重庆中梁山岩溶区耕作侵蚀影响因素研究

在重庆市中梁山岩溶区用示踪法对坡耕地进行耕作试验研究。结果表明:锄头和铁锹耕作引起的土壤位移距离、位移量与坡度呈正相关,而踩锹引起的土壤位移距离、位移量则与含水量具有一定的相关性。在顺坡耕作时铁锹引起的土壤位移距离、位移量与锄头相近,但它们远远大于踩锹;等高耕作时铁锹引起的土壤位移距离、位移量是锄头的1.3~3.8倍左右。铁锹顺坡耕作引起的土壤位移距离、位移量是它等高耕作的2~2.4倍;锄头顺坡耕作引起的土壤位移距离、位移量是它等高的3~8.8倍。引起土壤位移量的大小顺序依次是:锄头顺坡>铁锹顺坡>铁锹等高>锄头等高>踩锹顺坡。     

岩溶区坡地耕作侵蚀过程中的土壤再分布研究

对耕作侵蚀引起的土壤空间再分布进行研究,有利于改革不合理的耕作方式和治理坡耕地水土流失。本文以重庆市中梁山为例用示踪法对坡耕地进行试验研究。结果表明:随着坡度的增大,耕作后示踪剂在示踪区的含量越来越少;它的最大值出现的位置离基线越来越远,值越来越小;沿耕作方向移动的距离越来越远。这种规律性以锄头和铁锹顺坡明显,等高和踩锹顺坡不明显。从本区耕作侵蚀的角度考虑,等高耕作方式明显要优于顺坡耕作;在顺坡耕作中踩锹优于锄头和铁锹。最后还结合岩溶山区特殊的自然环境条件,讨论了耕作侵蚀对石漠化的影响。     

耕作侵蚀研究述评

耕作位移和耕作侵蚀主要是在重力作用下,由耕作工具触发的土壤侵蚀;是造成坡耕地土壤重新分布和坡耕地土壤侵蚀的重要过程之一;对坡面地形演化、土壤性质改变、土壤养分流失与重新分布、土地生产力降低、土壤碳储存变化等都有重要影响.在以往研究的基础上,总结耕作侵蚀的基本过程和机制、研究方法、影响因素和侵蚀速率的研究进展,讨论目前研究中的不足与未来可能的研究方向.不同于风蚀和水蚀,耕作侵蚀发生的动力条件是人为影响,而非自然发生的降水或风力;因而,其侵蚀过程和机制、研究方法、影响因素、侵蚀速率分布等均不同于风蚀和水蚀.耕作侵蚀主要受人为和自然因素的影响,人为因素驱动耕作侵蚀发生,坡面是耕作侵蚀的地形基础.人为因素主要有耕作工具特性、耕作方向、速度和深度等;自然因素主要包括坡面的形状和尺寸、地形、坡度和土壤性质等.强烈的耕作侵蚀主要发生在坡面上部和坡面曲率剧烈变化的部位.耕作侵蚀研究主要通过基于示踪技术的实测方法,结合模型预测开展.由于耕作侵蚀、风蚀和水蚀的研究方法各成体系,通用方法较少,因而,多营力侵蚀研究难度巨大.以137 Cs为代表的核素在研究水蚀、风蚀和耕作侵蚀中均表现出独特的优势,为区分多营力侵蚀中各种侵蚀的速率和贡献提供了新的可能.     

耕作方式对岩溶区甘蔗地土壤优先流特征的影响

岩溶区特殊的岩性地质条件,使土壤优先流现象广泛发生。以广西岩溶区内的典型农地甘蔗地作为研究对象,利用野外染色示踪技术和图像解析方法,分别对传统耕作(CT)和粉垄耕作(SRT)方式下的田间土壤优先流特征进行分析,揭示耕作方式对岩溶区甘蔗地土壤优先流的发生及其空间发展变化的影响。结果表明:①在相同外部供水条件下,传统耕作甘蔗地优先流运动分化程度相对较高,多呈指状形式,且平均湿润锋下渗深度为43.19 cm,显著大于粉垄耕作(P0.05),而粉垄耕作甘蔗地优先流以横向运动形式为主,表现为团块状湿润锋形式;②粉垄耕作甘蔗地土壤优先流发生时间显著滞后于传统耕作(P0.05),是其1.67倍;③随土壤深度的增加,两种耕作方式下的甘蔗地土壤优先流发育程度总体呈现先增加后降低的变化趋势,但粉垄耕作甘蔗地优先流比(70.72%)和长度指数(527.12%)均显著小于传统耕作甘蔗地(P0.05),且在土壤空间中对应的染色形态变异系数(1.19)是传统耕作的1.38倍,优先流发育程度显著低于传统耕作甘蔗地。粉垄耕作与传统耕作方式相比,在一定程度上降低了田间土壤优先流现象,改善了田间土层中的水肥状况。     

