褐土和棕壤坡耕地细沟侵蚀过程及侵蚀产沙特征

为揭示辽西低山丘陵区主要土壤类型褐土、棕壤坡耕地细沟侵蚀产流产沙变化规律,以期为该地区土壤侵蚀预测预报提供一定理论依据,利用人工模拟降雨系统在坡度为10°和15°、降雨强度为40,60,80 mm/h条件下分析褐土和棕壤2种土壤细沟侵蚀产沙过程,结果表明:褐土在坡度为10°和15°,径流量均随雨强的增加而增大,在坡度为15°雨强为80 mm/h降雨过程中出现最大值,而含沙量变化相反,大体呈现出随着雨强的增加而降低的特征,在坡度为15°时,3种降雨强度在降雨末期均集中在0.05 g/mL;棕壤在10°和15°径流量与含沙量变化无明显规律;2种土壤总体水沙关系表现出褐土总径流量大于棕壤,而总侵蚀量表现为小于棕壤;棕壤更易发生细沟侵蚀。     

褐土与棕壤坡耕地细沟侵蚀发生的阶段性水沙变化

为深入探究辽西低山丘陵区坡耕地土壤侵蚀机理,以该区的典型土壤类型褐土和棕壤为研究对象,采用室内人工降雨模拟试验,研究3种坡度(5°,10°,15°)和3种降雨强度(40,60,80 mm/h)下细沟侵蚀发生的阶段性水沙变化过程。结果表明:褐土与棕壤坡面侵蚀过程可划分为3个阶段,即细沟侵蚀之前阶段、跌坎发育阶段和细沟侵蚀快速发育阶段;细沟侵蚀之前的面蚀阶段,同一坡度条件下,褐土与棕壤随雨强的增加,坡面流速呈增大趋势,而在同一雨强条件下,坡度对流速的影响并无明显规律;细沟侵蚀阶段,当坡度一定条件下,褐土与棕壤细沟内、细沟间的流速随雨强的增加而增大,当雨强一定时,褐土与棕壤随坡度的增加细沟间流速增加;细沟侵蚀阶段流速表现为细沟内流速坡面流速细沟间流速;细沟侵蚀快速发育阶段2种土壤产生的径流量占总径流量的80%以上,土壤侵蚀量占总侵蚀量均在70%以上,且棕壤对总体侵蚀量的贡献更稳定,更易发生细沟侵蚀。整场降雨的侵蚀方式是面蚀向细沟侵蚀的转变,坡面一旦发生侵蚀,细沟侵蚀对坡面总侵蚀的贡献更大。     

沂蒙山区坡面侵蚀过程

通过组合不同降雨强度、坡度的室内模拟降雨试验,研究沂蒙山区坡面侵蚀过程。结果表明：坡面产流时间随降雨强度、坡度的增加而提前,降雨强度对产流时间的影响较大;径流速度与降雨强度、坡度正相关,降雨强度对径流速度的影响相对坡度较弱,褐土表面径流速度大于棕壤;坡面径流量随降雨强度增大而增大,随坡度的增大而减少;土壤侵蚀率与总侵蚀量皆随降雨强度、坡度的增大而增大,但波动规律不同,细沟侵蚀使土壤侵蚀率急剧增加。对于棕壤,小降雨强度时,坡度是影响侵蚀率的主导因子,大降雨强度时,主导作用被降雨强度替代;对于褐土,侵蚀率的大小主要受控于降雨强度。在相同试验条件下,棕壤的侵蚀率、总侵蚀量要大于褐土,说明棕壤抗侵蚀能力小于褐土。     

