不同植被类型对地表径流影响的灰色关联度分析

影响地表径流的因素有气候、地质、植被等诸多因子,植被因素的影响甚为突出。以重庆缙云山4个不同植被类型小区为研究对象,采用灰色关联度的方法,对影响因子进行了对比分析。分析了降雨状况参数和植被状况参数对地表径流的影响,结果发现降雨量与径流的关联度最大,影响参数中影响程度顺序为:乔木覆盖度>林分高度>枯落物的厚度>坡度>林下木的覆盖度>土壤厚度;在对小区植被类型之间的灰色关联度差异分析中,发现混交林与径流的关联度最大,其次为阔叶林、楠竹林,最小为农地。     

黄土丘陵区不同植被类型对水土流失的影响

通过对3种草本、3种灌木、3种乔木植被类型的小区径流资料分析研究,结果表明就减少径流损失作用而言,灌木作用最为明显,草本次之,乔木最差;就减少土壤侵蚀作用而言,灌木作用最为明显,乔木次之,草本最差;草本、灌木、乔木植被类型的年土壤侵蚀量和3种植被类型中的草本盖度表现出相反的趋势,即草本盖度越高的草本、灌木或乔木植被类型,年土壤侵蚀量越低。     

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。     

红壤丘陵岗地区坡地地表径流氮磷流失特征研究

农业非点源污染是水质恶化的主要贡献者,研究坡地农田生态系统N、P流失特征及其影响因素对提高土壤生产力和水环境质量具有重要意义。本研究基于2011年3月至2013年12月花生地(158场)和橘园地(152场)降雨–产流事件中N、P流失的监测数据,探讨南方红壤坡地农田生态系统N、P流失特征及其与降水特征、径流量的关系。结果表明:花生地N、P流失量明显大于橘园地,N流失浓度则是花生地小于橘园地。N、P流失量的季节变化和年际变化均与地表径流量的变化规律一致,养分流失量与地表径流量呈显著正相关关系(P0.01),流失高峰出现在每年的雨季4—6月。两种土地利用方式,P素流失显著低于N素流失,NO3–-N是可溶性养分流失的主要形态。降雨强度(I60)和径流量是影响养分流失的两个主要因素,均与养分流失量呈显著的幂函数关系(P0.01)。红壤坡地果园比坡耕花生地的水土和养分保持效果好,但在降雨产流高峰期仍需加强肥料施用管理和相关阻控措施的实施。     

太行山低山丘陵区不同地表类型降雨入渗产流规律研究

通过人工降雨来研究太行山低山丘陵区典型地表类型下的降雨入渗产流规律.结果表明:(1)不同地表类型,地表产流特征不同.主要表现在:降低坡度主要推迟产流开始时间,而植被能够推迟整个径流过程;增加植被覆盖度和降低坡度能够明显降低产流量,延缓产流时间、降低径流速率;不同地表类型的地表径流速度与径流稳定前降雨历时具有明显的对数函数关系.在以0.64 mm/min左右的降水强度持续80 min后,斜坡径流小区不同地表类型径流系数大小顺序为:斜坡裸地>没有枯枝落叶的斜坡灌木>斜坡草地>有枯枝落叶的斜坡灌木.与裸地相比,后面3种地表类型的地表径流量分别减少了33.7%(8.3 mm),49.2%(12.1 mm)和75.2%(18.5 mm).(2)不同植被、枯枝落叶在降低地表产流量的同时也增加了深层土壤中的人渗量.斜坡裸地下渗到20 cm以下的水量仅为降雨的6.0%,明显小于有植被条件下的23.3%～32.5%.灌木下的枯枝落叶能够增加土壤入渗量20%左右,土层20 cm以下入渗量增加8%.     

林(竹)+草植被恢复初期地表径流及其养分流失特征

试验研究了华西雨屏区不同退耕还林植被配置模式的水土保持效能,通过分析降雨、地表径流、径流养分浓度和径流养分流失量得出:竹+草植被恢复模式在退耕3年后能有效地减少地表径流,侵蚀性降雨量及其降雨场次也明显少于农耕地,退耕地地表径流养分流失量和养分流失浓度也有所降低;幼龄桦木+牛鞭草植被系统功能表现不如竹+牛鞭草模式明显,需进一步加强林木培育管理;低径流量中径流的养分浓度大,应注意土壤系统结构培育和优化,尽量减少养分流失。     

