砒砂岩不同类型区土壤氮磷养分特征

砒砂岩区生态环境脆弱，侵蚀剧烈，研究不同类型砒砂岩区土壤氮（N）、磷（P）养分特征，可为该区的植被恢复及生态修复提供理论依据和数据支撑。该研究以内蒙古准格尔旗什布尔太沟裸露区、二老虎沟覆土区和特拉沟覆沙区为研究对象，根据流域长度分别在什布尔太沟、二老虎沟和特拉沟的沟口至沟头处，各选5、8和4个断面，共计17个土壤断面，于各断面不同坡位，采集共计153个样点的土样，测定0～20 cm土层全氮（Total Nitrogen，TN）、氨氮（Ammonia Nitrogen，AN）、硝态氮（Nitrate Nitrogen，Ni）、全磷（Total Phosphorus，TP）及速效磷（Available Phosphorus，AP）含量。结果表明：1）砒砂岩土壤TN含量0.24～1.39 g/kg、AN含量5.07～30.70 mg/kg、Ni含量0.76～5.87 mg/kg、TP含量0.10～0.57 g/kg及AP含量0.97～7.63 mg/kg。2）覆土区土壤N、P养分平均含量最高，覆沙区次之，裸露区最低；同类型区内土壤AN、Ni和AP含量相关系数较高，整体上速效养分间的相关性相对更强。3）同类型砒砂岩区，坡顶与坡底附近，土壤TN、AN、Ni、TP和AP含量相对较高；阴坡土壤AN、Ni和AP整体养分水平高于阳坡。综上，可根据砒砂岩不同类型区不同坡位土壤N、P养分特征，因地制宜地进行植被恢复，遏制该区水土流失强度，促进砒砂岩区生态系统修复。     

内蒙古砒砂岩不同类型区土壤水分、养分特征研究

[目的]探究砒砂岩不同类型区及不同土地利用方式对土壤水分、有机碳和全氮含量的影响,对于砒砂岩区进一步发展具有重要指导作用。[方法]以内蒙古准格尔旗砒砂岩覆土区的13年生沙棘林地、6年生沙棘林地、天然草地及砒砂岩裸露区草地和砒砂岩覆沙区的天然草地、柠条林地、农地、退耕5年地共8个样地为研究对象,通过测定0—100 cm深度不同土层土壤含水量、有机碳和全氮含量,研究和比较了不同土层土壤水分、有机碳和全氮含量与变化规律。[结果](1)覆土区(13年生沙棘林地152.36 mm、6年生沙棘林地165.16 mm、天然草地160.97 mm)0—100 cm土层土壤储水量均高于覆沙区(天然草地73.03 mm、柠条林地66.56 mm、农地79.70 mm、退耕5年地107.03 mm)。(2)裸露区草地土壤有机碳含量均低于覆土区和覆沙区,0—100 cm土壤有机碳储量(1.97 kg/m²)分别比覆土区天然草地、6年生沙棘林地、13年生沙棘林地和覆沙区天然草地、柠条林地、农地、退耕5年地分别低了2.24 kg/m²,2.36 kg/m²     

砒砂岩区小流域坡沟系统地形及侵蚀分异规律

作为黄河流域典型生态脆弱区之一的砒砂岩区,水土流失治理难度大,区域地形、侵蚀在坡沟系统的分布迥异。区域土壤侵蚀研究多集中于刻画侵蚀空间分布及不同地类差异性研究,从坡沟系统细化开展研究工作较少,不能较好地为后续精细化治理提供支撑。因此,选取位于准格尔旗的3个典型砒砂岩区小流域,结合目视解译的流域沟沿线,开展了流域地形、水力侵蚀分布规律及其关联性研究。结果表明：流域地形因子分布特征与地貌特征分布一致,高值集中分布在沟道,低值则集中在坡面,且特拉沟小流域(覆沙)沟道处的地形因子统计值最大;砒砂岩典型流域水力侵蚀在坡面、沟道空间分布存在差异,流域坡面以微度侵蚀为主,占比达87%～97%,沟道微度侵蚀占比较坡面该值下降54%～72%,什卜尔泰支沟(裸露)沟道处的水力侵蚀模数均值最高,达97.5 t/(hm²·a);坡度、地表粗糙度、地表切割深度与水力侵蚀模数呈显著正相关关系(p<0.001),阳坡成为强度侵蚀以上单元的主要分布坡向,占比达56.8%～75.8%。因此,该区在后续小流域综合治理过程中,沟道及其阳坡是亟待加强的区域。     

