高分子聚合物对土壤物理及坡面产流产沙特征的影响

 为研究高分子聚合物对土壤改良和防治水土流失的作用,选择聚丙烯酸、聚乙烯醇、脲醛树脂3种高分子聚合物,通过室内试验和人工模拟降雨试验,以不同浓度施入土壤,观察其对土壤物理及坡面产流产沙特性的影响。结果表明:1)3种高分子聚合物均是较好的土壤结构改良剂,经聚合物处理后的土壤水稳性团粒含量平均增加17.27%,渗透性能提高41.81%,密度减小11.18%,土壤持水能力较对照提高2.8倍。2)坡地喷施上述高分子聚合物能显著推迟产流时间,降低产流速度,与对照相比,施加聚合物的坡地减少径流量42.05%、土壤侵蚀量58%以上。3)根据其对土壤改良、减流减沙、防治土壤侵蚀效果的影响,确定3种高分子聚合物最佳施用浓度范围分别为116～145mL/m2,36～40 g/m2,180.0～240.0mL/m2,其中聚丙烯酸为作用效果最显著的高分子聚合物。上述3种高分子聚合物在改良土壤,防治水土流失方面有广泛的应用前景,今后还需对其效果持续性、最佳施用量等进一步研究。     

2种高分子保水材料对土壤持水能力的影响

采用离心机法,研究聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺2种高分子化合物在5种使用浓度（占干土质量0、0．01％、0．08％、0．2％与1％）的条件下对3种土壤（砂土、壤土、黏土）持水能力的影响。结果表明：3种土壤在0．01—1．5MPa水吸力时,持水能力随着2种高分子材料用量的增加而增加,砂土的作用效果较壤土、黏土更显著;2种高分子材料与土壤质量比控制在8／10000～2／1000范围内其作用效果较好,该用量条件下高分子吸持水分平均可释放83．7％供植物吸收利用。2种高分子材料对土壤持水能力的作用效果基本相同。     

高分子聚合物防治坡地土壤侵蚀模拟试验研究

通过人工模拟降雨试验，研究了坡面施加不同浓度的聚丙烯酸、聚乙烯醇、脲醛树脂3种聚合物对防治土壤侵蚀的效果。结果表明：高分子聚合物能推迟坡面产流时间、降低产流速率；与对照坡面相比，径流量减少42.05%、土壤侵蚀量减少58%以上；试验确定了3种聚合物有效施用浓度范围分别为：116～145 mL/m²，36～40 g/m²，180.0～240.0 mL/m²，并筛选出聚丙烯酸为综合作用效果最佳的高分子聚合物。上述3种高分子聚合物在防治水土流失方面有广泛的应用前景，今后还需对其效果持续性、最佳施用量等进一步研究。     

聚丙烯酰胺对土壤物理性质的影响

以不同剂型、不同浓度对土壤施入聚丙烯酸胺,探讨其对土壤物理性质的影响,试验结果表明:土壤经聚丙烯酸胺处理后一般沉降系数增大9%,分散系数减少7%～及9%,结构系数增大3%～8%,水稳性团粒含量增加30%～50%,结构性能增强3%～8%,土壤渗透性能增大32%。这些指标证明该材料是较好的土壤结构改良剂之一,对防治土壤侵蚀起重要作用。     