黄土高原陡坡地不同植被类型及恢复过程对径流泥沙的影响

[目的]探究不同植被类型及其恢复过程对陡坡地水土流失的影响差异,寻找可以更好地控制陡坡地水土流失的植被类型,进而为黄土高原流域生态环境治理提供理论指导。[方法]基于黄土高塬沟壑区王东沟流域坡地9种不同植被类型的径流小区14 a(2008—2021年)的降雨、LAI和径流泥沙数据,采用单因素方差分析和线性回归分析的方法,研究了不同植被类型的径流泥沙随植被恢复的变化。[结果]不同植被类型减少径流泥沙效果存在差异,侧柏林多年地表径流和土壤侵蚀模数显著高于其他植被类型(p<0.05),其余8种植被间不存在显著差异(p>0.05),白羊草与沙棘林的平均值较低。随着植被恢复,各植被LAI逐渐提高,地表径流与土壤流失显著降低,但不同植被类型表现出的递减规律具有差异,在2021年,白羊草、沙棘、沙棘×刺槐和刺槐林的地表径流和土壤侵蚀模数低于其他植被类型。各植被类型的地表径流与土壤侵蚀模数均符合线性关系(p<0.01),函数系数代表单位径流导致的土壤流失,反映了植被控制土壤侵蚀的能力,白羊草的效果最佳。[结论]草、灌及其混交林的植被恢复措施较纯乔木林可以更好地控制黄土高原陡坡地的水土流...     

滇东石漠化地区不同植被模式土壤渗透性研究

利用环刀法,对滇东喀斯特石漠化地区4种不同植被治理模式样地（以裸地为对照）的土壤渗透性进行研究,结果表明:（1）各植被治理模式土壤渗透性指标均好于对照裸地。0—20 cm土层以针阔混交林模式的初渗率最大,灌草植被模式的土壤稳渗率、平均渗透速率和60 min渗透总量要优于其它模式;20—40 cm以针叶林模式的土壤渗透性各项指标为最大,其次分别为针阔混交林模式、阔叶林模式和灌草模式,裸地最差。（2）不同模式及不同土壤层次对土壤入渗能力影响均显著（P=0.003和P=0.046）,植被治理模式对土壤入渗能力影响显著性更高。（3）Kostiakov方程和通用经验方程对土壤入渗过程的拟合效果最好,比较适用于本研究区域不同植被模式土壤入渗特征的模型描述和入渗过程的预测,Philip方程拟合效果次之,Horton方程效果最差。     

重庆石漠化和非石漠化区植被绿度时空变化特征

[目的] 为研究重庆岩溶石漠化和非石漠化地区植被绿度时空变化特征及其对土地利用类型的响应,有利于指导岩溶地区植被生态恢复的影响。[方法] 基于植被叶面积指数(LAI)及土地利用类型数据,采用趋势分析和Hurst指数分析石漠化和非石漠化地区植被绿度的时空演变特征,利用土地利用转移矩阵定量分析土地利用变化对植被绿度的影响。[结果] (1)石漠化和非石漠化地区的植被绿度整体呈增加趋势,分别在2007年和2012年达到最大绿度,绿度值为1.36和1.69,年平均增速为0.014和0.012。(2)石漠化和非石漠化地区植被绿度动态变化趋向良好,改善趋势面积占比分别为86.84%,87.04%,反持续改善趋势面积占比分别为52.82%,80.29%,是未来植被绿度主要变化趋势。(3)石漠化和非石漠化地区主要的土地利用类型是林地和耕地,且林地转化的耕地是植被绿度退化的主要发生区,耕地、灌木和草地转化的林地是植被绿度改善的主要发生区。(4)高LAI的土地利用类型转化为较低LAI土地利用类型导致LAI减小,降低植被绿度,较低LAI土地利用类型转化为高LAI土地利用类型,导致LAI增加。石漠化和非石漠化地区林地LAI转出总量减少最多,分别为11 902.01和4 442.18,转入总量增加最多分别为14 983.78和17 109.46;建设用地、水域和裸地面积较小,对LAI总量的影响不明显。[结论] 研究结果有助于揭示生态脆弱区植被绿度的变化特征及对土地利用变化的响应机制,为重庆市岩溶地区石漠化治理、生态安全和经济可持续发展提供科学依据。     