金沙江流域干旱河谷区坡耕地作物类型对耕作侵蚀的影响

为了研究干旱河谷区坡耕地农作物种植对耕作侵蚀的影响,在不同作物类型坡耕地(玉米地和荞麦地)上进行耕作试验,通过磁性示踪法测量坡耕地顺坡耕作的耕作位移距离,分析了不同作物类型下的耕作侵蚀速率特征。结果表明：(1)试验地类的耕作位移距离表现为玉米地<荞麦地<裸地(对照地)的变化趋势,荞麦地和玉米地的耕作位移距离均显著低于裸地(p<0.05),表明坡耕地种植玉米和荞麦可以显著减小坡耕地土壤耕作位移距离;(2)3种地类的耕作位移距离与坡度均呈显著正相关关系,玉米地和荞麦地的耕作位移距离系数k₂值和传输系数k₄值明显小于裸地,说明作物因素减小了耕作位移距离随坡度的增加幅度;(3)裸地的耕作侵蚀速率显著高于玉米地和荞麦地(p<0.01),分别是玉米地和荞麦地的1.99倍和1.88倍,说明坡地种植农作物可明显减小坡面耕作侵蚀。综上,种植农作物可有效减少坡耕地耕作侵蚀,研究成果丰富了对坡耕地作物根系防蚀特性的认识,也为完善耕作侵蚀模型奠定重要基础。     

耕作侵蚀磁性示踪的影响因素

以钛铁矿粉作为磁性示踪剂,研究土壤磁化率背景值、操作方式、测定条件对耕作侵蚀磁性示踪的影响,确定耕作侵蚀磁性示踪技术的适宜测定条件。结果表明:紫色土研究样地的耕层土壤磁化率背景值和空间变异性都较小,对示踪剂磁性强度要求不高;土壤磁化率与示踪剂浓度可以利用线性方程拟合,示踪剂浓度在20~70g/kg时,拟合效果较好(R~2=0.999 6,P0.001);当土壤颗粒组成中粗颗粒(粒径5mm)占主导时,土壤磁化率与粒径2mm和2~5 mm含量呈显著正相关,与粒径5~10 mm和10~20mm含量呈显著负相关,然而当细颗粒(粒径5mm)占主导时,土壤磁化率与土壤颗粒组成无关;土壤磁化率与堆积厚度、土壤含水量和土壤紧实度呈正相关关系,与取样间距、示踪剂老化、土壤温度关系不明显。耕作侵蚀磁性示踪技术的适宜测定条件为:钛铁矿粉磁性示踪剂浓度为20~70g/kg,土壤磁化率测定时细颗粒占多数(50%),堆积厚度在5cm以上,土壤紧实度在50~150N/cm~2,保持耕作前后土壤磁化率测定中堆积厚度、土壤含水量和土壤紧实度等条件基本相似。试验和应用表明钛铁矿粉的性能较适合作为耕作侵蚀磁性示踪剂。     

东北黑土区顺坡垄作和无垄作坡面侵蚀过程对比

[目的]以无垄作坡面侵蚀过程为对照,研究顺坡垄作坡面土壤侵蚀过程及机理,为东北黑土区坡耕地土壤侵蚀防治提供科学依据。[方法]基于人工模拟降雨试验,设计了3个降雨强度(50,75和100mm/h)以及1个坡度(即顺坡垄作改横坡垄作的临界坡度5°),进行顺坡垄作和无垄作坡面侵蚀过程的对比研究。[结果]顺坡垄作坡面径流量和侵蚀量分别较无垄作坡面增加了1.2~1.7和1.3~2.1倍,径流和侵蚀过程也发生了变化。与无垄作坡面相比,顺坡垄沟的集中汇流作用使坡面水流流速增加了1.0~2.3倍,径流剪切力增加了0.7~1.2倍,其坡面侵蚀方式也由片蚀为主转变为以细沟侵蚀为主,细沟侵蚀量可占总侵蚀量的55.3%~65.6%。[结论]坡面水流流速增加和细沟侵蚀发生是导致顺坡垄作坡面土壤侵蚀增加的主要原因。     

