烧荒坡面表层土壤机械组成降雨前后的变化特征

[目的]为了揭示不同坡型坡面不同空间部位表层土壤发生侵蚀、搬运、堆积作用的差异。[方法]对六苟小流域烧荒林地不同坡型的坡面表层土壤进行降雨前后机械组成分布及变化特征研究。[结果]烧荒林地坡面表层土壤机械组成各粒径组分含量在坡面不同空间部位分布不一致。降雨前后坡面表层土壤机械组成的变化特征,可以指示降雨作用下,不同坡型坡面表层土壤在坡面不同空间部位的侵蚀——堆积作用。[结论]对于不同坡型条件下的坡面表层土壤侵蚀,还需要做深入研究。     

晋西黄土残塬沟壑区塬坡坡面土壤水分特征分析

通过对黄土残塬区坡面土壤水分规律研究,阐明塬坡坡面的土壤水分特征。采用烘干称重法测定土壤含水量。研究结果表明:整地方式对坡面土壤含水率有较大影响;坡度与坡向对坡面土壤含水率亦有较大影响。相同下垫面条件下,小坡度阴坡土壤含水率要远大于大坡度阳坡土壤含水率;整地、坡度、坡向三者对坡面土壤含水率的影响,坡向影响最大,其次为坡度、整地。     

典型黑土区坡耕地土壤侵蚀对土壤有机质和氮的影响

基于对黑土区松花江流域东山沟小流域坡耕地耕层土壤有机质、全氮和碱解氮含量及土壤侵蚀速率的分析,研究了坡耕地土壤侵蚀强度与土壤有机质、氮素含量的相关性及坡面侵蚀、沉积对土壤有机质和氮素空间分布的影响。结果表明,土壤侵蚀强度在流域分布呈现上游＞中游＞下游;土壤侵蚀强度沿坡面分布呈现出较弱—强—弱的变化趋势,存在明显的侵蚀强弱交替变化规律。小流域土壤有机质和氮素含量空间分布特征与土壤侵蚀强度分布特征相对应,表现为流域上游＜中游＜下游;三种土壤养分沿坡长分布呈现较高—低—高的变化趋势。土壤侵蚀速率与土壤有机质、全氮含量之间呈极显著负相关关系,与碱解氮含量存在显著负相关关系,证实了土壤侵蚀是影响我国东北典型黑土区土壤质量下降最重要因素。     

排土场边坡土壤抗冲性空间变异性特征

为了深入研究排土场坡面侵蚀过程机理,加快矿山废弃地土地复垦进程,采用传统统计学和地统计学相结合的方法,以海州露天矿排土场边坡为研究对象,利用改进的原状土水槽冲刷法,研究了排土场土石混合边坡土壤抗冲性的空间变异性特征及砾石对其影响.结果表明:砾石含量沿排土场坡面在6.55％～38.55％之间,不同坡位间差异不显著,砾石含量与土壤抗冲性之间存在一定程度的负相关关系;土壤抗冲性指数的变异系数为25.63％,属于中等变异性;土壤抗冲指数的理论模型为高斯模型,块金系数Co/(Co+C)为34.2％,在变程为16.85 m内具有中等强度的空间相关性;土壤抗冲指数的空间分布表现为沿坡长方向,从坡顶到坡底脚,呈现先减小后增大的趋势,最大值位于坡顶处,最小值以“岛状”位于坡面中部.     

草被覆盖下坡面流土壤侵蚀水动力学特征

坡面侵蚀为水流和土壤互作过程,描述坡面流基本水力学特征,阐明土壤分离情况与坡面流侵蚀水动力学间关系,对了解坡面流侵蚀过程及治理坡面水土流失具有重要意义。以北京市山区野外径流小区不同植被密度、植物布设方式坡面为研究对象,以5°坡为例,在不同流量(1.0、2.0和3.0 m~3·h~(-1))下作放水冲刷试验,描述各坡面水力学及侵蚀水动力学特征,分析坡面土体土壤分离速率与水动力学参数关系。结果表明,径流雷诺数随径流冲刷流量增加而增加,植被密度对坡面流流态作用明显,植株布设方式对雷诺数影响较小;弗劳德数对其过程表征作用不显著;各坡面土壤分离速率为流量增函数(R~20.916),总体随冲刷时间延长波动性先增后减,土壤分离速率动态变化随植株布设密度增加而增加,行排列坡面抗蚀性差;径流剪切力和水流功率可与坡面土壤分离速率线性拟合,均呈线性正相关。研究结果为探究坡面流土壤侵蚀机理及治理方法提供依据。     