河岸带耕地降雨径流产流特征分析

在孟津黄河漫滩的河岸带上开展了野外定位观测,研究了自然降雨情况下,河岸林地转变成农耕地前后降雨地表径流产流的污染特征。结果表明,河岸滩区具有较强的土壤人渗能力,径流产流的次降雨量临界值为20mm;滩区径流系数相对偏小：耕地平均3．5％,林地平均2．0％;在耕地开垦初期,由于雨滴的直接溅蚀,表土存在“板结”现象,径流系数增加较为明显。河岸滩区的降雨径流呈弱碱性（pH=8．0—9．5）,且盐分含量偏高;耕地径流和林地径流水质的差异表现在耕地径流具有较低的高锰酸盐指数和总氮含量;由于耕地的径流产生量明显大于林地,耕地径流的污染物（土壤颗粒物、有机物、总氮和总磷）产生总量约是林地径流的1．5-3．0倍。土壤翻动后的首次降雨通常会引起耕地较平时5—10倍的土壤颗粒物和总磷流失。林改耕后,径流颗粒物和总磷含量较参照耕地平均增加3倍,成为滨河漫滩农田开垦初期的应首要控制的污染物。河岸滩区在河岸缓冲、屏障和面源污染物削减方面具有重要的水文生态功能,因此在河岸滩区的开发进程中,应注重加强对原生河岸带的生态保护与管理。     

植被覆盖条件下纳米碳对黄土坡面养分流失调控的试验研究

将纳米材料应用于坡面养分流失调控对减少黄土坡面养分流失等有着重要意义。基于神木六道沟流域上的坡面人工模拟降雨试验,分析了不同纳米碳含量(质量百分比分别为0%,0.1%,0.5%,0.7%,1.0%)对黄土坡面养分迁移过程的影响。结果表明:(1)同一作物的小区添加不同纳米碳含量对养分流失影响不明显;5种下垫面条件下,养分流失量均呈随纳米碳含量增加而降低的趋势,其中纳米碳含量为0.5%及0.7%对降低径流养分流失量的效果最好。不同纳米碳含量条件下,径流中的养分流失量从小到大为:空地玉米柠条绿豆苜蓿。(2)人工模拟降雨条件下,土壤表层养分在0—5cm内均有明显减少。而大于5cm深度的土壤中的养分值在降雨后有所增加,但随着深度增大养分增加量减少,而且添加不同浓度纳米碳导致养分值减少的速率不同。(3)不同纳米碳含量下与不同植被覆盖下径流中各离子的养分流失调控效果评价是径流中不同离子的平均浓度与平均流失率均随纳米碳含量的增加而减小,规律性较为明显。     

高聚物对黄绵土的改良研究

研究了聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠和淀粉—丙烯酸钠接枝共聚物3种聚合物对黄绵土土壤结构、土壤流失量及保水性的影响。实验表明,PAM和PAS能显著增加土壤水稳性团粒结构,减少流失量并提高保水效果,且改良效果随聚合物含量增大而增强;而St-AS对黄绵土团粒结构改良和抗蚀性的作用不显著,但保水效果最好。     

保护性耕作对地表径流及土壤侵蚀的影响

采用人工模拟降雨方法对陇中黄土高原连续实施5a的4种耕作措施：传统耕作（T），传统耕作结合秸秆还田（TS），免耕（NT），免耕加秸秆覆盖（NTS）下豌豆地收获后的径流起始时间、径流量、土壤侵蚀量进行了研究。结果表明，在降雨强度为85mm／h的条件下，NTS可以延缓径流，减小径流强度。与NT，TS，T这3种处理比较，NTS的径流量分别降低了2．4％，12．1％，34．7％。入渗量分别增加了2．7％，13．6％，38．6％。径流出现时间分别延迟1．17，0．83，3．83min。土壤侵蚀量减少了0．3％，17．7％，62．4％。可见，免耕秸秆覆盖的水土保持效应最为明显，传统耕作的方式极易发生土壤侵蚀。     

