山西省的梯田埂坎资源

据调查,山西省的梯田埂坎类型,依筑埂材料划分主要有土质埂坎和石质埂坎两大类.土质埂坎依据不同部位土体的密实程度又可分为硬埂、软埂和复式埂.石质埂坎按砌筑方式可分为干砌石坎和浆砌石坎,从埂坎结构型式上又可分为单墙式和双墙式.埂坎占地比率是测算埂坎资源量的重要指标,据典型调查加权平均计算,全省梯田复式埂占地率15.22%,土质硬坎占地率7.35%,石质埂坎占地率7.65%,埂坎平均占地率8.21%. 根据1996年底全省梯田面积统计核实资料和不同埂型平均占地率测算成果,求得全省梯田埂坎资源面积共计7.294万hm2,其中,土质硬坎3.548万hm2,复式埂2.851万hm2,石坎0.895万hm2.     

紫色砂页岩区“土石混合梯坎+黄花菜梯埂”梯田技术应用及效益分析

紫色砂页岩区坡耕地水土流失严重,梯田是治理坡耕地水土流失的有效措施。"土石混合梯坎+黄花菜梯埂"梯田技术就是下部毛条石梯坎、上部土质梯坎,梯埂种黄花菜,组成较为稳定的梯田埂坎。该技术比毛条石坎梯田投资少,比土坎梯田稳定性强、埂坎占地少,具有较好的生态、经济和社会效益,可为紫色砂页岩区坡耕地综合治理提供有效途径,值得大力推广应用。     

坡改梯土石结合田坎的特点和效果

坡改梯田坎的筑坎方式主要有土坎和石坎两种。汉阴县近几年经过不断探索,设计出一种半石半土结合的筑坎工艺。土石结合田坎的下部为石坎、上部为土坎,这种筑坎工艺比土坎的稳定性高、节约土地,比石坎节省材料和投资,并且能改造成高标准的水田,提高土地产出率。土石结合田坎在当地经多年运行,经济效益显著,具有较高的推广运用价值。     

坡改梯工程中混坎施工技术探讨

在总结白龙江干旱河谷紫色土区坡改梯工程实践经验的基础上，探索出土石混坎坡改梯施工技术。该技术系统整合了土坎坡改梯和石坎坡改梯各自的优势，又克服了各自的劣势。在石料相对不足，面蚀、沟蚀严重的高山峡谷区5°～25°坡耕地整治工程中，依据因地制宜、适地适措、就地取材、宜土则土、宜石则石、土石结合的原则，实施上部石坎下部土坎式或上部土坎下部石坎式的混坎坡改梯工程，既能有效防止土壤侵蚀，又能费省效宏，同时便于施工和后期管护。混坎工程实施后，通过稳定性分析，两种类型的混坎稳定性均达到要求，可推广应用。为充分利用土地，可在土坎、田埂上造林，还可种植有经济价值的草灌增加收益。     

紫色土坡耕地土质埂坎分层入渗试验研究

以相邻田面为对照,利用双环入渗法对三峡库区紫色土坡耕地土质埂坎分层(地埂、坎腰和坎趾)的入渗特征进行研究。结果表明:(1)土质埂坎分层入渗与对照田面入渗均呈先陡降后趋于稳定的趋势,但达到稳定入渗的时间存在差异。地埂达到稳定入渗的时间最长(110min),坎腰、坎趾和田面达稳定入渗的时间分别比地埂少9%,82%,18%。从入渗性能看,土质埂坎各层均表现出初始入渗率平均入渗率稳定入渗率。平均入渗率与120min累积入渗量表现为地埂坎腰田面坎趾,初始入渗率为坎腰地埂田面坎趾,稳定入渗率为田面坎腰地埂坎趾。(2)采用4种模型进行拟合,其中通用经验模型是描述坡耕地土质埂坎入渗的较好模型,其后依次是Kostiakov模型、Horton模型和Philip模型。(3)土质埂坎入渗性能与土壤物理性质具有较好的相关性,初始入渗率与初始含水率、容重呈显著负相关(P0.05),平均入渗率、120min累积入渗量与粉粒体积分数、初始含水率呈显著负相关(P0.05),与砂粒体积分数和总孔隙度呈显著正相关(P0.05)。研究结果可为紫色土区坡耕地土壤侵蚀调控的埂坎措施优化提供依据。     