扰动地表下不同长度坡面土壤物理性质及水分入渗特征

【目的】研究扰动地表下不同长度坡面土壤物理性质及水分入渗特征,为合理开发利用土地资源提供科学依据。【方法】通过野外调查与室内分析相结合的方法,于2013年选择具有代表性的坡度为15°的地块,设置6个处理:长度20m人工扰动地表坡面、长度20m自然坡面、长度40m人工扰动地表坡面、长度40m自然坡面、长度60m人工扰动地表坡面、长度60m长自然坡面,测定不同处理土壤的物理性质及水分入渗过程,采用常用的4种入渗模型(Kostiakov模型、Horton模型、Philip模型、通用经验公式模型)对土壤入渗过程进行拟合,并分析土壤水分入渗特征指标(初始入渗速率、平均入渗速率、稳定入渗速率、90min累计入渗速率)与理化性质的相关性。【结果】相同措施处理下,坡长越长,土壤体积质量越小。在扰动地表和自然坡面下,总孔隙度和非毛管孔隙度的差异不显著,扰动地表坡面土壤初始含水率表现为60m坡长40m坡长20m坡长。采用常用入渗模型进行拟合时,Kostiakov模型的拟合精度在0.646~0.963,平均值为0.886;Horton模型的拟合精度在0.878~0.981,平均值为0.953,Philip模型的拟合精度在0.317~0.709,平均值0.592,通用经验公式模型的拟合精度在0.765~0.970,平均值为0.920,可知Horton模型拟合精度最大。不同坡长下,自然坡面的土壤入渗特征指标大于扰动地表坡面。相关性分析结果显示,土壤水分入渗特征指标与土壤体积质量呈显著或极显著负相关,与非毛管孔隙度呈正相关,与土壤通气度呈极显著正相关;而毛管孔隙度、总孔隙度、自然含水率、有机质与土壤水分入渗特征指标相关性不显著。【结论】20m坡长下,扰动地表不利于改善土壤渗透性,扰动地表处理措施下的土壤水分入渗能力弱于自然坡面;60m坡长下,土壤通气性和透水性较好,土壤水分入渗能力强。Horton模型是分析和预测扰动地表下不同坡长土壤水分入渗的最优模型。     

坝缘山地陡坡地不同水保措施土壤流失量对比——以张家口市沽源县红旗滩小流域为例

在沽源县红旗滩小流域陡坡地,选取地貌、土壤、植被等自然条件具有较强代表性的红泥滩村北山坡为研究地,设置未治理坡面径流小区、水平沟治理坡面径流小区、鱼鳞坑治理坡面径流小区3个观测小区。于2007～2009年的雨季连续监测、对比各径流小区的土壤流失量。结果表明：在坡度、坡向、植被盖度和降水特征等要素基本一致的条件下,水土保持措施效果由好到差依次是水平沟治理坡面径流小区、鱼鳞坑治理坡面径流小区、未治理坡面径流小区。坝缘山地陡坡地水土流失治理应提倡使用水平沟治理方式。     

坡耕地氮磷流失阻控设计研究

为研究坡耕地水土流失机制,明确田间坡面径流量、速度与土壤养分携带、颗粒流动间的关系,指导田间坡面和网草护坡氮磷流失阻控优化设计。本文引入城镇及建筑排水、水力学、土壤学的基本原理,导出气候、地形、土壤、种植模式与田间颗粒流失间的关系,阐述了田间坡面径流计算方法,研究田间坡面水土流失特征与土壤颗粒及氮、磷流失的关系,分析水、土、植物间的协同阻控土肥流失平衡体系各因子间的关系;提出了坡耕地和网草护坡田间土壤氮、磷流失阻控的设计模式,确定田间土壤入渗、颗粒粒径与坡面地表径流洪峰的数理关系,建立坡面径流与土壤颗粒移动平衡等方面的理论计算模型和方法;揭示了土壤糙率、网草糙率、植株密度与流速、总水头损失的间理论关系,析出减少田间氮磷流失的最优植株密度耕作模式,阐明有效阻控田间氮磷流失工程上的有效构造。     

坡位对沟道土壤性质空间异质性的影响

在典型草原区多伦县水泉小流域选取典型沟道,在沟道内从沟头到沟口选择3个坡面进行土壤采样,研究沟道内坡位对草地生长状况及土壤性质空间异质性的影响,结果表明:①含水率在坡底最低,但变化幅度最大,且越靠近沟口含水率越低.②坡位对土壤容重的影响与坡面在沟道的位置有关,其中坡底土壤容重比其他坡位明显偏高.③对于有机质和全氮,坡位对两者的影响完全一致,呈现一定的规律.坡位对全磷和全钾的影响各不相同,其中坡位对全钾的影响较小,可能与土壤自身的结构和沟道侵蚀有关.     

