不同土地利用方式下紫色土坡地水土流失特征-以涪陵为例

通过对涪陵区水土保持监测分站径流小区2006年全年降雨、径流和泥沙流失观测资料进行分析,得出不同土地利用方式下径流泥沙流失规律。结果表明：在种植作物的小区,径流量、泥沙流失量均与降雨量呈正相关,相关系数最高达到了0．9763。6号弃土弃渣小区年径流量（7．99m^3）与泥沙流失量（26．58kg／m^3）均比其他小区大出许多。各小区径流量、泥沙流失量与降雨量或降雨强度间的关系可以用回归方程描述,经检验后均具有显著意义,能较好地表达拟合效果,     

三峡库区紫色土坡耕地表土的可蚀性研究

[目的]揭示三峡库区紫色土坡耕地表土可蚀性特征,为水土保持措施空间配置优化设计提供依据。[方法]以无措施坡耕地为对照,选取紫色土区埂坎、水平沟坡耕地为研究对象,采集表土测试机械组成和有机质含量,利用EPIC(environmental policy-integrated climate)模型计算可蚀性指标,比较3种坡耕地表土的颗粒组成、有机质含量和可蚀性指标。[结果]①紫色土坡耕地表土粉粒含量较高,黏粒含量较低,分别为45.78%～76.29%和6.05%～10.58%。坡面尺度内,埂坎坡耕地上地块下坡位表土粉粒含量明显高于紧邻的下地块上坡位,砂粒含量则相反。地块尺度内,上坡位砂粒含量较高,中下坡位粉粒含量和黏粒含量较高。②紫色土坡耕地表土有机质含量为0.61%～1.48%。坡面尺度内,埂坎坡耕地上地块下坡位表土有机质含量明显高于紧邻的下地块上坡位。地块尺度内,有机质主要在中下坡位富集。③紫色土坡耕地表土可蚀性K值介于0.043 8～0.059 2之间。坡面尺度内,埂坎和水平沟坡耕地下地块上坡位表土可蚀性K值分别比紧邻的上地块下坡位低16.55%和6.30%。地块尺度内,中下坡位的表土可蚀性K值较大,且最高值出现在坡面的3/4处。表土可蚀性K值与粉粒含量呈极显著正相关(p0.01),与砂粒含量呈极显著负相关(p0.01)。[结论]三峡库区紫色土坡耕地表土抗蚀能力较弱,埂坎和水平沟均具有较好的水土保持效果,对提高坡耕地抗蚀性具有一定作用。     

紫色土坡耕地横坡垄作的水土流失特征及作物产量效应

通过在紫色土坡耕地上进行横坡垄作,观测了不同坡度坡耕地的水土流失及作物产量状况.结果表明研究区的降雨集中在4～9月,形成不同坡度的侵蚀降雨量在年际间的分布也不相同.随着坡度的增大,径流量和泥沙量均增大,但径流系数先增大,后减小,再增大.径流量、泥沙量与降雨量在坡度≥15°时均呈极显著正相关关系,而在坡度为20°与降雨强度呈极显著正相关关系;与之相应,随着坡度的增大,除小麦产量是先减小后增大外,其余两种作物(玉米和甘薯)的产量均是先减小后增大,再减小,且三种作物产量变化的过渡坡度均为15°.     

紫色土坡耕地径流特征试验研究

通过具有壤中流观测功能的径流小区的定位观测,结合人工降雨模拟试验,对常规施肥条件下紫色土坡耕地径流特征、过程及影响因素进行长期监测。结果表明:(1)紫色土坡耕地地表径流过程呈多峰特征,受瞬时雨强的影响明显;而壤中流过程则表现出明显的单峰、产流时间滞后、持续时间长等特点;(2)玉米灌浆成熟-收割期径流量明显高于其它生育期,地表径流、壤中流径流量分别为(65.06±5.94)mm,(86.36±3.27)mm,分别占3年地表径流、壤中流年均径流量的67.92%,79.82%;(3)坡耕地地表径流和壤中流径流量与降雨量的相关性显著,但与降雨强度的相关性不显著。坡耕地地表径流系数随坡度的增加而增加,而壤中流径流系数随坡度的增加而明显降低。(4)坡耕地径流分配特征明显。3年地表径流年平均径流量为95.78 mm,壤中流平均流量为108.19mm,分别占总径流量的46.96%,53.05%。     