隆回县梯田埂坎防护技术

隆回县在10年的小流域综合治理中,开展了以实施坡改梯为主的坡耕地整治,针对坡改梯埂坎的不稳定性,采取了工程措施、植物措施及工程、植物措施相结合等3种防护技术对埂坎进行防护。详细介绍了各种埂坎防护措施的施工要点和各自的优缺点及适用性,着重阐述了植物措施护坎产生的效益。     

薄壁小孔混凝土六角砖坎梯田设计与施工

开县在2013年国家农业综合开发水土保持项目、2013年三峡后续工作水土保持项目、开县水利科技项目建设中探索出薄壁小孔混凝土六角砖坎梯田建造技术,此种梯田比毛条石坎梯田成本低,比土坎梯田稳定性好、使用寿命长、埂坎占地少,与混凝土框格护坡梯田、土坎梯田相比梯坎不生杂草和虫卵。通过近3 a运行,薄壁小孔混凝土六角砖坎梯田保存率高,经济、生态和社会效益好,值得在改造土层厚、石料稀少的坡耕地上推广应用。     

紫色土坡耕地埂坎土壤抗剪性能对含水率的响应

选取三峡库区典型紫色土坡耕地埂坎进行试验,通过室内三轴试验研究不同含水率(质量分数6%、11%、16%、21%、26%和31%)对埂坎土壤抗剪强度指标的影响,以深化紫色土坡耕地埂坎力学性质研究。结果表明:1)试验含水率范围内,紫色土坡耕地埂坎土壤黏聚力受含水率影响显著(P0.05),且随着含水率增加呈现出先增大后减小的趋势,明显的峰值出现在含水率质量分数11%左右,黏聚力为85.52 k Pa;2)埂坎土壤内摩擦角随含水率增加而减小,呈非线性衰减,符合一阶指数衰减规律。高含水率时,衰减缓慢;3)紫色土坡耕地埂坎抗剪强度受含水率变化影响显著(P0.05),埂坎土壤极限主应力差随含水率和围压的变化明显且具有规律性。相同围压下,埂坎土壤极限主应力差随含水率增大而迅速减小,即土体的抗剪强度降低。相同含水率下,极限主应力差随围压增大而增大,低含水率时增加明显,高含水率时增加缓慢。当含水率质量分数达到26%左右,埂坎土壤抗剪强度趋于低值;4)紫色土埂坎土壤的应力-应变曲线随含水率递增依次呈现应变软化型、硬化型和弱硬化型。研究结果可为三峡库区高标准基本农田等工程的埂坎建设提供依据和技术支撑。     

混凝土预制件筑坎试验研究

要建设“保水、保土、保肥”的高标准梯地,筑坎技术最为关键。经过多年调查分析,结合实际,在陕西略阳县开展了混凝土预制件筑试验。混凝土预制件采用“板-板”式和“柱-板”式两种结构。用这两种结构预制件筑坎,抗滑抗倾,稳定性好,投资比石坎少1/3,弥补了无石地区土坎固坝的缺陷,比土坎坚固耐用,固坎效果明显,在浅山黄土地带有着较高的推广应用价值。     