复合侵蚀作用下砒砂岩坡面侵蚀泥沙颗粒特征

明晰砒砂岩坡面侵蚀泥沙颗粒输移特征是研究黄河泥沙淤积问题的关键。采用水力、风力、冻融复合侵蚀实体模拟技术,研究在35°坡度和110 mm/h雨强条件下单一水蚀、冻融+水蚀、冻融+风蚀+水蚀3组不同侵蚀动力复合作用下,砒砂岩坡面侵蚀泥沙颗粒变化特征。结果表明:砒砂岩坡面在单一水蚀作用下以整体侵蚀为主,侵蚀泥沙颗粒变化稳定;冻融+水蚀作用下粗颗粒产出明显,冻融作用对粗颗粒的影响凸显;冻融+风蚀+水蚀作用下坡面稳定性最差,侵蚀泥沙颗粒变化最剧烈。复合侵蚀作用下坡面侵蚀过程以搬运粒径较大的泥沙颗粒为主;各粒级侵蚀泥沙颗粒随侵蚀动力的增加起伏变化剧烈。     

内蒙古砒砂岩不同类型区土壤有机质与速效钾特征

选择内蒙古鄂尔多斯准格尔旗不同类型砒砂岩区,通过野外采样和室内分析试验,研究了土壤有机质和速效钾特征,并探讨不同土层、坡位和坡向以及植被丰富度等因子对其影响。结果表明:(1)整体上看,覆土区、覆沙区和裸露区有机质含量介于6.65～7.41 g/kg,处于低水平,速效钾含量介于74.61～137.38 mg/kg,处于中高水平。(2)覆土区地形因子对土壤有机质和速效钾的影响最明显,根据3个不同类型区坡向、坡位及坡向与坡位的交互作用对土壤有机质、速效钾呈现的显著或者极显著关系出现频数,初步判断其影响程度大小为坡位(6次)坡向(4次)坡向×坡位(2次)。(3)3个类型区植被丰富度指数与土壤有机质、速效钾含量相关性较高,是进行土壤养分研究应考虑的重要因素。     

西南紫色土水蚀区坡谱信息熵与地形因子关系分析

坡谱信息熵可综合反映地形起伏特征,计算便捷,为探索其能否替代计算繁杂的地形因子应用在土壤侵蚀评价中,该研究以西南紫色土水蚀区为研究对象,基于ASTER GDEM(30 m分辨率),计算坡谱信息熵、坡度坡长因子及沟壑密度等地形因子,分析坡谱信息熵与地形因子量化关系。结果表明:全区坡谱曲线形态有"S"、"L"及近似钟型,峰值集中分布在0°～3°、15°～18°、24°～27°;全区坡度坡长因子均值为11.03,空间北大南小的分布差异明显。区域尺度的沟壑密度为0.66km/km~2,流域尺度沟壑密度为0.33～0.88km/km~2;坡谱信息熵与坡度坡长因子在一级区(R~2=0.949 4,P0.01)、二级区(R~2=0.960 3,P0.01)均具有显著的对数或幂函数关系。与沟壑密度在川渝山地丘陵区呈显著的指数关系(R~2=0.747 5,P0.05),在其他区域尺度虽存在显著的多项式函数关系,但相关度较低。研究结果可为紫色土区水土流失评价、土壤侵蚀预报提供科学依据。     

自然降雨条件下坡面侵蚀地表粗糙度的空间异质性

地表粗糙度是影响地表侵蚀的重要参数之一,也是土壤侵蚀研究的热点问题之一,研究自然降雨过程中砒砂岩区地表粗糙度的空间异质性,对其探索土壤侵蚀响应规律具有重要意义.以裸露砒砂岩为研究对象,采用地统计学和ArcGIS空间分析相结合的方法研究了坡面尺度次降雨过程下的地表粗糙度空间异质性特征.结果表明:地表粗糙度在次降雨过程中表...     

砒砂岩区水力侵蚀下坡面微地貌变化特征及过程研究

解决砒砂岩区坡面的产流产沙问题对黄河流域生态安全具有重要意义,选取砒砂岩裸露坡面为研究对象,在自然降雨条件下采用野外径流小区实测结合三维激光扫描技术,分析13次有效降雨过程砒砂岩坡面微地貌的变化过程及产流产沙特征.结果表明,径流小区内坡面土壤平均侵蚀深度为26 mm,侵蚀区占径流小区总面积的95.27％,单位面积上侵蚀...     

裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素

[目的]研究裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素,为科学指导植被建设,减轻入黄泥沙提供理论指导.[方法]以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域为研究对象,运用地统计学和灰色关联理论相结合的方法,研究裸露砒砂岩区小流域土壤侵蚀空间自相关特征及影响因素.[结果]①研究流域土壤侵蚀模数具有显著的空间自相关性(Z值为136....     

裸露砒砂岩区坡面侵蚀过程中地表粗糙度与水力侵蚀特征参数的关系

坡面地形起伏状况是影响土壤侵蚀状况的重要因素,深入了解地表粗糙度和产流产沙以及水动力参数之间的关系是研究坡面土壤侵蚀过程的基础.采用野外原位模拟冲刷试验,使用三维激光扫描仪结合ArcGIS提取地形因子参数,研究了裸露砒砂岩区坡面侵蚀过程中地表粗糙度与侵蚀特征参数的关系.结果表明:(1)冲刷强度的增大使得阻力特征参数逐渐...     

覆沙坡面水动力学参数与径流产沙的关系

坡面流水动学特征对阐明土壤侵蚀和坡面产沙机理均有重要意义,通过模拟降雨试验,定量研究了1.5 mm/min雨强下,不同覆沙厚度(0.5、1.0、1.5 cm)下坡面水动力学参数的时空分布特征及其与产流产沙的关系,以期揭示坡面水动力学参数的内在规律性。结果表明,坡面流的水动力学参数的时空分布呈波动趋势,与黄土坡面相比,雷诺数增加了0.39~1.03倍,佛罗德数增加了0.05~0.29倍,阻力系数增加了0.05~1.55倍;覆沙坡面在整个降雨过程中主要以层流—急流为主,细沟形成主要发生在产流后第10 min后,主要集中在1~10断面处(从坡底依次向上每1 m划分为一个断面);坡面产流和产沙速率与各水动力学参数均可用y=ax+b来描述,雷诺数Re和相对水深曼宁糙率n/h可以较好地表征覆沙坡面侵蚀产沙过程。此研究可为坡面侵蚀预报模型的构建提供科学依据。     

冲刷条件下裸露砒砂岩区坡面细沟微形态变化及其侵蚀特征

选择裸露砒砂岩坡面为研究对象,基于野外径流小区冲刷试验结合三维激光扫描技术,研究3种流量(60,100,200 L/h)与4个坡度(5°,10°,20°,30°)组合冲刷下砒砂岩区坡面细沟形态演变特征及径流侵蚀产沙机制。结果表明:坡面细沟在坡下最先发育,随着冲刷流量和坡面坡度的增大而向上延伸;细沟出现的时间随着坡度的增加而缩短;10°坡面上细沟的形态表现为"宽浅型",最大宽深比为0.038,20°坡面细沟的形态为"深窄型",最小宽深比为0.017;随着冲刷强度和坡度的增加,细沟宽深比变小,而细沟数量、细沟密度、细沟复杂度、细沟割裂度等指标均增大。坡度和冲刷强度共同影响着坡面产沙率变化,随着坡度和冲刷强度的提升坡面产沙率表现为先增后减的趋势。细沟宽深比与坡面产沙量呈现极显著负相关(-0.935,P0.01),细沟密度与细沟割裂度与产沙量呈显著正相关关系(0.888,0.944,P0.01)。     

W-OH材料对砒砂岩坡面土壤剥蚀率和微结构的影响

砒砂岩区是我国水土流失问题最严重的区域之一。为研究砒砂岩坡面土壤剥蚀率的影响因素及W-OH材料对其的改良效果,以内蒙古自治区准格尔旗地区砒砂岩为研究对象,采用模拟冲刷试验方法研究了冲刷流量(2,3,4 L/min)、坡度(5°,7.5°,10°)以及W-OH喷洒浓度(1%,2%,3%)对砒砂岩坡面土壤剥蚀率和微结构的影响。结果表明:(1)砒砂岩坡面剥蚀率沿坡面方向逐渐减小,且随着冲刷流量和坡度的增大而增大;(2)在流量、坡度固定条件下,随着W-OH溶液浓度的提高,砒砂岩坡面土壤剥蚀率改善效果越明显,坡面的抗蚀性能提升越高,当浓度超过2%时,对坡面固结效果较为明显;(3)SEM试验结果说明W-OH溶液可以对砒砂岩颗粒进行有效地包裹,从而防止水分侵蚀,提高坡面抗蚀性,这与溶液浓度和喷洒量关系密切,也与坡度和冲刷流量有一定相关性。研究结果将对W-OH用于砒砂岩坡面治理提供一定的理论支撑。     