耕作对坡耕地水土流失和冬小麦产量的影响

在模拟降雨和自然降雨条件下研究长期（6年）定位耕作措施对豫西早区坡耕地水分保持、土壤流失以及冬小麦产量的影响。耕作措施包括少耕、免耕覆盖、深松覆盖和常规耕作。田间模拟降雨试验用来测定不同耕作措施对径流和土壤流失的影响，自然降雨小区主要用来验证模拟试验结果，同时测定不同耕作措施对冬小麦产量的影响。模拟试验结果表明：不同耕作措施下的土壤饱和导水率没有明显差异，雨前土壤含水量和降雨强度均显著影响地表径流。在试验条件下，免耕覆盖处理未产生径流和土壤流失，水土保持效果最好。与常规耕作比较，深松覆盖处理分别减少径流和土壤流失50％和90％。尽管少耕可以有效降低土壤流失，但其产生的径流量和常规耕作相近。在自然降雨条件下，免耕覆盖和深松覆盖的水土保持效果从第3年开始显著。深松覆盖在任何年型均能够显著提高冬小麦的产量。相比较常规耕作，深松覆盖平均增产9．4％。免耕覆盖除丰水年也能显著提高冬小麦产量．但增产效果不如深松覆盖显著。少耕无明显增产效果。由于产量对农民来说是评判一个耕作措施效果的重要依据，同时考虑到深松覆盖显著的水土保持效果，我们认为深松覆盖是适合当地早作农业的一个有效耕作措施。     

土壤初始含水率和降雨强度对黏黄土入渗性能的影响

为研究初始含水率和降雨强度对土壤入渗性能的影响,采用径流-入流-出流法和双环入渗法测量比较,采用不同降雨强度（20、40和60mm／h）和3种土壤含水率（2．60％、10．4％和19．5％）进行试验比较。结果表明：土壤入渗性能随着降雨强度的增加而降低,随着初始含水率的增加而降低;双环法测量的土壤初始入渗率随着含水率增加而增加,稳定入渗率则随着含水率的增加而降低。同时,通过Kostiakov、Horton和Philip入渗模型对试验结果进行回归分析,径流-入流-出流法测量结果均优于双环法测量结果,而且Horton入渗模型回归结果优于其他人渗模型。     

植被对遂宁组母质土壤侵蚀影响的研究

通过试验和调查,研究了油房坡母质侵蚀劣地试验场植被状况改变对土壤理化特性的影响以及土壤侵蚀的演变过程.结果表明,地面林草植被稀少或耕垦后,土壤性状变得极差,抗冲性能弱,侵蚀强烈.一旦植被增加,土壤侵蚀即减弱.土壤剖面发育和侵蚀的强弱取决于植被的覆盖状况,降雨、地形、土壤等自然因素对母质土壤侵蚀的影响,在很大程度上取决于植被因素.     

基于土壤侵蚀时空演变的县域生态承载力评价

[目的]探究土地类型变化背景下土壤侵蚀和生态承载力的时空演变及相关关系,对提高生态承载力水平、优化土地利用结构和水土保持措施配置具有重要意义。[方法]以江西省宁都县为研究区域,基于自然资源和社会经济数据,运用InVEST模型与空间主成分方法,分析了土壤侵蚀变化对生态承载力的影响。[结果](1)宁都县主要土地利用类型为林地、耕地和草地,9年来土壤侵蚀程度2010年>2015年>2018年,分别为597.42,591.29,583.51 t/(km²·a),侵蚀类型以微度为主,在中部、西北部和东南部等地区,建设用地和耕地土壤侵蚀程度严重。(2)宁都县生态承载力西南低、东北高,9年来生态承载力整体上略有好转;三期土壤侵蚀程度严重的区域,生态承载力水平低。(3) 2010—2018年,宁都县开展规模化整地,使林地、荒地(未利用地)转为园地、耕地,增加了土地覆被度,加之降雨量减小,径流冲刷减弱,侵蚀模数大幅降低,分别减少了178.19,876.32,2 205.07 t/(km²·a),其他土地利用类型侵蚀模数变化较小,总体来看土壤侵蚀模数...     

