扰动地表及不同坡位土壤养分特征分析

通过径流小区试验,研究了20m坡长条件下人为扰动地表后不同坡位的土壤养分含量特征。研究结果表明,上坡和下坡扰动地表小区土壤养分含量均低于同一坡位自然坡面小区。其中,上坡7个养分指标含量差异均达极显著水平;下坡除土壤有机质含量差异不显著外,其他养分指标含量差异也达极显著水平。中坡,除土壤全氮、有机质及全磷含量是扰动地表小区极显著高于自然坡面小区外,其他土壤养分指标含量也是扰动地表小区极显著低于自然坡面小区。但是从整个径流小区坡面看,自然坡面小区土壤养分含量明显高于扰动地表小区。不同坡位,对于扰动地表小区,土壤氮素、钾素及有机质含量高低依次为下坡中坡上坡;土壤磷素含量高低依次为中坡下坡上坡。对于自然坡面小区,土壤氮素、钾素及有机质含量是下坡上坡中坡;土壤磷素含量是下坡中坡上坡。     

桂西北岩溶山区峰丛洼地土壤水分动态变化初探

土壤水分是岩溶山区植被恢复和生态环境建设的关键性限制因素。在桂西北岩溶山区峰从洼地，分析了不同利用方式坡面、洼地土壤水分的动态变化规律，结果表明：坡面土壤水分（0～20cm）为中等变异，不同利用方式间具有一定的差异，自然灌丛、撂荒地土壤含水量较高，但板栗、木豆林地土壤含水量较低，且易受外界条件的干扰，其栽种早期应注意采取一定的蓄水保墒措施；与坡地相比，洼地受外界条件的干扰相对较小，土壤剖面含水量为增长型，其变化主要发生在表层，为中等变异；土壤水分沿坡面的分布规律较为复杂，在植被类型相对一致的条件下，坡位的影响相对较小。     

岩溶区坡面土壤侵蚀特征研究

以重庆南川岩溶区为例,用137C s法研究了岩溶区坡面土壤侵蚀特征。结果表明,坡面上部侵蚀速率较小,平均侵蚀速率为400.8 t/(km2.a),最大侵蚀速率为1 138.4 t/(km2.a);坡面中部侵蚀加剧,平均侵蚀速率2 264.8 t/(km2.a),最大侵蚀速率可达3 760 t/(km2.a);坡面下部侵蚀减弱甚至堆积。土壤表层有机质、表层粘粒及水稳性团聚体含量在坡面上的变化与土壤侵蚀速率具有负相关趋势。     

重庆芙蓉洞土壤渗透水-滴水的元素变化特征及其意义

通过对重庆芙蓉洞上覆表层岩溶泉水、土壤渗透水和洞穴滴水水化学特征的系统监测,发现3种水(泉水、土壤渗透水和滴水)元素的变化幅度在年内都有各自的变化范围,Ca2+、Mg2+、Sr2+和SO24-在土壤渗透水中年平均浓度分别为25.55,11.04,0.026,15.39mg/L,在表层岩溶泉水中分别为65.76,33.16,0.035,21.18mg/L,而在洞穴滴水中分别为64.37,37.87,0.044,11.38mg/L。3种水之间存在大致协调同步的季节变化规律:Ca2+、Mg2+、Sr2+浓度的变化呈枯水期变幅大、雨季变幅小的特征,SO24-浓度则因不同的点而存在一定差异。受土壤水热条件以及生物过程的季节性变化影响,土壤渗透水中各元素变化表现出一定的季节性。6个洞穴滴水中Ca2+、Mg2+和Sr2+浓度在冬季枯水期出现低值,MP2点的SO42-浓度随降雨的增加而逐渐增大。因此,不同滴水点运移的路径、时间和环境条件不同,导致对降水的季节响应也存在一定差异。     

自然及管理因素对伊犁河谷草地土壤水分动态的影响

[目的]研究自然及管理因素下草地土壤水分变化特征,为退化草地的生态恢复提供科学参考。[方法]通过定点监测12个坡面小区,利用TDR水分测定仪及其探头测定灰钙土和棕红土两种退化草地坡面表层0—10 cm的土壤含水量,采用数据对比分析和统计分析相结合的方法,分析降雨、气温、坡位等自然因素和灌溉、土壤管理因素对坡面表层土壤水分动态变化的影响。[结果]降雨和气温对表层土壤含水量的变化有显著性影响,不同降雨量对表层土壤含水量的影响不同;坡位对草地坡面表层土壤含水量没有显著性影响;棕红土持水性强,表层土壤含水量高于灰钙土;各管理措施中,水平沟处理能够在降雨后最大化的增大表层土壤含水量,枯草覆盖处理能显著减缓降雨后表层土壤含水量的下降速率。不同集雨补灌方式下,表层土壤含水量差异不明显,但集雨补灌措施可以在短时内提高表层土壤含水量。[结论]表层土壤水分主要受降雨、管理等因素的控制,能够通过人为管理调控土壤水分,从而达到植被恢复的目的。     