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。     

三峡库区不同坡度石灰土坡耕地磷素流失特征

[目的]研究石灰土坡耕地在不同坡度下的磷素流失规律,以期为三峡库区农业面源污染的防治和水资源保护提供基础数据。[方法]在三峡库区香溪河流域坡耕地修建径流小区进行原位人工降雨试验,在雨强1.5mm/min时,分析10°,15°和20°这3种坡度下坡耕地的径流量、泥沙浓度,以及地表径流中总磷、颗粒态磷,泥沙中总磷、速效磷浓度的变化趋势,并对径流泥沙进行无机磷分级试验。[结果]坡度越大,地表径流量、径流总量、泥沙流失量越大,初始产流时间越短,但坡度对径流中泥沙流失浓度的影响不显著;不同坡度下径流中总磷(TP)、颗粒态磷(PP)浓度都随着产流时间逐渐变小最后趋于平衡,其中径流中TP主要以PP形式流失,达到80%以上;泥沙中磷素流失主要以无机态磷为主,无机磷分级试验表明被植物高效利用的有效态磷和缓效态磷占无机磷总量的54.1%~57.8%。[结论]坡度主要通过影响地表径流总量和径流携带的泥沙总量而影响磷素流失总量,石灰土坡耕地磷素流失主要以径流泥沙携带为主。     

Effects of land use on soil erosion and nutrient loss in the Three Gorges Reservoir Area, China

Abstract. By comparing field measurements from 1989, 1997, and 1998, the differences between farmland (sloping farmland, sloping farmland with contour cultivation, terraced farmland) and orchard (terraced orchard, unterraced orchard), in the Three Gorges Reservoir Area, were significant for runoff ( P <0.01), erosion ( P <0.05) and nutrient loss ( P <0.05). Taking into account economic costs and environmental influences, reasonable and sustainable land use on slopes of 25° in the Three Gorges Reservoir Area should be unterraced orchard.     

三峡库区农户水土保持行为类型及其机理

[目的]分析三峡库区农户水土保持行为的类型、特点、机理和主要效果,为区域水土保持和生态环境建设决策提供依据。[方法]对三峡库区(重庆段)5个区县113户农户进行了问卷调查和重点访谈,运用调查数据分析库区农户水土保持行为类型及其机理。[结果]三峡库区农户水土保持行为主要分自觉自愿型和政策引导型两大类。自觉自愿型是农户创造性地适应环境、保护耕地,降低投入、增加收入,以农户耕地管理和保护性耕作行为为主,农户的水土保持需求形成农户水土保持动机,产生了开挖边沟背沟、挑沙面土、大横坡+小顺坡耕作、等高耕作、免耕、反坡挖地、作物间作套种、种植植物篱和药物除草等行为。其中,间作套种、开挖边沟背沟、大横坡+小顺坡耕作和挑沙面土4项耕作行为在库区推广较好。政策引导型行为是农户受国家水土保持政策引导而参与水土保持生态建设,是国家战略需求和农户实际需要的有机结合,可以细分为三种类型,一是劳务报酬类,农户参与坡改梯等水土保持工程建设并获得劳务报酬。二是经济补偿类,农户响应国家水土保持生态建设号召,采取退耕还林等行为并获得一定补偿。三是资金补贴类,农户在政府资金前补助或后补助情况下修建塘库、道路等水土保持设施。[结论]三峡库区农户水土保持经验丰富,各种水土保持行为均具有较好效果,值得在小流域治理等水土保持生态建设中推广。     

植物篱与石坎梯田改良坡耕地效益研究

三峡库区秭归段生态环境脆弱,当地群众广泛采用以石坎梯田为主的工程措施和以植物篱为主的农林复合技术措施改良利用坡耕地。通过试验,对三峡库区秭归县相同坡度、坡向和土层厚度的坡耕地采取石坎坡改梯和定植等高植物篱的投入和产出进行对比,结果表明:石坎梯田与植物篱均是改良利用坡耕地的有效方法;石坎梯田建设期投入费用高,涵水保土能力强,田坎无经济效益;植物篱坡地建设期投入费用低,生产期运行费用略高于石坎梯田,成坎周期较长,涵水保土能力初期较低后期逐渐增强,生产期产出效益明显。     

