三峡库区退耕还林土壤侵蚀及养分流失控制——以兰陵溪小流域为例

以秭归县兰陵溪小流域为研究对象,基于2016年5—9月自然降雨条件下,对三峡库区内典型退耕还林模式(茶园、板栗林、柑橘园)及原有农耕地(对照)径流小区的土壤侵蚀及养分流失情况进行了监测和分析,评估退耕还林工程实施后对小流域土壤侵蚀及氮磷养分流失的影响。结果表明:(1)退耕还林后土壤侵蚀量和总氮、总磷流失量明显减少,与农耕地相比,板栗林、柑橘园和茶园地表径流流失减少幅度分别为41.95%,22.78%,6.11%,土壤侵蚀减少幅度分别为87.91%,75.26%,58.94%,总氮流失量减少幅度分别为52.42%,44.08%,31.26%,总磷流失量减少幅度为72.87%,70.45%,43.24%。(2)相较农耕地,退耕还林模式速效氮流失量明显减少,硝态氮流失量顺序为农耕地332.09g/hm~2茶园243.42g/hm~2板栗林124.76g/hm~2柑橘园123.18g/hm~2,铵态氮流失量顺序为农耕地184.22g/hm~2茶园132.18g/hm~2柑橘园117.62g/hm~2板栗林91.42g/hm~2,且硝态氮流失量占总氮流失量比率高于铵态氮。(3)总氮、总磷主要通过侵蚀泥沙途径流失,速效氮流失的主要途径是地表径流。流域内主要污染物为随侵蚀泥沙流失的总氮。     

湘北红壤低山丘陵区典型水土流失治理模式径流泥沙效应

探明径流小区尺度下不同水土流失治理模式的径流泥沙效应,对于大尺度水土流失治理具有重要意义。通过野外标准径流小区自然降雨试验探究了湘北红壤低山丘陵地带3种典型水土流失治理模式(S1模式:坡改梯+经果林,S2模式:等高沟垄+农作物,S3模式:平整撂荒坡面+草本)径流泥沙效应。结果表明:3种治理模式在次降雨诱导下平均径流量为S3(1.84m~3)S1(1.03m~3)S2(0.78m~3),平均泥沙流失量为S3(1.191t/hm~2)S1(0.411t/hm~2)S2(0.311t/hm~2);3种治理模式在A、B、C雨型诱导下(K-均值聚类)累积径流量均为S3(33.19,15.25,14.13 m~3)S1(19.40,9.06,6.48 m~3)S2(16.60,5.89,4.15m~3),累积泥沙流失量也表现出了相同规律,即S3(14.474,10.863,15.153t/hm~2S1(7.521,2.695,3.766t/hm~2)S2(6.149,1.685,2.741t/hm~2);不同治理模式泥沙流失对径流响应特征均呈极显著正相关(P0.01,r0),相关系数(r)分别为0.853,0.920,0.677,其中,S1、S2和S3模式泥沙流失量与径流量线性回归斜率(k)分别为0.356,0.420,0.493,表明S3模式泥沙流失对径流的响应最明显,S2模式次之,S1模式泥沙流失对径流响应程度较小。因此,3种典型模式在控制水土流失方面具有明显不同的效果。     