溶质施放部位对红壤坡面溶质迁移特征的影响

以非吸附性溴离子为示踪剂,采用室内模拟降雨方法研究间歇降雨和施肥部位对红壤坡面产流、产沙以及溴离子迁移特征的影响。结果表明,降雨特征相同条件下,3次降雨的总径流量无明显差异,但第3次降雨形成的产沙量分别是第1次和第2次的7倍和2.2倍,这表明因前期含水量的提高而降低了土壤抗冲性是红壤侵蚀的主要原因之一;径流溴离子浓度随时间变化均呈幂函数衰减,与施肥部位无关;施肥部位越靠近坡底,径流溴离子初始浓度越高且衰减速度越快;溴离子流失数量与施肥距离呈显著正线性关系。通过估算3次间歇降雨径流中溶质流失数量的来源发现,淋溶到坡面土壤中的溴离子再次参与径流流失的数量,其平均比重从81.61%提高到了93.76%,这表明施加在上坡部位的肥料被淋溶后对后期径流养分流失的贡献十分显著。     

黄土区坡面表层土壤容重和饱和导水率空间变异特征

土壤容重和饱和导水率是影响坡地土壤入渗产流和抗侵蚀能力的两个重要因素,研究径流小区表层土壤容重和饱和导水率在坡面的空间变化规律,有助于深入理解坡地的降雨入渗产流产沙规律。借助经典统计学和地质统计学,采用1m网格布点法对神木六道沟流域41m×5m径流小区表层土壤容重和饱和导水率坡面空间变异规律进行研究,结果表明:(1)表层土壤容重沿坡面的变化没有明显的规律,经地质统计学分析土壤容重具有明显的空间结构和自相关特征,自相关特征长度为7.6m。(2)表层土壤饱和导水率在坡面的变化也不具备明显规律,Ks和lnKs在坡面的变异经地统计学分析均不具有空间结构特征,属于纯随机变量。     

黔中典型岩溶石漠化地区土壤水分动态变化规律研究

土壤水分动态变化研究在岩溶石漠化地区生态恢复和重建过程中具有重要意义.根据坡位和季节的不同,通过24组样品分析了土壤水分空间分布特征及变异性.结果表明:表层土壤水分沿上坡向下具有不断减小的变化趋势,坡面土壤水分呈中等变异,不同坡位间的差异不大,坡顶和坡底土壤含水量较高,与坡地相比,坡底受外界条件的干扰相对较小;与坡位相比季节对岩溶土壤水的影响相对较大,在雨季来临时土壤水分的变异系数突然变大,随着雨季的延续变异系数逐渐变小,到雨季末期达到最小,其含水量在4-8月之间达到最大,其变化幅度总体与降雨量呈正比.     

不同施肥方式对黑土坡面养分流失的影响

为了深入了解不同施肥方式对黑土区坡面养分流失的影响,探寻不同施肥方式对黑土坡面养分流失的规律,试验采用室内人工模拟降雨的方法,系统研究了表面喷施和混施2种施肥方法对5种不同容重下的黑土坡面养分流失的影响。试验结果表明:表层喷施和混施对黑土坡面产流过程没有明显影响,2种施肥方法下,坡面径流强度变化情况基本一致,累计径流量也均随着降雨历时的延长呈线性增长关系。施肥方法对径流中氮磷钾浓度变化却有着极显著的影响。不论土壤容重增大或变小,在产流初期,表层喷施处理下的溶质浓度远高于对应的混施处理,表层喷施坡面径流中硝态氮、可溶性磷和钾离子初始产流浓度分别为对应混施处理的2.6~3.2倍,2.1~2.6倍和1.7~2.1倍。从养分流失总量来看,在相同容重条件下硝态氮、可溶性磷、速效钾流失量在表层喷施条件下分别是混施的9~11倍,7~10倍和3~6倍,并随着土壤容重增加,表层喷施与混施两种施肥方法下的硝态氮和钾离子的流失量差距缩小,而磷离子流失量差距则有所增大。当土壤容重小于1.2g/cm3时,表层喷施幂函数拟合系数要高于混施,当坡面土壤容重大于等于1.2g/cm3时,混施拟合系数高于表层喷施。     