不同雨强与坡度对沂蒙山区典型土壤坡面侵蚀产沙的影响

通过室内人工模拟降雨试验研究降雨强度、坡度两因素与沂蒙山区典型土壤坡面产沙的关系。结果表明:土壤侵蚀量随雨强、坡度的增大而增加,但增加幅度不同。降雨强度、坡度的增大会加速坡面细沟的出现及其演变,且细沟的产生会引起产沙率急剧增加,并表现出一定的波动性。对于棕壤,小雨强时,坡面变化是影响坡面侵蚀产沙的主要因素,当雨强逐渐增大时,雨强对侵蚀产沙的影响逐渐超过坡度。对于褐土,雨强一直是影响坡面侵蚀产沙过程的主导因子。在相同雨强、坡度条件下,棕壤坡面的产沙率、土壤侵蚀量始终要高于褐土。     

地表砾石对降雨径流及土壤侵蚀的影响

山区土壤表层常有大量砾石覆盖,地表砾石覆盖会对降雨入渗产生影响,从而影响径流和土壤侵蚀。利用人工降雨试验来评价北京山区普通褐土上不同砾石覆盖度对径流和土壤侵蚀的影响。试验降雨强度为30,67,92mm/h,土盘(1m×0.5m)坡度为20°,砾石覆盖度为0,5%,10%,20%,40%和60%。研究结果表明:对试验土壤,径流量随砾石覆盖度增加呈线性减小。水流流速和土壤侵蚀量随砾石覆盖度的增加呈负指数递减。降雨强度对径流量和土壤侵蚀量与砾石覆盖度之间的关系不存在影响。研究结果可为北京山区的土壤侵蚀预报提供数据基础。     

WEPP模型在东北黑土区的适用性评价--以坡度和水保措施为例

基于黑龙江省宾县试验站2008年气象观测数据和野外径流小区监测资料,利用WEPP模型估算东北黑土区次降雨径流量和土壤流失量,并通过与实测资料对比,评价WEPP模型的适用性.结果表明,在3°,5°,8°这3个坡度条件下,WEPP模型对次降雨径流量模拟的Nash-Sutcliffe有效性系数ME分别为0.47,0.03和-5.9,对次降雨土壤侵蚀量模拟的Nash-Sutcliffe有效性系数ME分别为0.58,0.72和0.60,说明WEPP模型对次降雨坡面径流量的模拟效果较差,而对次降雨坡面土壤侵蚀量模拟效果较好.WEPP模型对次降雨的径流量和土壤流失量的模拟显示,WEPP模型对坡度变化反应敏感.WEPP模型对大豆、稗草、苜蓿和苗期榆树次降雨径流量模拟有效性系数ME分别为0.81,0.71和0.83,0.94,对次降雨土壤流失量的模拟有效性系数ME分别为0.81,0.71和0.83,0.94,表明WEPP对大豆地和苜蓿地的模拟效果好于稗草和苗期榆树,且其好于不同坡度条件下裸地的模拟结果.WEPP模型可以模拟不同水保措施条件下的次降雨径流量和土壤侵蚀量,也可以模拟不同坡度条件下裸地的次降雨土壤侵蚀量,但是不适合模拟不同坡度条件下裸地的次降雨径流量.     

模拟降雨条件下3种类型土壤氮磷钾养分流失量的比较

通过模拟降雨试验方法,研究比较了褐土、棕壤与红壤氮磷钾养分流失量。结果表明:在模拟降雨条件下,3种类型土壤中褐土径流量及产沙量最小,红壤最大;土壤全氮、有效磷、速效钾养分随径流流失量占到流失总量的77.27%~99.79%,径流是土壤养分流失的主要驱动力;红壤全氮、有效磷、速效钾养分流失总量最大,褐土最小,棕壤与褐土相比高出4.70%~41.01%,比红壤减少0.30%~17.69%。土壤类型及性质不同使土壤养分流失量存在根本差异,有效地改良土壤,控制及减少径流与泥沙流失是防治土壤养分流失的关键。     