湘西南石漠化地区不同植被恢复模式的土壤有机碳研究

以湘西南石漠化地区侧柏纯林、侧柏+枫香混交林、湿地松+枫香混交林、栾树纯林和封山育林5种植被恢复模式下的土壤为研究对象,通过野外土壤剖面调查和土壤样品化学分析,研究石漠化地区植被恢复过程中不同层次、不同坡位、不同林龄的土壤有机碳特征。结果表明:(1)5种林分土壤有机碳含量为栾树纯林>封山育林>侧柏纯林>侧柏+枫香混交林>湿地松+枫香混交林,并随土壤深度增加而递减,各林分变化幅度不同,且各土层之间差异显著。(2)随林龄的增加,土壤有机碳含量增加且主要集中在土壤表层。(3)同一林分下,不同坡位有机碳含量变化为下坡>中坡>上坡。(4)土壤有机碳密度在5种林分中差异显著,并随土壤深度增加而减少;在整个土壤剖面上,有机碳密度为54.22～96.52t/hm2,其中0-15cm有机碳密度的贡献率达55.95%。     

不同地貌环境下喀斯特石漠化与土地利用的关系

为探明不同地貌环境条件下喀斯特石漠化分布的土地利用类型异同特征,利用2008年SPOT影像数据(2.5m分辨率),在3S技术支持下,定量研究了喀斯特盆地、山地和峡谷3类环境石漠化分布的土地利用类型。结果表明:(1)旱地、灌木林地、疏林地、天然草地、荒草地和裸岩地可能发生石漠化。其中:灌木林地最严重,为中度石漠化;疏林地、天然草地和荒草地可能发生强度及以下石漠化;旱地可发生各等级石漠化,裸岩地100%为强度及以上石漠化。(2)不同环境条件下的同一土地利用类型石漠化发生率及强度存在差异。(3)总体上,高原峡谷环境石漠化发生率最高,等级最强,盆地次之,山地最小。(4)峡谷环境和盆地环境石漠化演变主要表现在强度升高上,喀斯特山地环境石漠化发生面积及强度都可能加大。     

不同石漠化程度土地坡面产流特征分析

采用人工模拟降雨试验,研究了不同石漠化程度土地坡面产流特征。结果表明:中度和重度石漠化土地地表径流特征相似,但其与潜在、轻度和极重度石漠化土地差异明显。当雨强小于40 mm/h时,潜在石漠化土地难产生地表径流,当雨强达到55 mm/h,连续降雨34 min其开始产流;当雨强在51～60 mm/h之间时,其径流强度围绕3 mm/h小幅波动,当达到61 mm/h以上时,其径流强度随着降雨时间的延长而增大。轻度石漠化土地产流时间随着雨强的增大而变短,但其径流强度差异不大,介于2～5 mm/h之间。中度和重度石漠化土地地表径流呈现峰谷相间的特点。极重度石漠化土地裂隙、节理极为发育,洼地内多漏斗、落水洞,集流面积小,雨强增大后产生的径流变化幅度不明显。     

滇东南石漠化山地不同植被恢复模式下土壤地力变化和水土流失状况研究

通过对滇东南石漠化山地不同植被恢复模式下土壤的理化性质进行定点观测和地力变化及水土流失状况的分析,结果表明:封山育林地土壤的肥力较佳,其次是耕地土壤,这是由于封山育林地土壤多年来进行封山育林,耕地土壤进行了平衡施肥;3年后人工林地土壤的理化性质有很大改善,土壤肥力有很大提高,这是退耕还林的结果;从水土流失状况来看,耕地是产流产沙、固体和液体养分流失最严重的类型,人工林地水土流失最低,说明退耕还林和封山育林有利于石漠化山地土壤肥力的改善和水土保持功能的提高。     

喀斯特地区不同降雨和植被覆盖的坡面产流产沙特征

[目的]分析不同降雨类型下的径流和产沙量特征,及其在不同植被覆盖类型和植被覆盖度下的响应,为喀斯特地区黄壤坡面在不同降雨和植被覆盖条件下的产流和产沙量动态特征研究提供理论基础。[方法]以贵州省黔南州龙里县羊鸡冲小流域2014—2018年径流小区实测数据为基础,基于均值分类的方法,将研究区降雨类型划分为4类,对各指标进行相关性分析、回归模型模拟以及指数函数分析。[结果]不同降雨对研究区产流产沙的影响程度不同,不同植被覆盖类型下降雨特征对产流产沙的影响存在明显的差异。总体上A型降雨(极强雨强,极大降雨量、中等降雨历时的低频次降雨事件)更容易造成侵蚀性危害,该条件下坡面产流和产沙量之间显著相关,并且经果林表现出极好的水土保持效果;B型降雨(强雨强,中等降雨量、短降雨历时的高频次降雨事件)为该地区主要降雨类型;在4种降雨条件下,混交林的水土保持效果优于其他植被覆盖类型。产沙量与雨强、径流深正相关,和植被覆盖度负相关,对产沙量的影响为:径流深平均雨强植被覆盖度。当植被覆盖度到达80%左右,其削减径流以及减沙的效果处于稳定的状态。[结论]在降雨一定的前提下,植被是影响坡面产沙量的关键因子。对于喀斯特地区黄壤坡面而言,增加地表覆盖度是减少产沙量的基础,也是防治水土流失的一项重要举措。     