亚热带红壤丘陵区坡地土壤性质空间变异特征

土壤性质是影响坡地降雨入渗、产流及土壤水再分布的重要因素。研究坡地土壤性质的空间变异特征,有助于进一步研究坡地降雨入渗产流规律。通过对20m×24m径流小区土壤性质的空间变异特征分析,结果表明:(1)沿坡面,从坡上向坡下砂粒含量逐渐减少,土壤质地总体变细;有机质含量变化不大;土壤容重和饱和导水率均呈弱变异性。(2)在剖面内,从表层(0~10cm)向深层(120~130cm),土壤质地逐渐变粗,为弱变异性;有机质含量变化趋势明显,从地表向深层依次减小,坡上和坡下表层有机质含量分别高出深层约8.6和7.6倍,为中等变异性;土壤容重呈波状增大的变化,变化范围为1.08~1.63g/cm3,整体为弱变异性;土壤饱和导水率最大值出现在表层,向深层有呈波状减小的变化趋势,且波动强度依次减小,变异强度大,属强变异性,其大小属“高级”水平。     

干热河谷生态恢复区土壤水分变化研究

选择干热河谷生态修复区为研究对象,利用东川国家泥石流观测研究站修建的径流小区土壤含水量观测资料,通过分析不同土地利用类型下的土壤含水量、不同深度下的土壤含水量和土壤含水量滞后效应对降雨的响应特征,结果显示:(1)在碎石土中实施生态修复后,合欢林对土壤含水量的影响较为显著,对于抑制浅层滑坡具有一定的作用;坡积层土壤中实施生态修复后,石榴+横坡耕作与林草地减小了坡面径流,从而有效地减缓了坡面侵蚀;(2)不同土地利用类犁的10 cm深度处的土壤含水量对降雨的响应明显,变化幅度大,且含水量受当日降水的影响明显,相关系数在0.35以上.生态修复首先是通过对土壤结构进行改良,然后影响到土壤其他性状,从而使得土壤具有自我调节和孕育其他生物物种条件,环境逐渐得到改善.     

水文过程对乌裕尔河河滨湿地缓冲带表层土壤养分空间分异的影响

研究了乌裕尔河湿地自然径流区和人为控制区各两个样带的土壤有机质、TN、TP在垂直于径流方向上的空间分异特征,结果表明在坡面径流和洪泛作用的影响下,表层土壤有机质、TN、TP表现出较高的空间异质性,在垂直于径流方向上呈现出累积-消减的趋势,0~15 cm土壤累积-消减趋势明显大于15~30 cm土壤,自然径流区的哈塔、龙安桥样带累积-消减趋势明显大于人为控制区的石家店、龙泡子样带,并应用空间输出/累积系数SEC进行量化和模拟,讨论了不同的土壤养分类型、湿地水文情势随机性及缓冲带植被群落结构对土壤养分空间分异的影响。     

长江三角洲地区土壤重金属含量及其分异特征

以地学统计、浓度-面积分形方法和富集系数等方法分析了该地区土壤重金属元素含量的变化特征。结果显示:表层和深层土壤的重金属均具有多重分形特征,表层土壤中重金属元素分异性强,在该地区表层重金属含量平均值远远大于全国土壤背景值(除了As);土壤Hg、Cd、Pb含量分布显示了受人为影响强烈,而Cu、Zn主要受原始背景和人为活动综合影响;Cr、Ni、As主要受自然背景影响。研究结果为长江三角洲地区土壤质量评价提供可靠的依据。     

不同利用方式与坡位土壤物理性质及养分特征分析

以四川盆地西缘山地的典型坡面为材料，研究了不同土地利用方式和地形部位条件下土壤物理性质和养分的分异特征，结果表明，3个坡面地形部位(上坡位，中坡位，下坡位)，下坡位土壤物理结构性能较好，而人工林与坡耕地、荒草地相比较，人工林更能增强土壤的结构性。土壤养分分异特征表明，在不同利用类型条件下。土壤有机质、氮素和阳离子交换量CEC在人工林中含量最高，且与其他两种利用类型中的含量差异显著，有机质、碱解氮和CEC三者含量差异达到极显著水平。相关分析表明，土壤表层有机质、全氮、碱解氮呈极显著正相关。而坡面位置中，与上坡位，中坡位相比，下坡位土壤养分含量普遍要高，其中CEC含量差异达到极显著水平，相关分析表明，CEC与土壤粘粒呈极显著正相关。结果说明土壤物理性质与养分特征在坡面上的分异特征是山地坡面利用类型与地形部位共同作用的结果。     