滇中地区4种覆被类型地表径流的氮磷流失特征

采用径流小区研究自然降雨条件下,滇中地区4种覆被类型(荒坡灌草丛、云南松林、针阔混交林、桉树人工林)2010年雨季的径流量、泥沙输出量、氮磷流失量及动态变化特征。结果表明:年累积地表径流量和泥沙输出量荒坡灌草丛(7.14m~3/hm~2,0.06kg/hm~2)显著低于其它3种覆被类型,针阔混交林(29.38m~3/hm~2,0.31kg/hm~2)显著低于云南松林(46.26 m~3/hm~2,0.79kg/hm~2)和桉树人工林(49.18 m~3/hm~2,1.66kg/hm~2),云南松林和桉树人工林无显著差异;4种覆被类型降雨—径流呈对数关系,变率dy/dx大小顺序为荒坡灌草丛针阔混交林云南松林桉树人工林;荒坡灌草丛、针阔混交林、云南松林和桉树人工林溶解性TN流失量分别为5.24,15.96,26.61,46.5g/hm~2,颗粒态TN流失量分别为8.83,8.59,69.15,88.57g/hm~2,溶解性TP流失量分别为0.19,0.90,1.52,4.89g/hm~2,颗粒态TP流失量分别为0.44,2.31,4.73,12.04g/hm~2,各覆被类型之间均存在显著性差异,其中桉树人工林氮磷流失显著高于其它覆被类型,表明结构单一的人工林控制水土流失能力较差;4种覆被类型氮磷流失量与地表径流量、泥沙输出量均呈极显著正相关关系,且以泥沙结合态为主,因此控制泥沙输出是减少研究区面源污染负荷的重要措施。     

红壤区稀土矿开发导致河流泥沙淤积量的估算--以江西省信丰县崇墩沟小流域为例

不合理的人为活动是侵蚀产沙的主要原因之一。在江西省信丰县崇墩沟小流域内由于稀土矿产的无序开发,导致河流泥沙严重淤积。通过实测河流淤积泥沙断面,计算出在7 500 m长的河道共淤积泥沙30 193 t,考虑到输移比,整个流域内土壤流失量可达3 500 t/km2,平均侵蚀模数也高达1 150 t/(km2.a)以上,属于中等强度的土壤侵蚀。调查结果发现,河流中淤积的泥沙主要来源于稀土矿开发的尾矿流失;土壤流失量高到99 730 t/km2,年平均侵蚀模数为34 000 t/(km2.a)以上,属于极强度的水土流失。治理水土流失,须加强对稀土矿开发的管理,防止形成新的水土流失;将已废弃的稀土尾矿作为治理的重中之重,可有效地降低流域内土壤侵蚀的强度。     

用铯—137确定小流域土壤侵蚀和泥沙沉积

本项研究对位于亚拉巴马州北部石灰岩流域内土壤中~(137)C_s——一种核试验的放射性尘埃——进行了测量.研究的目的是:比较侵蚀区和沉积区土壤剖面中的~(137)C_s活性,②确定用~(137)C_s法计算的土壤侵蚀和沉积,与用USLE估算的侵蚀及与流域出口处测得的输沙量之间的关系.对代表轻微侵蚀区的分水岭、侵蚀区的边坡和沉积区的坡脚的耕地土壤样点46cm深的三维土壤剖面中~(137)C_s活性进行了分析.并把这些值与毗邻的未被干扰的林地中测得的~(137)C_s:活性(作为基数)进行了比较.对用~(137)C_s.活性损失值计算的侵蚀值与USLE计算的坡面侵蚀值进行了比较.对轻微侵蚀坡横断面,用~(137)C_s计算的年均(1954～1987年)土壤侵蚀速率与USLE计算值接近(28和26t/hm~2·a).~(137)C_s计算的侵蚀边坡上的侵蚀量比USLE计算值大27%～80%.984～1988年种植棉花期间,USLE计算的上游土壤流失量为9～52t/hm~2·a.在小流域坡脚沉积区以下测得的泥沙流失量仅为1～4t/hm~2·a.沉积区土壤剖面中的~(137)C_s活性为典型喀斯特地形区小流域产生的大量泥沙沉积提供了间接证据.     