三峡库区紫色土坡地柑橘园不同耕作方式的水土流失研究

在重庆忠县坡度为11°的紫色土柑橘园,设中耕、覆盖、生草和清耕4种处理,用自动雨量记录仪记录降雨过程及降雨量,通过径流小区集水池测量不同耕作方式的地表径流量,取水样测定和统计地表径流中泥沙含量和流失量。结果表明：4种处理的地表径流量为清耕〉生草〉覆盖〉中耕,相互处理间差异极显著,清耕年地表径流量分别比生草、覆盖和中耕高8.88%,10.79%和22.51%;处理间的地表径流水中的泥沙含量差异极显著,生草的泥沙含量分别比覆盖、清耕和中耕的低11.43%,38.00%和60.00%;不同耕作方式间的年泥沙流失量差异极显著,生草的泥沙流失量分别比覆盖、清耕和中耕的低10.84%,46.40%和58.99%。生草栽培可显著减少三峡库区坡地紫色土柑橘园的水土流失。     

紫色土坡耕地壤中产流特征及分析

壤中流是紫色土坡面流的重要组成部分和表现形式,它受雨强、坡度、土层厚度、耕作方式等多种因素的综合影响。利用人工模拟降雨研究了紫色土坡耕地壤中流产流规律。结果表明,(1)耕作能有效改善土壤结构,增加降雨入渗量,并增大壤中流发生机率;(2)紫色坡耕地土层较浅是导致壤中流增大的主导因素,缓坡有利于壤中流的产生;(3)雨强对壤中流的流量过程线有显著影响,但对于壤中流的起始产流时间影响不明显;随雨强增大,壤中流峰值流量显著增加;(4)壤中流的产生滞后于地表流,产流过程表现出缓慢变化的单峰过程。     

不同施肥制度下紫色土坡耕地氮素流失特征

利用野外径流小区试验,比较了川中紫色土丘陵区12种不同施肥制度下坡耕地侵蚀产沙特征和氮素迁移特征。结果表明,在单次降雨量达到44 mm时,相对于不施肥而言,农家肥配施化肥分别降低坡地径流与侵蚀量68.2%,67.3%,秸秆还田配施化肥分别降低80.3%,92.6%。不同施肥制度下随地表径流迁移的颗粒态氮占总氮的比例大部分都在60.0%以上。坡耕地平衡施肥能降低坡耕地土壤氮素随径流的损失,增施了磷、钾肥后,总氮迁移量分别降低了41.0%和46.1%。与不施肥相比较,农家肥配施化肥减少径流总氮69.0%,秸秆还田配施化肥减少90.5%。     

紫色土坡耕地埂坎水分衰减下土压力非线性分布

[目的]揭示紫色土坡耕地埂坎土压力分布特征及其影响因素,为三峡库区乃至长江上游地区的紫色土坡耕地埂坎优化设计、建设与维护提供科学依据。[方法]采用土槽模拟试验,向土槽注水至土壤基本饱和,使用静态应变仪分层采集土压力,采用烘干法测量各层土壤水分含量,分析土壤水分衰减过程中土压力变化特征。[结果]①土压力随着土层深度的增加呈非线性分布,表现为土压力先随着土层深度的增加而增大,在距离试验土槽底部0.375 H左右达到最大,然后又随着土层深度的增加而减小。②试验条件下,土壤水分饱和后随着时间的变化呈近似线性衰减,并对土压力产生了显著影响(p0.01),但不同土层间存在一定差异。③土层深度和土壤水分含量的交互效应对土压力的影响显著(p0.01)。[结论]三峡库区紫色土坡耕地埂坎土压力呈非线性分布,土层深度和土壤水分含量及其交互效应对埂坎土压力均存在显著影响。     

紫色土坡耕地硝酸盐流失过程与特征研究

通过对紫色土坡耕地地表径流、壤中流径流过程及其硝酸盐含量的长期监测,研究紫色土坡耕地硝酸盐流失特征。结果表明,径流过程对紫色土坡耕地硝酸盐流失过程影响明显。地表径流过程中硝酸盐含量随降雨历时表现为先升后降的趋势,而壤中流过程则表现为不断上升、趋于稳定的趋势。紫色土坡耕地硝酸盐流失潜在的环境风险极大,历次降雨产流事件中地表径流和壤中流NO3--N平均含量分别为0.73±0.17 mg L-1、21.72±2.05 mg L-1,其中,75%的地表径流NO3--N含量超过0.5 mg L-1,85%的壤中流NO3--N含量超过10 mg L-1。紫色土坡耕地地表径流NO3--N年流失负荷为0.93±0.05 kg hm-2,壤中流NO3--N年流失负荷为33.51±2.73 kg hm-2,分别占当季施肥量的0.62%、22.34%,随壤中流淋失是紫色土坡耕地硝酸盐流失的主要途径。紫色土坡耕地硝酸盐流失不仅可能造成当地地表水富营养化,而且可能造成当地浅层地下水硝酸盐污染,将加剧长江上游水环境压力。     