沱江流域土壤侵蚀动态变化及驱动力分析

为了解沱江流域土壤侵蚀的动态演变规律及驱动机制,以沱江流域为研究区,基于GIS和RS技术,运用RUSLE模型测评流域2000—2018年的土壤侵蚀,对其时空动态演变规律进行了探索分析,并结合海拔、坡度、植被覆盖度、地形地貌、土地、降雨、GDP、人口等影响因子,借助地理探测器对其土壤侵蚀进行了定量归因研究。结果表明:(1)沱江流域土壤侵蚀以微度侵蚀为主,主要分布于低矮的平原和坡耕地地区;2000—2018年,微度侵蚀等级比例随时间在逐渐增大,2018年相比2000年增加了7.03%,剧烈侵蚀等级比例随时间在逐渐减小,2018年相比2000年减小了2.00%。(2)以2010年为分界点,2000—2010年和2010—2018年土壤侵蚀等级微度的变化稳定率都大于75%,两个时间段内土壤侵蚀强度等级降低的范围均大于侵蚀等级升高的范围。(3)地理探测器结果表明,不同影响因子对土壤侵蚀的解释力具有差异性,解释力最强的为坡度,达到48.32%,因子间交互作用均能增强对土壤侵蚀的解释力,坡度与土地利用、坡度与降雨量的交互最为显著,交互作用解释力分别达到61.58%,52.32%,风险探测表明坡度大于...     

基于GIS的太原市土壤侵蚀定量研究

基于GIS和RS技术,采用修正版的通用土壤流失方程(RUSLE),在对区域土壤侵蚀影响因子进行分析的基础上,对太原市土壤侵蚀进行定量研究,并根据土壤侵蚀强度进行了分级。结果表明,太原市土壤侵蚀以微度和轻度所占比例最大,主要分布在中南部的林地,以及东部和南部的以梯田为代表的耕地地带(坡耕地除外),约占市区总面积的1/2以上。土壤侵蚀较严重的地带主要分布在北部以及边缘地带。其中,荒草地、裸岩石砾地等未利用地的侵蚀强度最大,其次是建设用地、水体和耕地,林地的侵蚀强度最小。总体上看,太原市大部分地区的土壤侵蚀程度相对较低,土地利用状况相对较为合理,但亦有一部分地区的土壤侵蚀较为严重,尽管所占面积较小,但不可忽视。     

喀斯特山区土地利用变化与土壤侵蚀耦合关系研究——以毕节试验区为例

利用RS与GIS技术,提取地类、坡度和植被等3个因子的数据信息,模拟1990—2010年毕节试验区的土地利用过程和土壤侵蚀变化过程,并运用叠置分析和转移矩阵分析的方法,分析了土地利用变化过程中土壤侵蚀的响应特征,揭示土地利用变化及土壤侵蚀变化的关系。结果表明:毕节试验区土地以林地、耕地、草地为主,耕地面积不断减少,林地和建设用地面积不断增加;土壤侵蚀以轻度、中度侵蚀为主,整体呈现改善的趋势,尤其是退耕还林后,土壤侵蚀的面积与强度均不断降低;土地利用变化与土壤侵蚀具有密切的联系,耕地是土壤侵蚀发生的主要土地类型,耕地的减少与土壤侵蚀呈正相关关系,林地面积变化与土壤侵蚀具有较好的相关性,但在退耕还林的初期,土壤侵蚀的强度略有增加,草地增加与土壤侵蚀负相关,增加草地有利于土壤抗侵蚀能力的增强。研究喀斯特山区土地利用与土壤侵蚀的耦合关系,有利于有限的土地资源的合理配置和喀斯特地区的生态保护,为区域土地规划及水土保持等宏观决策部门提供理论支撑。     

