持试验工作为时不久，到今年甫满40年，最早在1954年，针对茶，凤梨，甘蔗等少数当时之主要坡地作物进行水土保持方法适用性之试验，1963年开始面对气候特性与土壤冲蚀情形之严重性，以其试验初步结果为蓝本，全面性展开各种坡地作物做有系列之试验研究，四十年来获得之主要成果可归纳为下列四大类：（1）确立各种坡地作物之最佳水土保持方法；（2）山边沟型态之改良；（3）建立以禾本科草类为果树园之覆盖作物；（4）开发以禾本科草类稳定农场内各种设施之技术，如保护平台阶段，山边沟，道路及排水沟等之方法，而此些成果现在已签订为水土保持技术规范，加速推广给农民采用中，目前之试验项目主要为特殊问题水土保持方法之探讨；如槟榔园，陡坡地果树园之水土保持方法等，另外也积极发展适合于台湾自然条件下之PULSE，前者已得初步结果，后者已具备良好基本资料，预计不久，就可进入应用阶段。     

黄土丘陵区地形对坡地土壤养分流失的影响

根据黄土丘陵区坡地径流小区试验,研究了次降雨条件下,坡地地形因素中的坡长及坡度与土壤养分流失的关系和土壤可溶性养分离子随径流液而流失的状况,初步结果表明,坡地土壤有机质及速效氮,磷,钾,养分的流失强度与坡长呈指数函数关系（ＮＬ＝α１.exp(b1x),a1>0,b1>0),养分流失强度随坡长的增加呈指增加趋势,坡地土壤有机质的流失强度与坡度呈指数函数关系（Ｎs=a2.exp(b2x),a2>0,b2>0),径流液中的养分离子流失强度大小顺序为：钙离子＞钾离子＞无机氮（ＮＯ^-13-N NH^ 4-N).     

翻耕与压实对坡地土壤溶质迁移过程的影响

采用田间模拟降雨试验方法,研究地表翻耕与压实处理对坡地产流产沙及溶质迁移特征的影响。结果表明：与压实处理比较,翻耕坡地初始产流时间延长近3倍,降雨向土壤水转化率提高10％以上,产沙量增加67％;翻耕处理明显降低溶解态磷（DP）和泥沙浸提态磷（SEP）的流失量,但磷素流失形态（DP与SEP的比值）并未显著变化,始终以颗粒态形式流失为主;翻耕处理显著改变了溴的流失形态,溶解态溴（Br）与泥沙浸提态溴（SBr）流失量比值减少了72％;翻耕处理提高了溴（或硝态氮）的淋失概率,增大污染地下水体的潜在危险。因此,合理配置坡地免耕或翻耕措施,有机结合其他农艺耕作措施,对减少坡地水土及养分流失具有重要实践意义。     

不同利用方式下黄壤旱坡地磷素状况及环境影响分析

通过对贵州黄壤进行采样以及采用无界径流小区法收集地表径流，探索不同利用方式下黄壤旱坡地磷素水平及其地表径流磷浓度的差异。结果表明，不同利用方式下黄壤旱坡地中全磷和有效磷（Olsen-P）含量的大小顺序为连作烟地＞烤烟－玉米轮作地＞连作玉米地＞林地；CaCl2浸提磷（土壤易解吸磷）和NaOH浸提磷（藻类可利用的土壤总磷）与土壤全磷和有效磷有显著的相关性；土壤富磷化的同时，其磷素的流失风险明显地提高，连作烟地地表径流总磷（TP）和磷酸根态磷（Ortho-P）浓度明显大于连作玉米地，而林地地表径流TP浓度明显小于旱地；黄壤旱坡地地表径流中TP和Ortho-P与土壤有效磷之间存在极显著的相关性（r为0.957、0.875）。因而连作烟地磷素的环境影响潜能明显高于其它旱地以及林地。     

坡地退耕还林（草）对土壤磷素流失的影响

退耕还林（草）能有效的减少坡地土壤磷素的流失,尤其水溶态磷的流失,表现为：在相同的降雨量下,地表径流中颗粒态磷的含量分别减少62.95%和43.79%,磷酸根态磷含量分别减少45.59%和23.53%;通过径流小区试验,表明退耕还林（草）后径流中水溶性磷的流失量分别减少44.81%和60.24%,径流泥沙颗粒态磷的流失量分别减少27.82%和41.94%。     