岩溶槽谷区不同土地利用方式下的坡地产流产沙规律

[目的]研究岩溶槽谷区坡地产流产沙规律,为槽谷区坡面水土流失防治提供理论基础。[方法]基于重庆市北碚区中梁山岩溶槽谷区径流小区,探讨了土地利用类型(耕地、林地、果园和竹林地)、降雨等级、降雨特征对坡地产流产沙的影响。[结果]①不同土地利用方式的径流小区坡地总产流量为:耕地(3534.64 L)>果园地(3150.60 L)>竹林地(2347.75 L)>林地(1957.41 L);径流系数(3.12%~5.70%)远低于非岩溶区(约20%);地表产沙量耕地(3.37 kg)>果园地(2.60 kg)>林地(1.60 kg)>竹林地(1.43 kg);②虽然暴雨占总降雨场次的1.53%,但产流量占年产量的42.28%,产沙量占年总产沙量的33.42%。中雨占年产流总量的16.61%,产沙量占年总产沙量的20.47%,但是由于中雨的降雨次数多,其造成的泥沙流失也不可忽视。③降雨量对不同土地利用方式下的坡面产流的影响最大,是坡面产流的主要影响因素。I30对耕地和果园产沙量的影响最大,降雨量对林地和果园产沙量的影响最大。[结论]在相同的降雨条件下,耕地的产流产沙量最大,果园次之。在坡度一定的条件下,不同等级的降雨是影响产流产沙的主要因素,因此,在安排农事活动时,应尽量避开高强度降雨,减少严重侵蚀事件的发生。     

大别山区不同降雨和植被条件下梯地产流产沙特征

大别山区是国家水土保持重点建设工程的主要区域之一,为探究不同时间尺度下不同降雨等级和植被类型对产流产沙影响,基于霍山县水土保持试验站2011—2018年的试验小区自然降雨及产流产沙量观测数据进行了定量分析。结果表明:(1)在次降雨事件的时间序列分析中,2011—2018年次降雨存在雨量更大、雨势更急的趋势,茶叶相对于黄豆等其他植被,具有显著的保沙能力,且其减沙效益高于减流效益,8年的黄豆种植使得土壤侵蚀愈发严重。(2)在99%的置信水平下,黄豆的产沙风险是茶叶的21.29倍。(3)随着降雨等级提升,产沙风险也逐步提升,其中暴雨和大暴雨产沙风险较其他降雨等级显著提升。(4)茶叶出现产沙与瞬时雨强相关,雨强对产沙的重要性高于雨量,黄豆多由产流而导致产沙,雨量对产沙的重要性高于雨强,各因子对茶叶的评价平均精度高于黄豆。(5)黄豆处于三叶期—开花期和结荚期—成熟期时具有较好的保水保沙效益,而三叶期—开花期产流产沙峰值主要由于高水平的雨量雨强导致。研究结果较好地显示了茶叶和黄豆在不同降雨及生长状态下的产流产沙特征及影响因素,可为大别山地区以减少水土流失为目的的植被种植与管护提供科学依据。     

典型喀斯特坡面产流过程试验研究

通过人工降雨模拟典型喀斯特裸坡面径流过程试验研究,结果表明;在相同坡度和基岩裸露率的喀斯特地表、地下双层空间开放水文系统条件下,不同降雨强度和地下孔裂隙度的地表、地下径流分配呈负相关并具有临界点和交叉平衡点;二者随降雨过程的变化具有同步性;与降雨强度、地下孔裂隙度和降雨历时呈多元线性相关,相关程度分别是降雨强度＞地下孔裂隙度＞降雨历时,其中地表径流与降雨强度及降雨历时星正相关,与地下孔裂隙度呈负相关,地下径流与降雨强度及地下孔裂隙度呈正相关,与降雨历时呈负相关.     