黄土坡地耕作侵蚀对土壤养分影响的研究

通过地形测量、铯-137示踪、土壤性质分析及重复耕作的方法对黄土坡地耕作侵蚀对土壤养分的影响进行了研究,结果表明:全N、碱解N及有机质含量随投影坡长的变化可用抛物线描述,有效P及速效K的变化可用幂函数描述;全N、碱解N、速效K含量与耕作侵蚀的关系可用线性方程描述,有效P含量的关系可用三次多项式描述;耕作侵蚀对全N、碱解N、有效P及速效K含量的贡献率分别为16.47%、2.69%、48.85%及15.30%;由于耕作侵蚀,15年内碱解N、速效K、有机质及阳离子代换量的含量将在耕作侵蚀区呈减少趋势,在耕作沉积区呈增加趋势     

岩溶区不同土地利用方式土壤抗蚀性分析

采用土壤微团聚体类、水稳性团聚体类及有机质含量作为指标,通过主成分分析方法,对重庆市中梁山不同土地利用方式表层土壤抗蚀性进行了研究。结果表明：〉0.25mm水稳性团聚体含量及破坏率、〉0.5mm水稳性团聚体含量及破坏率、平均重量直径和有机质含量是评价土壤抗蚀性的最佳4指标;土壤抗蚀性强弱顺序为：灌丛地〉草地〉竹林地〉坡耕地,退耕还林、还草有利于提高土壤抗蚀性;运用微团聚体类指标和水稳性团聚体类及有机质指标分别进行土壤抗蚀性评价时,得到相反的结论;土壤水稳性团聚体类指标评价结果与主成分分析结果一致,这与研究区特殊的成土过程和脆弱的生态环境有关;耕作侵蚀使坡耕地土壤主要性质产生坡面分异,进而产生土壤抗蚀性的坡面分异。坡耕地不同部位土壤抗蚀性强弱为：上部〉下部〉底部〉顶部,这与土壤水稳性团聚体含量坡面分异一致,证明水稳性团聚体类指标可以较好地反映土壤抗蚀性特性。     

典型黑土侵蚀区不同耕作措施的水土保持功效研究

通过田间定位实验,测定了免耕、少耕、传统耕作和横坡垄作4种措施的地表径流量、侵蚀量、土壤储水量,同步测定了降雨量、降雨强度等指标,综合的评价了4种耕作措施的保水、保土功效.研究结果表明,免耕和横坡垄作年径流量分别比传统耕作少97.7%和96.8%,侵蚀模数分别比传统耕作少98.9%和99.2%,而少耕未降低土壤侵蚀.免耕秸秆覆盖和横坡垄作能够有效地控制土壤侵蚀和地表径流的发生,为作物生长提供更多的土壤有效水分.相关分析表明,4种耕作措施的径流量都与I30和I60达极显著水平;4种耕作措施地表径流主要发生在6-8月份,土壤侵蚀主要发生在6-7月份.     

岩溶山区土壤性质及其对土下溶蚀速率的影响

以重庆中梁山岩溶山区为例,通过野外溶蚀试片法和测量土壤孔隙度、容重、水分、有机碳含量和pH值的方法,探讨雨季和全年不同土地利用方式下土壤性质变化及其对土下岩石溶蚀速率的影响。结果表明:不同季节不同土地利用方式下土下岩石溶蚀速率差异显著,雨季溶蚀速率要大于全年溶蚀速率,雨季溶蚀量对全年溶蚀量贡献较大,雨热同期有利于岩溶作用的进行。总体上,不同土地利用方式下土下岩石溶蚀速率大小顺序为:林地>草地>菜地>耕地,其中林地最大,耕地最小。土壤有机碳、pH值、孔隙度和水分等相互联系,相互作用共同影响土下岩石溶蚀速率。人类活动能够改变土壤理化性质,促进或抑制岩溶作用的进行。林地利于碳酸盐岩石的溶蚀,促进石灰岩地区溶蚀成土速率,在岩溶区提高植被覆盖率是防治石漠化的有效措施。     

不同雨强对我国西南喀斯特山区土壤侵蚀影响的模拟研究

选取我国西南喀斯特地区作为研究区域,通过资料查询、野外考察,设计加工满足该区域雨强范围的针管式人工降雨装置,在不同地表覆盖情况下,针对不同雨强对土壤侵蚀的影响进行了16场室内模拟试验,结果表明(1)坡面径流率在产流后180～300s之后保持稳定.随着雨强的增大坡面径流率增大,同雨强时坡面覆盖的植被或岩石均有明显的减流效果.(2)坡面输沙率变化可分为快速增大、迅速减小、增大、缓慢减小和趋于稳定5个阶段.坡面平均输沙率均随雨强的增大而增大.同雨强时坡面覆盖的植被或岩石的减沙效果显著.(3)坡面总径流量随雨强的增大而增大,同雨强时裸地坡面总径流量最多.裸地、植被覆盖(70%)地、植被一裸岩覆盖(70%～60%)地坡面总侵蚀量随雨强的增大而增大.裸岩覆盖(60%)地坡面总侵蚀量随坡度的增大而先增大后减小,在60～114mm/h之间存在土壤侵蚀的雨强转折点.同雨强时裸地坡面总侵蚀量最大,植被或岩石覆盖的减沙量均在71%～88%之间.     