连续模拟降雨下岩溶区含砾石堆积体坡面径流产沙特征

为明确砾石含量对岩溶区石灰土质堆积体坡面径流产沙特征的影响,以土质坡面为对照,采用室内模拟降雨试验方法,研究了递增型降雨(0.5,1.0,2.0,2.5,3.0 mm/min)条件下偏土质(砾石含量30%)和偏石质(砾石含量70%)石灰土坡面的径流特性及侵蚀特征。结果表明:(1)随雨强增大,各坡面径流率呈稳定增长—波动的变化趋势,且土质坡面径流率整体小于2种含砾石坡面;偏土质、偏石质坡面累计产流量较土质坡面增加了0.49,0.37倍;(2)1.0~3.0 mm/min雨强下,土质坡面侵蚀速率在0.16~5.4 g/(m^2·s)范围内波动,整体呈稳定—波动增加的变化趋势;偏土质和偏石质坡面分别为0.16~5.4,0.06~0.74 g/(m^2·s),前者侵蚀速率变化范围大且波动剧烈,后者变化范围小且稳定;随砾石含量的增加,各坡面累计侵蚀量呈先增后减的变化趋势,偏土质坡面侵蚀量较土质坡面增加2.5倍,偏石质坡面较其减少了0.9倍;(3)土质、偏土质和偏石质坡面的侵蚀速率与径流率分别呈极显著正相关幂函数、线性函数和线性函数关系。研究结果可为桂西北岩溶区弃渣场水土流失治理提供一定的科学依据。     

黄绵土坡耕地磷素迁移与土壤退化研究

坡地水土流失是导致区域土壤质量退化与土地生产力下降的重要原因。采用野外天然降雨-径流小区试验法,初步研究了黄土高原黄绵土休闲坡耕地一次轻度侵蚀(侵蚀量410～435t/km2)降雨前后土壤质量的退化特征。试验结果表明,降雨侵蚀前后坡地表层(0～5cm)土壤性质均具有相似的波状变化特征,其中>50μm砂粒含量与50～20μm微团聚体含量随坡长的增加呈降低趋势,而粘粒含量、比表面积(SSA)、20～2μm微团聚体含量、土壤有效磷(AP)与全磷(TP)含量以及土壤含水量均为增大趋势,表明由于长期处于侵蚀环境表层土壤的细颗粒与养分逐渐向坡下迁移,坡地土壤在向质地沙化和肥力退化方向发展。统计分析表明,坡地土壤AP与TP含量均与土壤粘粒含量及SSA呈显著正相关,TP含量与20～2μm微团聚体含量呈显著正相关。坡地土壤性质在降雨前后的变化不如其沿坡面的空间变化呈显著,但是坡地土壤与径流泥沙的分析结果仍然显示出,降雨主要导致有效养分(AP)、<20μm细颗粒以及20～2μm微团聚体在坡面的迁移与流失,这正是坡地土壤质量退化的主要原因。     

降雨历时对黑土坡面养分流失的影响

为了深入了解降雨历时对黑土坡面养分流失的影响特征,探寻降雨历时对黑土坡面养分流失的规律,在沈阳农业大学水利试验基地,进行室内人工模拟降雨试验,对不同降雨历时条件下的黑土坡面养分流失进行研究。结果表明:降雨历时是影响坡地溶质迁移以及坡面降雨产流产沙的重要因素。降雨历时越长,表土养分流失越严重,N、P、K流失量越大,降雨后的养分含量越低,且累计径流量与泥沙量和降雨历时呈正相关变化,当降雨历时增加至90min后,土壤入渗率趋于稳定,径流量增加幅度减缓,且由于土壤发生沟蚀,泥沙量急剧增加。径流水样中N、P、K流失呈现出不同特征,当降雨历时90min时,随着降雨历时的增加,径流硝态氮迅速衰减,20min后逐渐趋于稳定,土壤养分含量均降低;当降雨历时进一步增大至120min时,硝态氮含量趋于稳定,基本没有变化,而磷离子和钾离子则由于土壤发生沟蚀,下层土壤中的PO_4~(3-)和K~+被浸提出进入径流中,导致其含量仅一步增加,磷离子增加幅度较钾离子相比更为明显,且随泥沙流失的养分与之呈现出相似规律。不同降雨历时条件下降雨前后土壤剖面养分含量垂直分布情况也有明显差异,随着降雨历时的增加,磷离子以及钾离子的浓度峰值变化不大,多出现在10cm表层土壤内,而硝态氮浓度峰值不断加深。30,60,90,120 min降雨后,硝态氮浓度峰值分别位于土层7,8,10,14cm处;土层的湿润峰也随降雨历时增大而增加,分别位于土层以下10,12,16,19cm处,降雨120min后,土层全部湿透。试验结果表明,降雨历时对硝态氮流失的影响比对磷和钾离子更为显著。     