裸露岩石对喀斯特坡地水土流失及水动力特征的影响

[目的] 裸露岩石如何影响坡地产流产沙及水动力特征尚需进一步深入研究。[方法] 通过室内模拟试验,设置不同岩石裸露率(0,10%,30%,50%,70%)的坡地,开展不同雨强(30,60,90 mm/h)条件下的人工模拟降雨试验,旨在探究雨强与裸露岩石对坡地产流产沙及水动力特征的影响。[结果] 坡地地表产流产沙随雨强增大呈增大趋势,而随岩石裸露率的增加呈减小趋势。在不同雨强条件下,0岩石裸露率坡地与10%岩石裸露率坡地的产流产沙差异多呈不显著(p>0.05),而与其他岩石裸露率坡地之间呈显著差异(p<0.05)。低岩石裸露率坡地(10%)与高岩石裸露率坡地(50%及以上)间产流产沙差异显著(p<0.05)。流速(V)、水深(h)、雷诺数(Re)、弗罗德数(Fr)、水流剪切力(τ)及水流功率(w)随雨强增大呈增大趋势,阻力系数(f)随雨强增大呈减小趋势。流速(V)、弗罗德数(Fr)随着岩石裸露率增加呈减小趋势,而水深(h)、阻力系数(f)随着岩石裸露率增加呈增大趋势,雷诺数(Re)、水流剪切力(τ)与水流功率(w)在不同雨强下变化规律有差异。水动力参数变化在不同坡地间具有一定差异性。产沙与水动力参数数量关系以指数函数拟合效果最好,流速(V)(R²=0.819,p<0.05)、水流剪切力(τ)(R²=0.858,p<0.05)及水流功率(w)(R²=0.890,p<0.05)预测坡地产沙效果较好,其中水流功率(w)为最佳预测参数。[结论] 研究结果进一步丰富了岩溶坡地土壤侵蚀理论,并可为建立适合于岩石裸露坡地的水蚀预测模型提供参考。     

不同土地利用方式下红壤磷素径流流失特征

土壤磷素流失已成为地表水富营养化的重要威胁,红壤在我国分布范围广、分布面积大,研究红壤磷素累积与流失特征可为红壤区农业面源污染控制、防止区域地表水污染提供科学依据。选取红壤区牧草地、休闲地、玉米地、菜地、大棚5种常见土地利用方式,采用人工模拟降雨方法,研究了红壤区不同土地利用方式下磷素累积状况、形态组成和随地表径流的迁移特征及其环境阈值。结果表明:(1)供试土壤Olsen-P含量的范围为6.81～178.17 mg/kg,土壤溶解态活性磷(CaCl_2-P)含量的范围为0.29～8.26 mg/kg,藻类可利用总磷(NaOH)的变化范围为30.34～369.81 mg/kg,不同利用方式红壤中均存在一定程度的磷素累积;(2)不同利用方式红壤的磷吸持指数PSI范围为31.95～47.05,均值大小表现为牧草地玉米地菜地休闲地大棚;(3)红壤地表径流中TP的浓度范围为0.245～2.073 mg/L,TDP浓度范围为0.023～0.308 mg/L,PP浓度范围为0.223～1.826 mg/L,不同场次降雨地表径流中TP和PP平均浓度和流失量大小与土壤表层Olsen-P含量分布规律一致,TDP平均浓度表现为大棚菜地旱地玉米牧草地休闲地,而TDP流失量却表现为大棚菜地牧草地休闲地旱地玉米;径流输出以PP为主,占TP的比例为82.46%～90.15%;(4)土壤Olsen-P与NaOH-P和CaCl_2-P存在极显著正相关,随着Olsen-P含量的增加,NaOH-P和CaCl_2-P提高,且Olsen-P与NaOH-P之间存在一个明显的突变点,确定36.17 mg/kg为红壤磷素流失的环境阈值,同时还指出,径流TP浓度或流失量与土壤NaOH-P含量呈显著正相关。     

贵州省岩溶区水土流失、石漠化受岩溶环境制约

贵州省处于珠江流域、长江流域分水岭地带,其水土流失、石漠化受岩溶环境制约。珠江流域石灰岩类岩石连片分布,出露面积占碳酸盐岩出露总面积的60.75%,白云岩类岩石占4.15%,岩溶地貌以峰丛洼地、谷地和岩溶峡谷为特征,其轻度水土流失面积占水土流失总面积的61.35%,重度石漠化面积占总石漠化面积的22.01%;长江流域白云岩、石灰岩及碎屑岩呈北东向互层分布,其中白云岩类岩石组合出露面积占31.17%,石灰岩类岩石组合出露面积占40.66%,岩溶地貌以岩溶槽谷、岩溶高原为特征,轻度水土流失面积占水土流失总面积的44.17%,重度石漠化面积占总石漠化面积的11.78%。水土流失、石漠化演变的统计结果显示,水土流失与石漠化是同一生态退化过程中的不同阶段,石漠化是土壤侵蚀长期作用的结果,土壤侵蚀是石漠化过程中某一阶段作用强度的体现,二者在成因上存在因果关系。