煤矿区复垦土壤压实时空变异特征

为了揭示煤矿区复垦土壤压实状况的时空变异规律,该文以未塌陷土地为对照,通过实地测定,分析5个复垦年限水平和垂直方面的土壤压实度变异特征。结果表明：复垦土壤表层压实度以复垦1 a（正在复垦）的最大,达到 2050 kPa,随着复垦年限增加逐渐减少,复垦5 a的最小（50 kPa）,基本达到未塌陷土地的压实度。表层土壤压实度空间变异最大的是复垦5 a的土地（变异系数为68.40%）,其次是未塌陷土地（52.58%）,最小的是正在复垦的土地 （22.01%）。从各层的变异情况看,正在复垦的土地各个层次土壤压实度都较大且变异系数较低,其他复垦年限土壤压实度上面3层较小但变异大,至第4层（22.86～30.48 cm）达到较高值,且变异较小,之下压实度基本稳定。     

自然降雨条件下红壤坡面径流垂向分层输出特征

地表径流、壤中流和地下径流都是坡地径流的组成部分,对流域径流产生、养分流失等都有重要的影响。为了深入了解红壤坡地各层产流特征,利用大型土壤渗漏装置,通过2010-2012年的连续3 a观测试验,对覆盖、敷盖和裸露3种处理下红壤坡面径流垂向分层输出特征进行分析。结果表明:在自然降雨条件下,总径流量敷盖处理最大,裸露处理次之,覆盖处理最小;覆盖和敷盖处理的地表径流远小于裸露处理,分别为裸露处理的7.9%和9.8%;壤中流量最小的为裸露处理,分别为覆盖处理和敷盖处理的56.4%和35.6%;覆盖和敷盖处理3 a的地下径流量占总径流量90%以上,裸露处理占68.4%;在小尺度上,不论是年度还是月份的径流量,3种措施下红壤坡地径流输出主要途径是地下径流,而壤中流和地表径流则与地面有无覆盖直接相关;采取覆盖和敷盖措施可以使地表产流量减小,增加入渗,将地表水转化为地下水。该研究可为减少水土流失,充分利用红壤坡地水土资源提供参考。     

坡面水系工程技术应用研究

坡面水系工程是引导坡面径流、控制坡耕地水土流失的根本措施 ,将不同形式的坡面水系工程有机地结合起来 ,可截短坡面流水线 ,拦截地面径流 ,防止坡面冲刷 ,起到滞洪、沉沙、保护坡面水土资源和土壤肥力的作用。介绍了常见坡面水系工程设计要点     

坡面不同截-排水沟布置方式下土壤微团聚体流失特征

传统坡面水系工程主要在节约工程量的考量下,把截水沟布置成平行于等高线的形式,但为了符合坡面自然排水状况,该研究中考虑用汇流和分流的方式来探究从理论上改变坡面沟道的基本形状是否具有可行性。该研究设计按比例缩小的坡-沟模型,以无措施坡面为对照,用人工模拟降雨的方法探究在不同坡度、地类坡面上布置汇流型和分流型截排水沟道后,坡面土壤微团聚体的流失变化规律。结果表明:在各个地类和坡度中,布置汇流和分流截排水措施后均出现较小颗粒微团聚体(5μm)在侵蚀泥沙中富集的现象;在坡耕地中,布设截排水措施能显著稳定土壤小粒径微团聚体(5μm)比例的稳定性,但分流截排水措施的效果更加明显,但在5°和10°时,汇流截排水措施能更好减缓坡面土壤粗化(250~1 000μm)趋势;汇流措施能减少林地侵蚀泥沙中微团聚体富集的波动性并控制林地坡面较小粒径微团聚体流失(5μm)的程度,但在荒草地中,总体来看,汇流措施对控制坡面微团聚体流失具有更强的作用。汇流型和分流型截排水措施对不同地类坡面微团聚体的控制保护各有侧重,在布设坡面沟道时,根据坡面、土壤实际情况和土壤保护要求来选择坡面截排水措施是极有必要的。该研究为进一步研究坡面自然排水方式在现实中运用可能性和可行性提供部分基础资料。     