岩溶槽谷区坡面土壤磷素流失过程与影响因素——以中梁山龙凤槽谷试验场为例

为揭示自然降雨条件下岩溶槽谷区坡面土壤磷素流失规律,分析坡面径流和侵蚀泥沙中各形态磷素的迁移流失过程,并着重探讨降雨条件、土地利用方式因素对磷素流失的影响。在重庆市中梁山龙凤槽谷区设置耕地、林地和果园地3个标准径流小区（20 m×5 m）,对坡面径流及泥沙中的磷素流失开展为期1年的监测。结果表明：（1）坡面土壤磷素流失强烈依赖于坡面产流产沙过程,槽谷区土壤磷素流失以径流流失为主,泥沙流失为辅;（2）总体来看,不同土地利用方式总磷（TP）流失总负荷表现为耕地 > 果园地 > 林地,耕地TP流失总负荷为0.17 kg/hm²,约是果园地的1.76倍和林地的4.68倍;（3）径流中磷素浓度变化受降雨强度控制,雨季初期径流中磷素流失形态以水溶性总磷（TDP）为主,其余降雨事件则以颗粒态磷（PP）为主,ρ（PP）/ρ（TP）的比例为63.92%~96.97%;（4）泥沙中磷素浓度变化受降雨强度影响较小,泥沙磷素存在富集现象,且全磷富集比（ER_STP）与雨强无明显相关关系。     

连续降雨下岩溶区含砾石石灰土坡面径流产沙特征

为明确砾石含量对岩溶区石灰土工程堆积体坡面径流产沙特征的影响,以土质坡面为对照,采用室内模拟降雨试验方法,研究了递增型降雨（0.5—1.0—2.0—2.5—3.0 mm/min）条件下偏土质（砾石含量30%）和偏石质（砾石含量70%）石灰土坡面的径流特性及侵蚀特征。结果表明：（1）0.5 mm/min雨强下,土质、偏土质和偏石质坡面均未产流;随雨强增大,各坡面径流率呈稳定增长—波动的变化趋势,且土质坡面径流率整体小于两种含砾石坡面;偏土质和偏石质坡面产流量较土质坡面增加了0.49倍和0.37倍;（2）1.0～3.0 mm/min雨强下,土质坡面侵蚀速率变化范围为0.16～5.4 g/(m2?s),整体呈稳定—波动增加的变化趋势;偏土质和偏石质坡面分别为0.16～5.4 g/(m2?s)和0.06～0.74 g/(m2?s),前者侵蚀速率变化范围大且波动剧烈,后者变化范围小且稳定;随砾石含量的增加,各坡面侵蚀量呈先增后减的变化趋势,偏土质坡面侵蚀量较土质坡面增加了2.5倍,而偏石质坡面则较其减少了0.9倍;（3）各砾石含量坡面侵蚀速率与径流率均呈极显著正相关（P＜0.01,n=76）,土质坡面相关性最好,径流率对侵蚀速率具有显著影响;土质、偏土质和偏石质坡面的侵蚀速率与径流率分别呈极显著幂函数、线性函数和线性函数关系;结果可为桂西北岩溶区弃渣场水土治理提供一定的科学依据。     

不同坡长条件扰动地表下土壤入渗与贮水特征

通过径流小区试验,研究了不同坡长条件下人为扰动地表后不同坡位的土壤贮水与入渗特征。结果表明,同一坡位扰动地表条件下,土壤最大吸持贮水量、饱和贮水量随坡长的增加而增加,不同坡长的最大滞留贮水量在上坡位和中坡位的规律是40m20m60m坡长条件。不同坡长及坡位下土壤最大吸持贮水量、饱和贮水量及最大滞留贮水量差异性显著(P0.05)。同一坡长条件下,20m和40m坡长扰动地表后的初始入渗率、稳定入渗率和平均入渗率均大于自然状态下的坡面,60m坡长扰动地表后的土壤入渗特征小于自然状态下的坡面,可以说明60m坡长扰动地表后土壤的入渗性能下降。在自然状态下的较长坡长下,坡位偏低的土壤入渗性能较好。通用经验公式模型对径流小区土壤入渗拟合精度较高,考斯加柯夫(Kostiakov)模型和霍顿(Horton)模型拟合的效果次之,菲利浦(Philip)模型拟合效果较差。通过相关性分析,土壤容重与土壤入渗性能呈极显著相关,说明土壤容重是影响土壤入渗的主要因子。