紫色土丘陵区农业小流域暴雨事件磷素多尺度流失特征

为了揭示自然小流域尺度降雨、地形、土地利用结构等对泥沙和磷素输出的影响,根据丘陵区农业小流域自然地貌与土地利用特征,设计了不同尺度的小流域监测点,分别为苏荣、截流、大兴、万安,监测面积分别为3.0,34.6,480.3,1 236.4hm~2,并选择了降雨侵蚀力(R)分别为1 411.5,595.7,391.4 MJ·mm/(hm~2·h)的3场降雨事件监测小流域内磷素流失过程特征。结果表明:(1)以居民点集镇和耕地为主的苏荣和截流小流域水文响应速度较快,暴雨事件中径流峰值出现在降雨峰值后的5~10min,较大尺度大兴和万安小流域泥沙浓度峰值与径流峰值滞后于降雨峰值0.5~3h。(2)3场暴雨径流中泥沙与全磷、颗粒态磷均存在较一致的显著相关关系(R0.6,P0.01),泥沙、全磷流失负荷在源头小流域(苏荣、截流)最高,3场暴雨苏荣全磷平均流失负荷达到0.36kg/hm~2,万安小流域泥沙、全磷流失负荷最低,全磷平均流失负荷为0.009kg/hm~2。(3)小流域径流中颗粒态磷占全磷流失量50%以上。(4)多元回归分析结果表明,径流量和泥沙含量可用于进行磷素流失通量预测。坡耕地、林地与水田带状组合结构可显著降低小流域泥沙和磷素流失负荷。研究结果为计算丘陵区农业小流域暴雨过程中磷素多尺度流失负荷提供参考。     

毛竹林生态系统地表径流及其氮素流失形态研究

通过在四岭水库流域代表性毛竹林地设置定位径流小区,研究了不同施肥条件下毛竹林生态系统地表径流及其氮素流失状况。该定位试验设有对照(CK,不施肥)、农民常规高产栽培(FFP)与适地养分科学管理(SS-NM)共3个施肥处理。结果表明,在2009年6-12月的观察期内,各处理(CK、SSNM、FFP)在各次自然降雨条件下产生的径流总量分别达到279,284,267m3/hm2,泥沙流失总量分别达到393,369,396kg/hm2,全氮流失量分别为0.87,0.92,0.82kg/hm2。径流量、泥沙流失量和全氮流失量都与降雨量之间呈极显著正相关。径流量的产生主要集中在8月份,泥沙流失量主要集中在6,7,8三个月。土壤氮素流失的主要形态是颗粒氮(PN)和水溶性总氮(DN),分别占全氮流失量的51%和49%。CK、SSNM、FFP处理在此期间的径流可溶性氮(DN)流失量分别为0.37,0.46,0.49kg/hm2。与农民常规施肥措施相比,适地养分科学管理(SSNM),不仅可以明显减少毛竹林地泥沙的流失量,而且可以减少径流可溶性氮的流失量。     

尧都区石层山小流域综合治理工程通过省级验收

<正>临汾市尧都区石层山小流域综合治理属重点工程,2016年4月2日正式开工建设,2017年5月17日完工。工程总投资200万元,共计完成水土流失治理面积5 km~2,其中,新修水平梯田2 hm~2,营造水土保持林120.09 hm~2,封禁治理377.91 hm~2,整修简易道路1.52 km。通过该项目实施,每年可减少泥沙流失量1.91万t,拦蓄地表径流8.35万m3,流域的水土流失综合治理程度达到了84.53%,林草植被覆盖率达到了54.85%,使当地的生态环境     

梯田—草皮水道系统水土保持效益评价

加拿大新布伦斯威克西北部的圣约翰河流域上游 ,随着马铃薯的生产 ,水蚀日益严重 ;由于马铃薯地过量径流的产生 ,土壤流失量达 2 0 0 0～ 30 0 0t/ (km2 a)。通过实施梯田、等高耕作、变坡引水渠和草皮水道等措施 ,每年可减少径流 15 0mm ,从而增加马铃薯可利用水分 ;同时 ,土壤流失量也降至 10 0t/ (km2 a) ,并且能改变流域局部水文特性 ,减少洪涝灾害的发生。     

甘川沟流域的综合治理效益

甘川沟流域是湫水河流域的一级支沟,总面积41.5km~2,其中水土流失面积35km~2,占总面积的84.3%。年均土壤侵蚀模数13 700t/km~2,属极强度侵蚀区。五年间,共完成水土流失治理面积21.1 km~2,其中,建设基本农田44.6hm~2,营造水土保持林草1582hm~2,封禁自然修复面积482hm~2,新修淤地坝16座,河坝200 m。经过重点治理,粮食单产由1890 kg/hm~2增加到2420 kg/hm~2,提高28%;人均粮食550kg,较治理前提高100kg;农林牧副各业总产值由515万元/年增加到741万元/年,提高43.9%;人均纯收入由762元增加到1094元,较治理前提高332元。农、林、牧用地比例由61:15:24调整为36:51:13,每年可减少泥沙流失量57.71万m~3,拦蓄径流156.9万m~3。     