辽西地区农耕坡地土壤侵蚀影响因素及相关关系

为探讨辽西地区坡耕地土壤侵蚀规律,减少和防止水土流失的发生,2006—2010年采用径流小区定位观测天然降雨条件下坡耕地土壤侵蚀影响因素及相关关系。结果表明,随着坡度的增大,径流量和侵蚀量随之增加,并且对侵蚀量的影响大于对径流量的影响;谷子的保水护土效果优于甘薯;不同土地利用方式下土壤侵蚀量为天然荒坡地农耕地裸坡地;丰水年及7月份农耕地土壤侵蚀较严重;降雨因子中降雨量和最大30min雨强(I30)对侵蚀量和径流量影响较大,且随坡度的增大,二者对侵蚀量的影响增大,但对径流量的影响增加不明显。高雨强下,累积径流量与侵蚀量显著正相关,中低雨强下,二者关系不明显。随着坡度的增大,径流对土壤侵蚀影响增加。     

降雨侵蚀因子和植被类型及覆盖度对坡耕地土壤侵蚀的影响

为探讨降雨和植被对辽西褐土区农耕坡地土壤侵蚀的影响,2006-2010年采用坡面径流小区观测法研究了天然降雨条件下降雨侵蚀因子、植被覆盖度、植被类型对坡耕地地表径流量、土壤侵蚀量的影响。设5°和10°两个坡度水平,以甘薯和谷子为供试作物,2006-2007年对照区为天然荒草地,2008-2010年为裸坡地。结果表明,甘薯地径流量和侵蚀量与降雨量(R)、最大30 min雨强(I_(30))、R×I(平均雨强)、R×I_(30)正相关显著(P0.05);裸坡地径流量与R、R×I_(30)正相关显著(P0.05),侵蚀量与I_(30)、R×I_(30)正相关显著(P0.05),与降雨量相关不显著(P0.05)。甘薯地和裸坡地的径流量和侵蚀量与平均降雨强度正相关均不显著(P0.05)。回归分析表明,降雨量主要影响径流量,最大30 min雨强主要影响侵蚀量。中、高雨强下,侵蚀量与径流量显著正相关(P0.01)。甘薯地径流量和侵蚀量与植被覆盖度呈显著负指数关系(P0.05)。5°坡耕地,不同植被类型侵蚀量为甘薯地荒草地谷子地;10°坡耕地,荒草地侵蚀量总体最少。多元回归分析表明,对土壤侵蚀的影响为地表径流降雨侵蚀力(R×I_(30))植被覆盖度。通过连续5 a坡面径流小区观测,初步探明降雨和植被对辽西褐土区农耕坡地土壤侵蚀的影响,可为该区坡耕地土壤侵蚀的有效防治提供一定的理论依据和技术支撑。     

施磷肥对土壤中Ca2+吸持特征的影响

以辽宁省典型耕地土壤(棕壤和褐土)为研究对象,在研究土壤Ca2+释放和Ca2+等温吸持的基础上,系统研究不同pH条件下施磷肥对土壤Ca2+吸持特征的影响。结果表明:棕壤和褐土中Ca2+在2h左右为快速释放阶段,Ca2+的释放量为褐土>棕壤,而释放率为褐土<棕壤。褐土对Ca2+的吸持能力要大于棕壤;随电解质溶液pH值增加,磷肥的添加明显增加了Ca2+的沉淀量;当加磷肥量相同时,加入PO34-后Ca2+的沉淀量高于HPO24-;随加磷肥量增加,加入PO34-或HPO24-与Ca2+形成的沉淀量均增加。随着电解质溶液pH值的升高,土壤对Ca2+的吸持量增加,但与对照相比增加的倍数下降。pH值对土壤吸持Ca2+的影响为棕壤>褐土,添加HPO24->添加PO34-。     