干湿两季等高绿篱红壤浅沟坡面土壤水分空间变化

以红壤丘岗区等高绿篱浅沟坡面为研究对象,比较干湿两季有无绿篱浅沟坡面土壤水分的空间分布,并对试验小区的径流量以及土壤侵蚀量进行对比.结果表明:在旱季,小区土壤含水率变化随着土层加深均呈现增长的趋势;在雨季,无绿篱小区土壤含水率随着土层加深呈现增长的趋势,而绿篱小区土壤含水率表现为30 cm土层＞45 cm土层＞15 cm土层;绿篱小区的土壤水分变异系数随着土层加深呈降低趋势,相同土层干湿两季绿篱小区土壤水分变异系数均大于无绿篱小区土壤水分变异系数.在干湿两季,坡中位置绿篱小区土壤含水率始终大于无绿篱小区土壤含水率,坡上和坡下位置上绿篱小区土壤含水率小于无绿篱小区土壤含水率,种植等高绿篱的坡面保水保土效果明显,使植物在干湿两季能充分利用浅沟坡面水分,对缓解季节性干旱、保持水土起到显著作用.     

清水河流域山区坡面土壤养分分布特征

水土流失作为影响山区河道水质的面源之一,其坡面土壤库中养分(对水质产生影响的主要为有机物、氮和磷)的分布与变化,直接影响植被生长和水土流失物养分含量。本研究基于崇礼县土壤分布图,沿清水河3条主干支流(东沟、中沟和西沟)布设土样采集点位,分析不同坡位土壤养分时空变化特征。结果表明:(1)山区土壤速效磷含量在不同时段变化较大,而有机质和速效氮含量受季节影响较小;(2)坡面0~20cm土层土壤速效磷、有机质和碱解氮含量的变化顺序为上坡位下坡位中坡位;(3)随海拔高度的增高,多数样点土壤有机质、速效磷和速效氮含量呈增加趋势。晚秋和早春(采样时间),清水河流域山区坡面中坡位土壤养分平均含量低于上、下坡位;土壤养分在下坡位有一定累积,有利于坡底植被生长,既可减低水蚀,又可发展高效农业。     

地形对梭梭立地条件的影响Ⅰ:坡位

选取了坡度为30°半固定沙丘坡面上不同坡位的梭梭为研究对象,初步分析了坡位与土壤养分、盐分分布特征的关系及梭梭对土壤理化性质的影响.结果表明,有梭梭条件下,土壤有机质,速效氮、磷、钾、总盐含量在不同坡位的高低顺序为:坡顶＜坡面＜坡底,表明了土壤养分及可溶性盐分具有坡底富集的特征;有梭梭土层的养分、盐分含量均高于无梭梭对照土层,表明梭梭对土壤养分、盐分有一定的富集作用.     

坡面土壤水分研究综述

坡面是生态水文过程研究、植被结构优化调整、陆表过程深入理解的基本空间单位，其土壤水分变化格局和动态特征明显。笔者阐述了土壤水分坡面变化的规律，即由坡顶到坡底，土壤水分基本表现为逐渐升高、持续降低、先升高后降低、先减少后增加、波浪状等变化规律。分析了导致土壤水分坡面变化或坡位差异的主要原因为土壤因子、地形特征、人为活动、土地利用、气候变化、植被要素等，且土壤水分坡面变化规律在不同水文年份、不同季节、不同土层存在差异。并论述了相关研究的不足，以期为此类研究提供一定参考。     

坡面林地土壤流失系统动力学模型研究

根据土壤保持原理和系统工程理论及方法，在研究地区坡面林地土壤流失监测资料研究基础上，建立了坡面林地土壤流失系统动力学模型，利用计算机技术，依据系统内各因子行为模拟土壤流失系统状态。该模型可用于长江三峡地区花岗岩坡面不同林地的土壤流失过程、土壤水分下渗和地表径流过程模拟。一般情况下土壤流失量预测相差在５％以下。     

退耕还林还草对黄土高原坡地磷素的影响

[目的]探讨不同植被恢复退耕坡面土壤磷素的分布及其迁移特征,为退耕还林还草工程的可持续性及其环境效应评价提供参考.[方法]选取黄土高原中部王东沟小流域退耕年限、土壤和地形条件较一致的柠条灌木地、苜蓿草地和荒地等3种典型植被恢复的长坡面为研究对象,以谷子农地为对照,通过采样测定分析不同植被恢复坡面的植物磷、土壤磷和土壤—植物系统磷库(植物磷库)的差异及其在不同坡位、土层间的空间分布特征.[结果]不同植被恢复样地的地上生物量、植物磷含量和植物磷库均表现为灌木地>草地>农地>荒地,且从坡顶向坡底方向逐渐增加.对于土壤速效磷,灌木坡地在坡面和垂直方向分布较均匀,其他样地则总体表现为坡底速效磷含量较高;不同土层间相比,除草地坡底部位及农地0~20 cm土层外,其余土层土壤速效磷含量整体上随深度增加而增加.0~100 cm土层以上的植物磷库均表现出从坡顶向坡底逐渐增加.土壤全磷分布受退耕植被的影响不明显,主要受土壤母质的影响.[结论]退耕坡面植物磷、土壤磷和土壤—植物系统磷库及其分布受恢复植被措施及其不同水土保持效益的影响;灌木地和草地对退耕坡地磷素具有一定保持作用,能够减少流失的磷素对下游水体的影响,而荒地和农地表现出明显的磷素侵蚀流失趋势.     