模拟径流条件下覆沙黄土坡面产流产沙过程

基于可调控的放水冲刷试验,模拟风水复合侵蚀区典型覆沙黄土坡面,研究不同径流条件下覆沙黄土坡面产流产沙过程。通过室内放水冲刷试验,采用3个放水流量(5,10,15L/min)和5个覆沙厚度(0,5,15,25,35mm)研究覆沙黄土坡面产流产沙过程。结果表明:覆沙坡面能够延长产流时间,且随覆沙厚度的增大而延长,不同放水流量条件下5,15,25,35 mm覆沙坡面的产流时间较黄土坡面分别延迟了1.29~1.46倍,1.66~2.5倍,2.32~3.76倍和3.64~4.72倍;覆沙坡面相对黄土坡面其产沙贡献率大于产流贡献率,在相同放水流量条件下,覆沙坡面的径流总量是黄土坡面的1.05~1.8倍,而产沙总量是黄土坡面的1.6~7.5倍;覆沙坡面在不同放水流量条件下,产流0~5min内,覆沙坡面产流率增长速率明显高于黄土坡面,而在后25min覆沙坡面与黄土坡面的产流率增长速率基本一致;在整个产流阶段,覆沙坡面的产流率波动程度显著高于黄土坡面。随着放水流量的增大,覆沙坡面的初始产沙强度显著增加;但在同一放水流量前提下,随着覆沙厚度的增大初始产沙强度增强不显著。不同放水流量和不同覆沙厚度条件下坡面产沙强度总体上表现为先剧烈增大后降低然后逐步达到平稳状态,且覆沙坡面产沙强度的波动性明显活跃于黄土坡面。覆沙坡面能够破坏水流的稳定性,在一定程度上加剧了土壤侵蚀。     

间歇性降雨条件下辽西地区坡面细沟形态特征变化试验研究

风蚀和水蚀相互作用是我国北方半干旱地区水土流失的重要原因。以辽西地区风水蚀综合作用区为例,利用实验室试验的方式对辽西地区坡面细沟形态特征变化进行研究,获得了黄土坡面与覆沙黄土坡面在间歇性降雨条件下的细沟形态参数变化特征及其相关关系,结果表明:前两场降雨是黄土坡面细沟的快速形成阶段,而后续场次降雨是细沟稳定发育阶段;覆沙黄土坡面在第三场降雨后细沟发育基本稳定,其侵蚀程度要大于黄土坡面;黄土坡面和覆沙黄土坡面细沟的累计长度、平均宽度和平均沟深之间均呈现出较好的线性关系,属于一个相互耦合的协同作用系统。     

典型流域土壤侵蚀演变的高程、坡度空间差异比较

三峡库区腹地作为生态环境脆弱和土壤侵蚀敏感地区,其土壤侵蚀研究对库区生态建设具有重要意义。选取大宁河和梅溪河流域,借助GIS和RS技术,以1988,2000,2010,2015年遥感影像为数据源,结合实地调查,提取土壤侵蚀数据,通过土壤侵蚀强度综合指数、景观格局指数等研究方法,分析其不同高程、坡度带土壤侵蚀演变空间差异,探究土壤侵蚀防控的措施。结果表明:(1)从土壤侵蚀严重程度来看,2个流域最严重土壤侵蚀带及其演变趋势均具有较大的差异性。大宁河流域1 000~1 200m范围内的25°~35°坡度带最为严重,梅溪河流域则以800~1 000m范围内的25°~35°坡度带最为严重;(2)从土壤侵蚀演变程度来看,两流域土壤侵蚀演变程度快慢存在一定的差异性。大宁河流域以2 000 m高程带和35°坡度带演变最明显,200m和5°坡度带最不明显;梅溪河流域则以1 000~1 200m高程带和25°~35°坡度带演变速度最快,200m和5°坡度带最不明显;(3)从土壤侵蚀景观格局演变特征来看,在800~1 200m高程带和25°~35°坡度带,大宁河流域土壤侵蚀剧烈程度可能性大于梅溪河流域。以上研究结果,为后续对两流域800~1 200m高程带不同坡度、25°~35°坡度带不同高程的土壤侵蚀空间分布规律以及主控自然因子与土壤侵蚀的相互关系等科学问题的研究奠定了基础。