雨型对华北土石山区坡面土壤侵蚀的影响

为研究雨型对华北土石山区坡面土壤侵蚀的影响,通过室内人工模拟降雨试验,以华北土石山区主要土壤类型黄土性褐土和石灰性褐土为研究对象,设计次降雨中平均降雨强度和降雨量相同的3种不同降雨类型(均匀型、增加型、减弱型对应的降雨强度组合分别为60,30～60～90,90～60～30 mm/h),分析不同雨型下华北土石山区坡面产流产沙的变化规律。结果表明:(1)不同雨型的产流时间与起始阶段降雨强度呈负相关,增加型降雨的坡面产流时间最长,且分别为均匀型和减弱型的1.98,4.15倍;减弱型降雨的总径流量和总侵蚀量最大,而均匀型降雨的最小,减弱型降雨的总径流量是均匀型和增加型降雨的1.05～1.12倍,总侵蚀量分别是增加型和均匀型的1.22,1.78倍。(2)在不同雨型下,同一降雨强度出现在不同降雨阶段,使得坡面产流产沙的过程不同。(3)同一降雨强度出现在雨型起始阶段的径流量和贡献率与结束阶段相比偏小。次降雨起始阶段的强度为30 mm/h时,黄土性褐土的侵蚀量和贡献率大于其在结束阶段的侵蚀量和贡献率,而石灰性褐土与之相反。     

碳酸氢铵和尿素在山东省主要土壤类型上的氨挥发特性研究

采用全程密闭通气法研究了山东省四种主要土壤类型 (棕壤 ,褐土 ,潮土和砂姜黑土 ) ,尿素和碳酸氢铵表施后的氨挥发特点。结果表明 :碳酸氢铵初始的氨挥发强度大于尿素 ,而氨挥发总量小于尿素 ,尿素在四种类型土壤上铵挥发强度次序为 :褐土 >潮土≈砂姜黑 >棕壤 ,氨挥发总量次序为 :褐土 >潮土≈砂姜黑土 >棕壤 ;碳酸氨氢在四种类型土壤上氨挥发强度次序为 :褐土 >潮土≈砂姜黑土 >棕壤 ,挥发总量次序为 :褐土 >棕壤 >潮土≈砂姜黑土。影响氨挥发的因素主要有 :氮素形态 ,土壤 pH、CEC、粘粒含量和粘土矿物类型、有机质含量等 ,但在不同土壤中其影响的主导因素又有较大差异。     

降雨类型对褐土横垄坡面土壤侵蚀过程的影响

雨型是影响土壤侵蚀过程的重要因子之一,而影响效应与耕作措施密切相关。目前,雨型对横垄坡面土壤侵蚀过程的影响机制尚不清楚。该文以褐土横垄坡面为研究对象,设计了平均雨强和降雨量相同的4种雨型(增加、减弱、增加-减弱和减弱-增加型),采用可同时调节垄向和坡面坡度的土槽进行模拟降雨,研究各个雨型下不同侵蚀阶段的产流产沙特征。结果表明:雨型间的径流量和侵蚀量在细沟间和细沟侵蚀阶段均差异显著,且差异在细沟阶段体现的更为明显。雨型间径流量的大小顺序为增加-减弱型减弱型减弱-增加型增加型,侵蚀量则为增加-减弱型减弱-增加型减弱型增加型。给定雨强下(30、60或90 mm/h),径流量、径流贡献率和侵蚀量贡献率均随降雨过程中雨强发生时序的延迟而增加,而单位径流侵蚀量呈相反趋势;雨型间给定雨强同一发生时序下的径流量和侵蚀量及其它们对总径流量和总侵蚀量的贡献率均差异显著。4种雨型下,幂函数均能很好的描述细沟间和细沟侵蚀阶段内产沙率与径流率间的关系,且方程中的指数均低于2,但雨型间幂函数方程中的指数存在明显差异。以上研究结果有助于深入理解褐土垄作系统下的土壤侵蚀机理,并为横坡垄作的合理利用提供科学指导。     