紫色土坡耕地栽种植物篱笆防治水土流失的试验初报

以三峡库区紫色土坡耕地栽种植物活篱笆的试验资料为依据 ,对坡地上如何布置植物活篱笆以及活篱笆的生长情况和初期效益进行了初步研究。结果表明 ,植物篱能有效防治坡耕地的土壤侵蚀 ,提高土壤肥力 ,增加地表植被 ,改变田间小气侯 ,具有投资小、施工简单、操作方便等优点。植物篱株距以 2 0～ 3 0cm为最佳 ,双行植物篱比单行植物篱挡土能力要强得多 ,植物篱梯田的形成时间约为 7～ 1 0年     

三峡库区紫色土坡地~7Be空间分布研究

利用~7Be示踪法研究了三峡库区坡耕地和休耕地在两时段不同降雨强度条件下~7Be本底值变化以及坡面土壤侵蚀空间分布特征.结果表明,两个时间段土壤~7Be本底值面积活度分别为304.0 Bq/m~2和441.7 Bq/m~2,从深度分布看,两次~7Be本底值剖面分布在整体上是相似的,~7Be主要分布在0-18 mm表层,4月13日55.2%的~7Be和5月20日73.6%的~7Be分布在地表0-3mm.随着深度的增加,~7Be含量递减,18mm以下基本不含~7Be.从顺坡分布看,降雨量较小的时间段,坡耕地和休耕地上~7Be在顺坡不同部位分布的差异不显著;在降雨量较大的时间段内,坡耕地和休耕地上~7Be在顺坡不同部位分布有显著差异.坡耕地在顺坡5-10m处发生明显侵蚀,休耕地由于苎麻篱的拦沙作用,坡面~7Be面积活度呈现减少-增加-减少-增加的变化特征.     

三峡库区坡耕地土壤养分流失的实验研究

采用室内模拟降雨装置研究了三峡库区坡耕地土壤养分流失规律。无论是紫色土还是黄色石灰土,坡耕地表层土壤养分含量在人工降雨后发生衰减,并表现出随雨强增大,雨后表土各养分含量衰减幅度加大的趋势,但径流和流失泥沙的养分含量与雨强无关;径流中养分含量虽低于泥沙养分含量,但养分含量的差异主要体现在全量养分含量上,而速效养分含量的差异则相对较小。对三峡库区坡耕地土壤养分流失而言,紫色土坡耕地土壤养分流失主要以流失泥沙为载体,而黄色石灰土坡耕地土壤养分流失则由流失泥沙和径流共同携带。     

三峡库区土地利用变化特征研究

土地利用是人类最基本的经济活动,在可持续发展的思想下对土地利用变化特征进行研究是我国近年来土地利用的重要发展趋势。以三峡库区2000年、2004年、2007年、2010年、2013年五期的TM影像数据为数据源,利用GIS技术,提取各期土地利用现状图,分析三峡库区各期土地利用类型的数量、空间分布及变化趋势,对土地利用动态度、土地利用程度的变化特征进行分析研究。分析表明:2010—2013年三峡库区总体上呈现耕地、草地、林地和未利用地面积减少,建设用地、水域面积增加的趋势;各土地利用动态度变化表现出差异性,建设用地和水域土地利用动态度较大,草地、耕地和林地动态度较小;研究期内三峡库区土地利用程度呈现增大的趋势。研究方法和结果有助于了解三峡库区近13 a来土地利用的变化特征,从而为三峡库区土地利用和土地规划的可持续发展提供参考价值。     