碎石含量对三峡库区坡耕地土壤氮磷流失特征的影响

坡耕地是三峡库区水土流失的主要来源,导致土壤养分的损失,严重影响库区生态环境建设与社会经济可持续发展。库区坡耕地土壤浅薄化和砾质化特征明显,但目前对含碎石坡耕地土壤侵蚀和养分流失特征的研究尚不多见。该研究通过设置3个降雨梯度（60、90、120 mm/h）和4种碎石含量（0、10%、20%、30%）,开展人工模拟降雨试验,分析各试验条件下含碎石土壤产流产沙和氮磷流失特征。结果表明：1）碎石主要通过改变土壤结构以增大产流产沙量来促进氮磷流失,而对相应流失速率与流失浓度的变化规律影响较小,不同碎石含量下泥沙产量的变异系数更高,且泥沙中不同碎石含量下的氮磷流失量显著性差异更强（P<0.05）;2）泥沙中累计磷流失量略微大于氮流失量,有效磷几乎不随泥沙流失,有效氮约占全氮流失量的15%;径流中氮素流失量几乎为磷素的10倍且以有效氮为主,占总氮流失量的75%,有效磷占总磷流失量的25%;3）不同碎石含量下有效氮流失规律大致相同,径流中硝态氮约占有效氮流失量的70%,而泥沙中则以铵态氮为主,约占65%;4）不同碎石含量下土壤中氮磷元素均以随侵蚀产沙流失为主,累计产沙量与氮磷元素随侵蚀产沙流失...     

三峡库区有限顺坡耕作坡耕地表土颗粒分形特征

在三峡库区忠县境内选择水平沟模式、埂坎模式、地埂植物篱模式以及无措施的4种典型坡耕地采集了48个表土（0 ～ 20 cm）样本,利用分形维数研究不同模式有限顺坡耕作坡耕地的表土颗粒组成、分形特征及相互关系.结果表明：4种模式坡耕地土壤颗粒黏粒体积分数均较低（均值8.03％～11.47％）,粉粒较高（均值62.39％～83.24％）.无措施、水平沟模式、埂坎模式坡耕地的砂粒体积分数为22.95％ ～29.58％,而地埂植物篱模式坡耕地的砂粒均值仅5.29％.4种模式坡耕地表土的粒径体积分形维数分别为无措施2.579 ～ 2.708、水平沟模式2.603～2.706、埂坎模式2.581 ～2.701、地埂植物篱模式2.610～2.827.粒径分形维数均值表现为地埂植物篱模式（2.737）＞水平沟模式（2.674）＞埂坎模式（2.659）＞无措施坡耕地（2.654）.4种模式坡耕地表土的粒径分形维数与黏粒（＜0.002 mm）体积分数呈显著的线性正相关关系,与砂粒（＞0.05 mm）体积分数呈显著的线性负相关关系;但与粉粒（0.002 ～0.05 mm）体积分数线性关系差异较大.其中,无措施、水平沟模式、埂坎模式呈显著的线性正相关关系,而地埂植物篱模式二者相关性不显著.     

三峡库区典型流域水质时空特征及污染防控策略

为了解三峡库区典型小流域不同土地利用类型下水质的变化特征,于2015-2020年对三峡库区长坪小流域开展水质监测,对不同土地利用类型下水体中的总氮（Total Nitrogen,TN）、硝态氮（NO3--N）、氨氮（NH4+-N）、总磷（Total Phosphorus,TP）、可溶态总磷（Dissolved Total Phosphorus,DTP）和颗粒态总磷（Particulate Phosphorus,PP）浓度的时空变化规律进行研究,识别流域内主要氮磷污染源,从而提出针对性的污染防控策略。结果表明：1）不同土地利用类型氮磷输出浓度从大到小依次为村庄、坡耕地、林地和水库,其TN平均浓度分别为8.29、2.88、1.57和1.43 mg/L,TP平均浓度分别为0.25、0.13、0.09和0.07 mg/L。2）不同土地利用类型的水质在汛期和非汛期存在差异,村庄氮磷输出浓度为非汛期高于汛期,坡耕地、林地和水库则表现为汛期高于非汛期。3）内梅罗综合污染指数评价结果表明林地和水库的污染程度均为清洁水平,坡耕地污染程度为轻污染水平,村庄受散养生猪数量的影响,污染程度从污染水平转变为重污染水平。4）长坪小流域TN和TP年输出负荷总量分别为4 278.59和364.93 kg/a。畜禽养殖源是小流域氮磷最主要的污染源,其TN和TP的输出负荷分别占流域总负荷的45.69%和71.77%。坡耕地的TN和TP单位面积污染负荷分别是村庄的7.58%和1.79%,与村庄相比,坡耕地具有显著的低污染特征,因此,以坡耕地消纳村庄污水和畜禽粪便,可促进流域内粪污的就地消纳,达到多源共治的效果。基于小流域不同土地利用类型的水质特征和生态系统服务功能,将流域划分为林草水源涵养区、村庄污染控制区和坡耕地水土保持区,并进行分区协同防控,促进流域农业面源污染系统高效治理。     