江淮丘陵区土壤侵蚀分布与环境因子的关系

[目的]掌握江淮丘陵区土壤侵蚀分布及其与土地利用类型、坡度、植被、土壤类型等环境因子的关系,为确定水土保持重点区域,开展水土保持规划、制定有针对性的水土流失防治措施提供依据。[方法]以淮河流域江淮丘陵区为研究区,以2015年15m分辨率的Landsat 8影像为基础信息源,基于"3S"技术平台,采用综合评判法和实地调查验证相结合的研究方法,开展土壤侵蚀空间分布及其与土地利用类型、植被、坡度、土壤类型等环境因子关系的研究。[结果](1)江淮丘陵区水土流失面积为1 409.60km2,约占总面积的10.20%,侵蚀强度以轻度侵蚀为主,局部以中度侵蚀为主。(2)不同土地利用类型下,土壤侵蚀主要发生在下垫面起伏度较大、条件较为恶劣的坡耕地,以及坡度相对较大、植被盖度较差的林地和荒草坡中;不同坡度下,主要发生在5°~15°的山区与平原的交界带;不同植被覆盖度下,主要发生在45%~75%的地区;不同土壤类型下,主要发生在暗色土、水稻土以及黄棕壤等土壤类型中。[结论]土地利用类型、坡度、植被、土壤类型等环境因子与淮河流域江淮丘陵区土壤侵蚀分布关系紧密,坡耕地、坡度起伏较大、植被覆盖较低、土壤抗蚀性较差等下垫面更容易发生土壤侵蚀。     

基于RUSLE的引黄入晋北干线沿线地区土壤侵蚀定量研究

[目的]分析引黄入晋北干线沿线地区土壤侵蚀时空分布特征及其主控因子,为当地水土保持和生态环境建设提供科学的理论依据。[方法]以引黄入晋北干线沿线地区为研究区,基于GIS和RS技术,利用2005,2010,2015年3期Landsat遥感影像,DEM,LUCC,月降水资料,计算土壤侵蚀模数,并分析研究区土壤侵蚀强度的时空变化特征及与主控因子间的关系。[结果]2005,2015年为轻度侵蚀,2010年为中度侵蚀,从2005—2010年土壤侵蚀模数增长80.91%,2010—2015年土壤侵蚀模数降低47.87%,呈先增后减,总体减小的趋势;以北干线为界,界线两侧土壤侵蚀差异显著,朔州市辖区的土壤侵蚀面积和土壤侵蚀量最大。R因子与土壤侵蚀呈正相关,当土壤类型为栗褐土,坡度为8°~15°,土地利用类型为耕地时土壤侵蚀面积最大,当坡度大于25°,土地利用类型为草地和林地时土壤侵蚀量最高。[结论]引黄入晋北干线的施工加剧了沿线地区土壤侵蚀,降雨、土壤类型、坡度、土地利用类型作为主控因子与该地的土壤侵蚀分布联系紧密。因此应确定水土保持重点区域,有针对性地制定水土流失防治措施,改善生态环境。     

红壤坡地不同生态模式水土流失规律的研究

在 8～ 15°的红壤坡地上 ,对水土流失作了 14年的定位观察。结果表明 :水土流失与土壤坡度和植被覆盖度密切相关。红壤坡地一经开发利用 ,径流量就成倍地减少 ;而侵蚀量在开始的头 2年成倍增加 ,第 3年后趋于稳定。土壤侵蚀量与坡度呈极显著的对数正相关 ,坡度每增加 1°,土壤侵蚀量递增约 12 0 t/ (km2·a) ;土壤侵蚀量与植被覆盖度呈显著的负指数相关 ,当植被覆盖度 >6 0 %时 ,土壤侵蚀量在 2 0 0 t/ (km2 · a)以下 ;土壤侵蚀量与耕种方式密切相关 ,等高耕种的侵蚀量仅为顺坡耕种的 1/ 6。应用土壤肥力平衡观点 ,提出了 Q2 红色粘土母质发育的红壤侵蚀允许指标为 <30 0 t/ (km2· a) ,为红壤坡地水土流失的防治和农业可持续发展提供了理论依据     