东北黑土区不同垄作坡面产流产沙过程

起垄种植是东北黑土区普遍的耕作模式,不同垄作坡面产流产沙规律尚不明晰、亟需研究。为此,基于野外放水冲刷试验,设计3个冲刷流量(30 L/min,60 L/min,90 L/min)和4种处理坡面(横坡垄作、斜坡垄作、无垄作、顺坡垄作),探究东北黑土区不同垄作坡面的土壤侵蚀差异。结果表明:(1)3种冲刷流量产流率和含沙量均随垄作措施改变呈持续波动趋势,但受冲刷流量影响二者变化规律不同。(2)4种垄作措施状况下,产流时间与冲刷流量均不相关,含沙量与产流时间均呈负相关; 其他试验条件下,因冲刷流量和垄作措施的差异出现不同相关性。(3)30 L/min,60 L/min两种冲刷流量下,侵蚀强弱表现为:顺坡垄作>无垄作>斜坡垄作>横坡垄作。冲刷流量90 L/min时,侵蚀规律变为:横坡垄作>顺坡垄作>斜坡垄作>无垄作,且横坡垄作与斜坡垄作的累积产沙量较30 L/min冲刷流量比分别增加了12.78倍和10.11倍。综上,小流量冲刷条件下横垄和斜垄可有效控制径流和水土流失,当冲刷强度增大后二者发生断垄恰是径流和泥沙发生变异的最主要因素。     

高速公路生态护坡技术的水土保持效应研究

对高速公路生态护坡工程开展试验观测。研究探讨生态护坡技术的水土保持效应。结果表明，在高速公路高陡边坡上采用生态护坡技术建植草本植被。在短期内可完全覆盖坡面，水土保持效果显著，可抑制边坡侵蚀的发育，有效控制坡面沟蚀的发生，在中雨到暴雨的情况下，边坡径流系数在15．97％以下，土壤流失量极小。生态护坡技术的水土保持机理主要与草本植被对降雨的截留、雨滴能量的削减、坡面径流的抑制、根系的锚固与加筋作用，以及生态护坡技术本身的工艺特性有关。     

南方红壤区不同植被措施坡面的水土流失特征

植被是南方红壤区水土流失治理的主要措施,为了研究不同的植被措施对坡面产流产沙的影响,以及对坡面侵蚀的抑制效果,在福建省长汀县选择乔灌草、灌草、草本、农作物、乔灌、封山育林、经济林等各植被措施下的标准径流小区,通过观测各种植被措施坡面的产流产沙情况,分析比较各小区的水土流失特征。结果表明植被能较好地调控坡面地表径流和土壤侵蚀。不同植被措施下坡面产流产沙分异规律明显,相对裸地,盖度高的乔灌草、灌草、草本等措施的水土流失量最小,水土保持效果最为明显。在不同的降雨量条件下,不同植被措施的坡面水土流失情况也表现出显著的差异。因此,在未来南方红壤植被恢复与生态环境建设过程中,通过各种植被治理措施的逐步实施,对改善当地的生态环境和水土流失的防治具有重要的意义。     

黑土坡面垄侧少耕措施的土壤侵蚀特征分析

为探究黑土区坡耕地垄侧少耕措施对土壤侵蚀特征的影响,在5°和7°坡面开展人工模拟降雨试验,降雨强度为75,100 mm/h,横垄处理方式包括全松（土壤容重均为1.00 g/cm³）、上松下实（土壤容重分别为1.00,1.20 g/cm³）、上实下松（土壤容重分别为1.20,1.00 g/cm³）及全实（土壤容重均为1.20 g/cm³）4种。结果表明：垄侧少耕措施有助于延缓横垄溢流时间,具有明显的调控土壤侵蚀作用。土壤侵蚀量大小总体表现为全松>上松下实>全实>上实下松。除75 mm/h降雨强度下的5°坡面外,与全松处理相比,上实下松和全实处理的径流量分别减少16.1%~19.4%和6.6%~11.4%,土壤侵蚀量分别减少25.0%~52.5%和17.9%~31.6%,且上实下松和全实处理的径流率和土壤侵蚀速率随降雨历时的变化相对比较平稳。可见,垄侧少耕措施在调控总径流量和土壤侵蚀量的同时,也具有较好地调控径流侵蚀过程的作用。因此,建议根据黑土区坡耕地具体降雨特征和地形坡度等因素科学选用垄侧少耕措施。     