不同土地利用背景下土壤侵蚀空间分布规律研究

在 RS与 GIS技术的支持下 ,对不同土地利用背景下的土壤侵蚀空间分布规律进行了定量研究。具体表现为通过空间分析 ,对不同土壤侵蚀下的土地利用类型、不同地貌特征下的土壤侵蚀状况、不同土地利用结构下的土壤侵蚀进行了动态分析。研究结果表明 :我国的土壤侵蚀以水力侵蚀为主 ,其次为风力侵蚀和冻融侵蚀。我国的水力侵蚀以微度水力侵蚀为主 ,随着侵蚀强度的增加 ,侵蚀面积在逐渐减少 ;我国的风力侵蚀以剧烈风力侵蚀为主 ,随着侵蚀强度的增加 ,侵蚀面积逐渐增加 ;在冻融侵蚀区以微度冻融侵蚀为主 ,随着侵蚀强度的增加 ,侵蚀面积逐渐减小。对我国威胁最大的是风力侵蚀 ,因此 ,研究如何防治风力侵蚀 ,阻止土壤沙漠化 ,在目前是一项十分紧迫的任务。     

不同区域土地利用与土壤侵蚀空间关系研究

在总结土地利用与土壤侵蚀空间关系一般研究方法的基础上,引入并修正了土壤侵蚀强度综合指数和区域土壤侵蚀强度综合指数,对整个中国境内、辽河中下游地区、南水北调丹江口水库水源区湖北部分和广东省惠东县4个区域土地利用类型与土壤侵蚀强度空间关系进行了定量比较分析。结果表明:不同区域土地利用类型的土壤侵蚀序列各不相同,而同一区域不同时期土地利用类型的土壤侵蚀序列不确定;新出现的难利用地比长期闲置的难利用地土壤侵蚀发生率高;草地土壤侵蚀发生率偏高;耕地中旱地的土壤侵蚀发生率高;建设用地建设时土壤侵蚀强度大,而建成后土壤侵蚀强度小。     

林地开垦人为加速侵蚀的人工降雨试验研究

子午岭稍林区基本上代表了现代生态环境下的自然侵蚀。在该区选择典型流域进行林地与开垦地的人工降雨试验,分析评价自然侵蚀和人为加速度的演变与生态环境的关系。本试验选用了两组地形,三组雨强和两组土地处理。研究结果表明,天然次生林地基本上不发生土壤侵蚀,降雨和地形因素对侵蚀的作用不明显;林地开垦后,土壤侵蚀急剧发展,并随雨强和坡度的增大而增强。自然植被的破坏是人为加速的重要原因,侵蚀速率为自然侵蚀的数百倍以上。     

基于GIS的土地利用与土壤侵蚀的耦合关系研究——以粤北岩溶山区为例

在GIS技术的支持下,通过对遥感影像解译,获取了2010年粤北岩溶区廊田镇南部的土地利用与土壤侵蚀数据,对研究区域的土地利用与土壤侵蚀的耦合关系进行了研究。研究结果表明：不同的土地利用方式对土壤侵蚀的发育有着不同的影响,土地利用与土壤侵蚀存在耦合关系,而形成土壤侵蚀的一个重要原因是土地利用方式不当。优化土地利用结构,选择合理的土地利用方式,对于高效利用土地资源,控制水土流失,实现区域经济的可持续发展具有重要意义。     

三峡库周区不同土地利用方式下土壤侵蚀变化特征——以重庆市璧山县为例

三峡工程水库淤积是影响三峡工程能否正常运行的一个关键问题,三峡库区周边地区的土壤侵蚀造成泥沙淤积问题对三峡工程的威胁较大;在遥感与GIS技术的支持下,通过遥感影像解译获取库周地区璧山县199年和2000年土地利用与土壤侵蚀数据,建立土地利用与土壤侵蚀的面积转移矩阵,采用景观格局指数探讨了两期土壤侵蚀的格局及变化特征.结果表明:不同的土地利用方式对土壤侵蚀有着不同的影响,土壤侵蚀的造成既与人类砍伐和开垦林地、坡耕地种植有关,也与山区的地形地貌有关;结合璧山县年来对土壤侵蚀治理的实际措施来证实选择合理的土地利用方式,以及实行天然林保护等工程对于高效利用土地资源,控制水土流失,实现区域经济的可持续发展具有重要意义;