小流域坡耕地治理措施及生态效益研究

三峡库区铁炉沟小流域的坡耕地治理采用了坡改梯、经果林、水保林等措施.为了找出生态效益最佳的措施,在小流域内设置了19个简易径流小区,以顺坡耕作(玉米)为对照,对经果林(柑橘)、经果林(桑树)、水保林(松树)、水保林(白杨)、梯土(桃树+黑麦草)、梯土(玉米)等6种措施治理的坡耕地进行了对比试验.试验结果表明,梯土(桃树+黑麦草)的生态效益最佳,径流系数比对照措施减少了74.45%,产沙量比对照措施减少了90.39%,土壤容重最小(1.25 g/m.),总孔隙度最大(52.01%),最大稳渗速率达到5.6 mm/min,土壤有机质、全N、全P、全K和速效N、速效P、速效K的含量均最高.此外,调查研究也表明梯土(桃树+黑麦草)的经济效益最佳,高达13 950元;/hm<'2>.所以,梯土(桃树+黑麦草)是可以在三峡库区推广的小流域坡耕地治理措施.     

基于碳收支的三峡库区生态补偿分区及测度研究

[目的]揭示三峡库区碳收支的动态变化规律,划定碳收支的生态补偿分区,丰富生态补偿量化测度依据,完善生态补偿标准,进而为三峡库区相关部门制定生态补偿政策提供理论参考。[方法]以三峡库区26个区县为研究尺度,运用标准显性比较优势指数法、K-means聚类分析法和空间叠加分析等方法,基于三峡库区碳收支核算差异和库区地理位置,划分生态支付区和受偿区,测算了三峡库区生态补偿额度。[结果](1) 2010—2017年三峡库区碳收支量总体结果均为正值,呈现先下降后上升的“√”型波动上升趋势。(2)将三峡库区生态补偿分区重构为8种类型,分为4个一般受偿区、11个重点受偿区、10个一般支付区和1个重点支付区。(3) 2010年、2012年、2014年和2017年三峡库区生态补偿总额度为20.26亿元、16.74亿元、21.17亿元和25.20亿元,总体呈现上涨的趋势,其中生态补偿以区内补偿为主,区内补偿占比为80%以上。[结论] 2010—2017年三峡库区碳收支量均为正值且呈现上涨趋势,研究以碳收支为依据,结合全方位多角度因素构建生态补偿体系,实现生态补偿分区,为库区各区县的横向生态补偿提供量化依据,...     

黑土坡耕地土壤有机质与生产力的空间关系

[目的]从田块尺度上揭示黑土坡耕地生产力与土壤有机质和全氮的空间关系,为坡耕地水土流失的治理和农业生产提供参考。[方法]利用经典统计学和地统计学的方法对典型黑土区坡耕地大豆产量与土壤有机质、全氮、海拔高度的空间关系进行分析。[结果]坡耕地大豆产量、土壤有机质和全氮含量存在较大变异,分别为0.05~0.26g/kg,19.27~52.64g/kg和0.95~2.38g/kg,但大豆产量与土壤有机质和全氮之间不存在显著的空间相关关系,与海拔高度之间存在负相关,但不显著。土壤有机质和土壤全氮之间存在极显著相关关系。[结论]坡耕地生产力受地形、地下水位、成土过程等结构性因子的影响约占2/3,受人类耕作、施肥、种植作物的影响只占1/3。水土流失是造成黑土农田生产力降低的主要因素。