宁南黄土高原坡面土壤侵蚀与影响因子研究

通过对宁南黄土高原不同坡度、不同土地利用模式,坡面土壤侵蚀特征及相关影响因素进行分析,结果表明:不同土地利用方式下,土壤侵蚀量和径流量随坡度增加而增加,土壤侵蚀峰值均出现在6月,6月的径流量和泥沙量平均可达全年的29.42% 、39.95%.土壤侵蚀量以农作利用方式最高,在14°30″下土壤侵蚀量是9°的4.05倍,自然荒坡土壤侵蚀量最低,只有农地利用模式的34.41%.相同坡度条件下,土壤侵蚀量表现为农地＞苜蓿+沙打旺＞小冠花＞自然荒坡,但径流量和泥沙量的变化特征不一致.影响坡面土壤侵蚀的主要因子有次降雨量、雨强、降雨动能和降雨侵蚀力.各因子年间呈波形变动,以雨强和降雨侵蚀力变异幅度最大,可达35.79%～75.86%,次降雨量和降雨动能变异较小,只有25.72%～31.24%.降雨侵蚀力(R)呈单峰型分布,R(EI30)可以描述区域降雨侵蚀特征.在不同土地利用方式下,降雨侵蚀力和径流量、泥沙量之间没有明显相关,而径流量和泥沙量有一定的相关关系.     

N-丁基硫代磷酰三胺对淹水土壤脲酶动力学特征的影响

研究了淹水状态下脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)对东北4种典型土壤(黑土、白浆土、棕壤、褐土)脲酶动力学参数的影响。结果表明,NBPT对土壤脲酶动力学参数的作用程度受土壤类型、培养时间及其交互作用的显著影响。与对照相比,NBPT使土壤脲酶米氏常数(Km)增加,最大反应速率(Vmax)和Vmax/Km降低,表明NBPT对土壤脲酶的作用机理属于典型的混合型抑制。随培养时间延长,土壤脲酶Km降低,Vmax和Vmax/Km升高,表明NBPT对脲酶的抑制效力逐渐减弱。黑土、白浆土脲酶Km值小于棕壤和褐土,而Vmax则大于棕壤和褐土,表明土壤肥力水平能够影响土壤脲酶的动力学参数。相关分析表明,土壤脲酶Km与粘粒和粉粒含量呈显著正相关关系,与pH值呈显著负相关关系;而Vmax和Vmax/Km的相关性则正好与此相反。     

济南市土壤侵蚀潜在危险度分级及侵蚀背景的空间分析

在估算土壤侵蚀量、编制土层厚度图和土壤容重图的基础上,利用地理信息系统的空间分析功能估算土壤的抗蚀年限,从而有效地实现对济南市山丘区土壤侵蚀危险度的分级;借助GIS方法,通过分析不同坡度、不同坡向、不同地貌类型以及不同土地利用类型等背景条件下的土壤侵蚀潜在危险度状况,探讨土壤侵蚀潜在危险度的空间分布特点。     

石油污染物对山东省三种类型土壤微生物种群及土壤酶活性的影响

利用胜利油田开采区的含油污泥,对山东省三种主要类型的土壤混入不同含量的含油污泥后造成的微生态变化进行了试验研究,从土壤微生物种群数量和土壤酶活性的角度评价了含油污泥对土壤生态系统的影响。结果表明三种不同类型的土壤,其微生物区系和部分土壤酶活性受不同含量的石油污染物影响程度不同。其中棕壤的微生物区系受土壤总石油烃TPH(Total petroleum hydrocarbon)的变化影响较小,对石油烃造成的微生态影响的修复能力较强,可以作为植物修复石油污染土壤的首要选择土壤类型。石油烃含量对三大类微生物类群变化的影响,以放线菌最为显著,当土壤石油烃含量为500mgkg-1时,潮土、褐土和棕壤的放线菌总数分别下降了80%、85%和89%,石油烃含量对褐土和棕壤真菌数量的影响较小。三种类型土壤淀粉酶和脲酶酶活性随石油烃含量的变化表明,潮土和褐土的淀粉酶酶活性受石油烃含量影响显著,可以作为这两类土壤石油污染程度的敏感生化指标。