生态退化与恢复对三江源区土壤保持功能的影响

[目的]探讨生态退化与恢复对土壤保持功能的影响及其作用机理,为三江源区生态保护与建设决策提供一定依据。[方法]通过构建土地覆被状况等来表征三江源区宏观生态系统变化,定量分析生态系统变化对土壤保持功能的影响,并探讨其主要机制。[结果]三江源地区从2000—2010年的生态系统经历了显著的退化和恢复过程。不同覆被类型下土壤保持能力依次为:林地耕地高覆盖度草地中覆盖度草地低覆盖度草地湿地未利用地。在研究区生态退化及恢复的过程中,2000—2010年的单位面积潜在流失量从1.25×10~4 t/hm~2增加到1.50×10~4 t/hm~2,单位面积实际流失量从2000年的3 200t/hm~2增加到2005年的3 500t/hm~2,至2010年持续增加到3 800t/hm~2。在生态恢复过程中,三江源区高覆盖度草地及湿地面积增加,从一定程度上减轻生态系统退化的趋势,三江源区单位面积土壤保持量从2000年的9 300t/hm~2,增加到2005年的1.03×10~4 t/hm~2,直至2010年三江源区单位面积土壤保持量为1.11×10~4 t/hm~2。[结论]土地覆被类型及植被覆盖程度对土壤保持功能有重要影响,三江源的生态退化与恢复过程与源区土壤保持功能变化联系紧密。     

三峡库区典型退耕还林模式水土保持功能研究

为评估退耕还林工程对流域水土流失的控制效应,选择三峡库区典型退耕还林模式(茶园、柑橘园、板栗林),以坡耕地为对照,观测和分析不同退耕模式下土壤物理性质及径流泥沙输出情况,结果表明:茶园、板栗林、柑橘园与坡耕地比较,年径流输出量平均减少了17.92%,大小关系为板栗林(110.71 m~3/hm~2)柑橘园(164.16 m3/hm~2)茶园(171.74 m3/hm~2)坡耕地(181.38 m3/hm~2),板栗林径流量显著小于其他三种模式;年泥沙输出量大小关系同样为板栗林(141.92 kg/hm~2)柑橘园(343.78 kg/hm~2)茶园(394.79 kg/hm~2)坡耕地(1 210.77 kg/hm~2),退耕模式相对于坡耕地泥沙输出量显著减少,平均减少了75.76%;退耕后土壤水分物理性质得到很大改善,退耕还林模式土壤容重降低,毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度增加,有利于水土保持功能的发挥。说明退耕还林后新形成的林地和园地具有较好的蓄水保土效益,对小流域的水土流失控制和土壤改良作用明显。     

北川退耕还林农林复合经营模式的水土保持效应研究

通过对北川县退耕还林中林药、林茶桑、林草牧农林复合经营模式的水土保持效应监测,各模式在水土保持效应方面都显著优于其对照,径流量和泥沙量约为各自对照值的1/3~1/2;泥沙流失量和径流系数大小顺序为:林草牧模式<林茶桑模式<林药模式;保水和保土能力方面:林茶桑模式>林药模式>林草牧模式。各模式的水土侵蚀模数为林药模式10 510 t/(km2.a)、林茶桑模式1 036 t/(km2.a)、林草牧模式487 t/(km2.a),3个模式总计减少泥沙流失量近105 t/a,总计涵养水源超过105 m3/a,取得了显著的生态效应,同时也带动了地方经济的发展。     

贾庄小流域综合治理效益显著

<正> 一、流域概况 贾庄流域位于蒙阴县北部低山丘陵区的北贾庄乡,总面积40.67km~2,流域内出露岩性主要为太古代泰山群变质岩及少部分沉积岩,土壤多为棕壤,有部分褐土。治理前水土流失十分严重,年平均泥沙流失量6367t/km~2,相应年侵蚀深度4.7mm。流域内共有8个行政村,9315人,人口密度230人/km~2,农业劳动力3289人,治理前有耕地面积995.3hm~2,其中粮田面积     