三峡库区紫色土坡地土壤颗粒流失特征

选取20°长期耕作紫色土坡面径流小区进行模拟降雨试验,分析坡面土壤的颗粒组成及其变异,比较侵蚀泥沙颗粒组成的过程变化及其与坡面土壤颗粒组成的差异。结果表明,紫色土具有较宽变幅的颗粒组成,0.002～0.25mm的颗粒含量最高,坡面土壤存在较大的异质性;降雨初期侵蚀泥沙中<0.05mm的单粒和微团聚体含量都在65%以上,富集率分别为1.30,1.44,整个泥沙中的富集率分别为1.12,1.10,是侵蚀泥沙的主体,这其中又主要是0.002～0.05mm的粉粒和微团聚体;泥沙中<0.01mm的物理性粘粒及>0.25mm的水稳性团聚体富集率分别为1.10,1.16;随着降雨时间延长,单个泥沙样的颗粒组成逐渐接近雨前表土。     

三峡库区紫色土坡地土壤退化程度评价及驱动机制

以三峡库区紫色土坡地为例,运用模糊综合评判模型,对该区不同土地利用方式和不同坡度段的土壤退化程度进行了评价,并分析了引起该区土壤退化的主要驱动因子.结果表明,菜地、园地为未退化,耕地、林地为轻度退化,草地、荒地为中度退化,建设用地为重度退化;不同坡度段紫色土坡地皆为中度退化.人类活动是三峡库区紫色土坡地土壤退化的主要驱动力,土壤侵蚀是土壤退化的主要形式之一.地形、气候、母岩和紫色土特性等自然因子为土壤退化提供了条件;植被破坏,坡耕地面积较多、垦殖率高,耕作措施不当和种植制度不合理等人为因素则加速和加剧了该区土壤退化的进程.     

三峡库区紫色砂岩不同发育程度土壤入渗特征及其影响因素

为探究典型母岩不同发育程度土壤入渗特征,在三峡库区王家桥小流域采用圆盘入渗仪测定新成土（S1）、雏形土（S2）、淋溶土（S3）3种紫色砂岩不同发育程度土壤入渗过程,探究入渗过程的影响因素,并用3种常用模型进行入渗过程模拟,分析比较这些模型的适宜性。结果表明：（1）不同发育程度间土壤理化性质差异显著。雏形土和淋溶土土壤容重较新成土分别增加10.71%,19.50%,土壤总孔隙度分别降低8.79%,18.69%,通气孔隙度分别降低67.40%,8.16%,土壤黏粒含量分别增加10.01%,38.36%,砂粒含量分别减小8.09%,48.29%,土壤有机质分别增加2.88%,8.68%。（2）不同发育程度土壤间初始入渗率、平均入渗率、饱和导水率均表现为新成土>雏形土>淋溶土,雏形土、淋溶土平均入渗率及饱和导水率分别是新成土的0.99,0.58和0.89,0.83倍。（3）不同发育程度土壤理化性质差异对土壤入渗具有显著影响,土壤入渗速率与总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度、砂粒含量呈正相关关系,与容重、黏粒含量、有机质含量呈负相关关系。（4） Horton模型对紫色砂岩不同发育程度土壤入渗过程拟合效果最优（R²=0.942）,Kostiakov模型次之（R²=0.858）,Philip模型拟合效果较差（R²=0.832）。通过观测与模拟不同发育程度土壤入渗过程,研究结果可为流域土壤水分运移规律探究提供有益借鉴。     

三峡库区坡耕地持续性利用技术及效益分析

坡耕地的合理利用与保护是三峡库区生态环境和农业可持续性发展的关键。以植物篱生态过滤网带技术、粮经果复合垄作技术、地下地膜截水墙技术为核心的坡耕地持续性利用技术,不仅培肥土壤,增加土壤含水,减少水土流失,而且显著提高土地系统生产力,发挥了较好的生态经济效益,可为三峡库区坡耕地的利用与保护提供技术支撑。     

三峡库区面向水土保持的土地利用模式

合理的土地利用方式是三峡库区水土保持的重要基础,对确保三峡水库安全运行和库区生态安全具有重要作用。提出了库岸复合立体农业、有限顺坡耕作、水旱耕地交错布局三种典型土地利用模式,介绍了各种模式的结构和布局设计,分析了各种模式的基本原理及功能。三种模式投入低、操作方便并且高效、实用,适合三峡库区的地形地貌特征和社会经济环境。今后应加强对各种具有水土保持功能的土地利用方式的效应监测和适宜性评价,以筛选出适合三峡库区不同环境条件的土地利用模式。