植物护坡及其生态效应研究

河道生态系统中的河岸侵蚀和滨水缓冲带建设倍受关注。以上海市浦东新区机场镇的生态河道示范工程为例,探讨了以生态修复和稳定坡岸为目标的植物护坡技术在生态河道坡岸修复中的应用及其生态效应。在不同河段分别采用了全系列生态护坡、土壤生物工程护坡和复合式生物稳定等3类植物护坡技术。通过对工程实施后3a(2004年~2006年)来的生态监测发现,护坡植物生长良好,新生枝叶和根系的护坡作用明显,土壤抗剪强度明显增加,河岸土壤侵蚀得到有效控制,坡岸的结构稳定性增强;同时河岸生境得到改善,本地植物快速恢复,生物多样性增加,河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变,生态稳定性逐渐增强。生态河道的植物坡岸修复技术可以在我国各类岸坡的生态修复和边坡稳定中广泛运用。     

植物护坡及其生态效应研究

河道生态系统中的河岸侵蚀和滨水缓冲带建设倍受关注。以上海市浦东新区机场镇的生态河道示范工程为例,探讨了以生态修复和稳定坡岸为目标的植物护坡技术在生态河道坡岸修复中的应用及其生态效应。在不同河段分别采用了全系列生态护坡、土壤生物工程护坡和复合式生物稳定等3类植物护坡技术。通过对工程实施后3a（2004年～2006年）来的生态监测发现,护坡植物生长良好,新生枝叶和根系的护坡作用明显,土壤抗剪强度明显增加,河岸土壤侵蚀得到有效控制,坡岸的结构稳定性增强;同时河岸生境得到改善,本地植物快速恢复,生物多样性增加,河岸植物群落结构由单一结构向复杂结构转变,生态稳定性逐渐增强。生态河道的植物坡岸修复技术可以在我国各类岸坡的生态修复和边坡稳定中广泛运用。     

喀斯特坡地裸露心土层产流产沙模拟研究

通过人工降雨探索表土剥离后喀斯特坡地侵蚀产沙特征及机制,为该地区开展地下水土流失研究及指导水土流失防治工作具有重要的理论和现实意义。试验采用钢槽装填土石模拟喀斯特地区表土剥离后坡地的"二元结构",通过人工模拟降雨揭示了雨强(30、50、80mm h~(-1))、坡度(10°、15°、20°、25°)和地下孔(裂)隙度(1%、2%、3%、4%、5%)对坡地土壤侵蚀的影响,并在此基础上进一步讨论了各因子对剥离表土后的坡地造成的影响。结果表明:(1)表土剥离后地下漏失的隐蔽性增强,小雨强的坡地土壤侵蚀容易被忽视,30、50 mm h~(-1)雨强条件下,仅当坡地坡度≥15°时地表出现径流,坡地侵蚀产沙以地下流失为主,地下产流量、产沙量随雨强先增大后减小。(2)喀斯特地区坡地土壤侵蚀治理不应只重视地表水土流失,更应关注垂直方向上的土壤侵蚀——地下漏失,低坡度(坡度≤15°)条件下,地表近乎无产流产沙,坡地侵蚀产沙集中在地下孔(裂)隙,而坡度为20°、25°的坡地,其地下产沙比重仍分别高达0.85~0.97、0.59~0.84。剥离表土后的坡地水土保持应从地表、地下两个方向进行,避免由地下漏失引起的岩溶塌陷。增大地下孔(裂)隙度能显著提高地下产流量和产流系数,并促进地下孔裂隙产沙量和产沙比重的增加。     

人工降雨模型试验研究降雨入渗对滑坡类型之影响

台湾属海岛型气候,因而年雨量丰沛,降雨时间与空间的不均匀,对台湾大量的山坡地造成威胁。该研究系利用人工降雨系统,配合土壤模型试体探讨强降雨下滑坡破坏型态与坡体饱和度之关系,以对各种边坡稳定、边坡破坏获得更进一步的了解。研究结果得知边坡滑动主要发生在坡体趋近稳定饱和时,而坡面冲蚀则受土壤饱和度影响较小。土壤渗透率与降雨强度之关系亦影响着坡面破坏型态,降雨强度远大于土壤渗透系数时,其破坏型态以浅层滑动为主;降雨强度近似于土壤土壤渗透系数时,则主要为较深层滑动;若降雨强度小于土壤临界入渗率时,则主要为表面冲蚀破坏。