辽西地区沙地栽植大扁杏林对地表径流和土壤流失的影响

针对辽西地区沙地降雨后水土流失严重的现状,在该地区选取大扁杏林,对其保持水土的效果进行研究。在辽西典型沙地栽植的大扁杏林和未造林地设立径流小区,于2012、2013和2016年进行定位监测与分析。结果表明:1)在监测期间,大扁杏林小区和对照小区(未造林地)内植被盖度和植物种类大大增加,大扁杏林小区乔木郁闭度高于对照65%,灌木覆盖度高于对照5%,草本覆盖度低于对照20%,植被总盖度高于对照2%;2)2012年大扁杏林小区的径流量和土壤流失量,分别为109.95 m~3/hm~2和0.69 t/hm~2,2013年和2016年再无径流和土壤流失发生。对照小区的径流量和土壤流失量分别由2012年的902.3 m~3/hm~2和52.21 t/hm~2降至2013年的178.2 m~3/hm~2和4.1 t/hm~2,至2016年无径流和土壤流失发生。综合来看,辽西地区沙地栽植大扁杏林可最终形成相对较高的植被盖度,是减少这一地区地表径流和土壤流失的有效手段,具有较好的生态效益和经济效益。     

黄土丘陵区植被类型和降雨对坡面侵蚀产沙的影响

基于定西市安家沟流域2014―2016年连续3年侵蚀性降雨产流产沙资料,研究了植被类型和降雨对坡面侵蚀产沙的影响。结果表明,侵蚀性降雨可分为3类:A雨型(短历时、中高雨强)、B雨型(中雨量、小雨强)和C雨型(大雨量、小雨强),产流产沙频次为B雨型C雨型A雨型。径流系数油松林(6.915%～9.379%)、小麦地(5.838%～9.034%)和苜蓿地(6.610%～9.671%)分别是冰草地(2.724%～5.246%)的1.7～2.5倍,是沙棘林(2.296%～3.863%)的2～3倍。A雨型的径流系数大于B雨型和C雨型,B雨型和C雨型是产流的主要降雨类型。年均土壤流失量为小麦地(1.478～3.478 t/hm~2)苜蓿地(0.558～2.079 t/hm~2)油松林(0.459～0.887 t/hm~2)冰草地(0.097～0.253 t/hm~2)沙棘林(0.012～0.038 t/hm~2)。小麦地的土壤流失量分别是油松林的3～5倍,是冰草地的14倍,在坡度10°,15°,20°年均土壤流失量分别是沙棘林的123,130,92倍。C雨型对油松林产沙量的贡献率最大,B雨型次之,A雨型最小。A雨型对沙棘林产沙量的贡献率高达79%～86%,高强度、短历时降雨是沙棘林产沙的主要雨型。A雨型对小麦地和苜蓿地产沙量贡献率随着坡度的增大而增大,在坡度20°中、高雨强是小麦地和苜蓿地产沙量增加的主要雨型。小麦地、苜蓿地、油松林、冰草地的径流深与土壤流失量之间呈极显著线性正相关关系(P0.01),土壤流失量的增速为小麦地苜蓿地油松林冰草地,随着坡度的增大产沙速度加快。研究结果可为坡面侵蚀预报模型的建立提供重要的理论依据,同时对科学指导坡面水土保持措施配置有重要的实践意义。     