等高垄作垄沟的水土流失特点研究

研究了紫色土地区等高垄作法耕作中垄和沟的侵蚀特点,结果表明,等高垄作法在无覆盖时,相对于平板耕作法有保水作用,而无防蚀效果;     

花江喀斯特峡谷示范区土壤侵蚀调查

以埋桩、沉沙池和谷坊的实地监测数据为依据,以岩组、地表组成物质为基础,根据坡度、土地利用、植被来类推每个小流域的土壤侵蚀强度,得出花江示范区的土壤侵蚀强度分类结果,并简要分析了地形地貌、岩性、土壤、植被、降雨对土壤侵蚀的影响。     

喀斯特山区红黏土在石漠化过程中的侵蚀与堆积记录——以乌蒙山脉麻窝山流域为例

以乌蒙山脉西陲重度石漠化盆地型喀斯特地区麻窝山为例,分别对侵蚀区和堆积区红黏土的粒径和主量元素特征进行了分析,研究了喀斯特山区红黏土在石漠化过程中的地球化学特征及环境响应。结果表明:在石漠化过程中,堆积区红黏土继承了侵蚀区红黏土的理化特征;堆积区与侵蚀区相比,前者红黏土的粒度较小,组分相对稳定,风化程度较高;差异侵蚀引起侵蚀区红黏土含量有较大波动,冲积和洪积作用使堆积区红黏土充分混合,其含量较为均一;短时间尺度内侵蚀区和堆积区风化程度没有明显变化;人类活动影响导致堆积区土壤中K2O、MnO等发生异常,是石漠化过程中引起环境表生地球化学变化的主要原因。     

重庆岩溶地区不同土壤类型的土地利用多样性分析

以重庆岩溶地区为例，探讨岩溶地区土壤类型的多样性与不同土壤类型上土地利用方式的多样性。结果表明重庆市岩溶区黄壤、石灰土和黄棕壤是本区主要土壤类型，土壤景观的多样化和空间异质化程度不高，但各类景观分布比例不均匀，土壤景观嵌块体呈现出复杂的几何形状。除了山地草甸土以林地和草地、棕壤以林地为主要景观外，另外的9种土壤类型上都是以耕地和林地为主要的景观，农、林用地在景观空间格局的结构和功能中起主导作用。由于各类土壤性质和分布特点的不同，耕地和林地在各类土壤上的分配比例存在着明显的差异，以及人类活动使得耕地的嵌块体数急剧增多和居民工矿用地、林地、未利用地的嵌块体数目增加。     

岩溶地区水土流失强度的等级划分研究——以毕节岩溶区为例

以毕节岩溶区为例,针对岩溶区水土流失强度等级划分中存在的问题,将主成分和聚类分析法应用于岩溶区水土流失强度等级划分中,力求更客观地对岩溶区水土流失的强度进行等级划分,同时在方法上进行新的探索.选择与该地区水土流失密切影响因子作为评价指标,构建了毕节岩溶区水土流失强度评价指标体系,然后利用主成分及聚类分析法对毕节岩溶区的8个县市进行了水土流失强度等级划分.结果表明,毕节8个县市中,有轻度水土流失县1个,中度水土流失县5个,强度水土流失县2个.研究结果比较客观地反映了毕节岩溶区水土流失的现状,可为该地区的水上保持与治理提供依据.     

岩溶山区农业生态系统的能值动态分析

以广西马山县为例．采用能值分析方法，研究了岩溶山区典型县域农业生态系统的能值动态变化。结果表明，1994～2004年期间，马山县的农业生态系统能值总投入呈现小幅下降，而能值总产出呈快速增长。其中能值投入以有机辅助能投入占绝对主导地位，由于劳动力和畜力数量减少，有机辅助能投入呈明显减少趋势；系统以外的工业辅助投能快速增长，主要表现在化肥、饲料投入上。能值总产出以种植业和畜牧业能值产出为主，畜牧业产出增长快速，其占能值总产出的比重增加；种植业增长缓慢，其占能值总产出的比重下降；畜牧业与种植业的耦合度有所增强，但对外依赖程度有增加；农业结构不甚合理．农业生产力仍比较低下，处于传统农业向现代农业发展的初级阶段；并据此提出了若干措施，以改善农业结构与功能，发展农业生产力，提高农业生态系统的整体效益。