流域基流氮磷流失的非点源污染定量研究

利用数字滤波技术,在结合基流营养物负荷量消退过程和气象因子影响分析的基础上,提出并建立了基流营养物日负荷量分割的递归滤波算法,对浙江嵊州长乐江流域基流氮磷流失进行定量分析。结果表明,基流总氮(TN)日负荷量模拟值的R2为0.86,模拟效率系数NSE为0.72;基流总磷(TP)日负荷量模拟值的R2为0.65,NSE为0.63。用该方法对长乐江流域2003—2012年基流养分流失量的定量分析结果表明,全流域TN和TP年平均基流流失量分别高达1 317.6t(15.25kg/hm2)和51.8t(0.60kg/hm2),占该流域平均TN和TP总径流流失量的61.82%和56.92%。随着降雨量的增加,长乐江流域近年来的基流TN和TP流失量均呈现出极显著的上升趋势,已经成为河流非点源污染不可忽视的重要污染源。     

辉发河流域景观格局与土壤侵蚀的关系研究

为分析景观格局对流域土壤侵蚀的影响,本文应用基于GIS的修订通用土壤流失方程(RUSLE),计算了吉林省中低山水蚀区辉发河流域的土壤侵蚀量。选择聚集度、Shannon多样性等6个景观指数,在RS、GIS和Fragstats软件平台下得到两个尺度的土地利用数据和二级土地利用类型的景观指数数据。以流域内29个子流域为样本,用SPSS软件计算侵蚀模数和景观指数的相关性。把29个子流域分为低强度侵蚀区和高强度侵蚀区,分别探讨景观格局对低、高强度侵蚀区土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)辉发河流域的土壤侵蚀主要为微度侵蚀和轻度侵蚀,占流域总面积的90.27%。流域平均侵蚀模数为13.89 t/hm~2·a.为轻度侵蚀,但远超过土壤容许流失量。(2)在各种植被类型区中,草地的侵蚀较为强烈,平均侵蚀模数为31.28 t/hm~2·a,高出流域平均侵蚀模数125%,侵蚀贡献水平达到1.74.成为辉发河流域土壤侵蚀的风险区。(3)6个景观指数与侵蚀模数间均存在显著的相关性,除斑块密度外,均与土壤侵蚀模数高度相关。其中聚集度与侵蚀模数的相关性最大,相关系数为—0.602,聚集度和侵蚀模数间有较强的非线性关系。(4)研究区低、高强度侵蚀区的景观格局对土壤侵蚀的影响不同,在低强度侵蚀区的影响更为显著。     

福建省长汀县不同土地利用方式降雨产流产沙特征

通过布设标准径流小区,定位监测2014年长汀水土保持科教园不同土地利用方式的降雨和产流产沙特征,并对其进行了回归分析。结果表明:年径流深大小依次为自然裸露坡面模式(403mm)人工播草模式(93.7mm)农田管理模式(92mm)封禁管理模式(75.2mm)马尾松纯林(69.6mm)果园管理模式(60.8mm),年土壤流失量大小依次为自然裸露坡面模式(30.97t/hm~2)农田管理模式(5.44t/hm~2)封禁管理模式(2.71t/hm~2)马尾松纯林(2.43t/hm~2)果园管理模式(1.6t/hm~2)人工播草模式(0.47t/hm~2);小雨和中雨是主要的下雨类型,中雨和暴雨是造成水土流失的主要降雨类型;降雨量和I30是与产流产沙相关性相对较强的两个降雨因子;自然裸露地和封禁管理模式的径流深—降雨量线性回归拟合效果较好,其他模式均表现为较好的幂函数回归;除了人工播草模式外,其他土地利用模式的径流深—土壤流失量线性回归拟合效果均较好。相较于其他土地利用方式,果园管理模式的水土保持效益较好。     

应用泥沙资料分析看水土流失治理效果

大凌河流域是辽宁省西部典型水土流失区,河流多年平均含沙量很大,大凌河干流平均含沙量为6.86~12.6 kg/m3。1993年列入国家重点治理区。应用大凌河流域水文站具有40 a以上观测系列的泥沙站8处—计342站年的泥沙资料,对大凌河流域泥沙资料进行分析。结果表明,与治理前相比,朝阳大部分河流输沙量都在减少,减少最多的是大凌河流域上窝堡站,减少了91.1%。从建平县三义号小流域治理前后的拦蓄效益比较可以看出,治理后的流域减水效益达59.31%,减沙效益达55.58%,足见辽宁省大凌河流域水土保持工作成效显著。