不同气候区失稳性坡面植被生物量与土壤密度的关系——以云南省昆明市东川区蒋家沟流域为例

【目的】探讨泥石流频发流域不同气候类型失稳性坡面土壤密度与生物量特征及其关系,是因地制宜进行生态恢复的先决条件,对促进该区域生态系统稳定发展及其变化的准确评估极为重要。【方法】选择蒋家沟流域温带湿润山岭区(大地阴坡和小尖风阳坡)、亚热带和暖温带半湿润区(多照沟阳坡)、亚热带干热河谷区(大凹子沟阴坡和查菁沟阳坡)3个主要气候区为研究区,在各气候区失稳性坡面的不同区段(稳定区、失稳区、堆积区)设置样地,进行植被群落调查、植物和分层土壤样品(0～5 cm、5～10 cm、10～20 cm)采集,测定植物地上和地下部分生物量及土壤密度等。【结果】(1)乔木生物量在亚热带和暖温带半湿润区显著高于温带湿润山岭区(P 0.05);凋落物生物量则表现为温带湿润山岭区显著高于亚热带和暖温带半湿润区(P 0.05);在无乔木分布的亚热带干热河谷区失稳性坡面,地上生物量、地下生物量和总生物量均表现为稳定区失稳区堆积区(P 0.05)。(2)不同气候区失稳性坡面的草本植物地上生物量和地下生物量的关系符合根冠异速生长幂函数模型,表现出稳定的生长比例。(3)总体上,气候区和坡面不同区段及其交互作用对生物量和分层土壤密度均存在显著的影响(P 0.05),但不同气候区坡面土壤密度空间变异不大,表现为弱变异性。(4)随0～5 cm土壤密度增大,地上、地下生物量和总生物量均下降,但根冠比无显著变化。【结论】本研究阐明了泥石流频发流域土壤密度、地下与地上生物量和根冠比沿环境梯度的空间分布格局,系统分析其相互间的关系,促进了环境因子对植被调控机制方面的认识,对基于环境因子效应开展生态恢复研究具有重要意义。     

不同坡位下柠条根系分布特征及其与土壤含水量的关系研究

【目的】探究生态脆弱区不同坡位样地柠条（Caragana korshinskii）根系分布特征及其与土壤含水率的关系,为生态脆弱区人工植被建设与管理提供参考。【方法】以内蒙古自治区西部包头市达茂旗作为研究区,于2021年8月在研究区内选择生长在同一坡面（坡度约为6°,坡面为西北坡）的柠条（林龄为17年）林地作为试验地,分别在坡面的上、中、下选取样地,分析3个坡位样地中柠条不同径级（细根（0~2 mm）、小根（>2~5 mm）、中根（>5~20 mm）、大根（>20~50 mm）根系形态特征（长度、体积和表面积）和土壤含水率在水平、垂直方向的分布特征,且对不同坡位样地中柠条根系形态指标与土壤含水率的相关性进行了分析。【结果】在各样地中,柠条根系形态指标和土壤含水率均表现为坡下＞坡中＞坡上。柠条细根、小根、中根、大根的根长、体积和表面积均表现为随着与柠条标准丛根基处水平距离和土层深度的增加而总体减少。在水平方向上,土壤含水率随着与距柠条标准丛根基处水平距离的增加而逐渐减少;在垂直方向上,土壤含水率随着土层深度的增加而减少。柠条根系的总长度、总体积和总表面积与土壤含水率均呈极显著正相关。【结论】不同坡位下柠条根系特征和土壤含水率均存在明显差异,柠条根系部分形态指标在一定程度上能够反映土壤含水率的大小。     

不同尺度下低山茶园土壤阳离子交换量空间变异性研究

 【目的】研究茶园土壤阳离子交换量（CEC）的空间变异性特征，可以为茶园生态建设以及茶园土壤肥力管理提供理论依据。【方法】本文利用地统计学方法探讨了两个取样尺度下四川蒙顶山茶园土壤CEC的空间变异性特征。【结果】（1）小尺度下，茶园土壤CEC具有强烈的空间相关性（C0/（C0+C）值为18.84%），相关距离高达1 818 m，结构性因子是影响其空间变异的主要因素；（2）微尺度下，茶园土壤CEC仍具有强烈的空间相关性（C0/（C0+C）值为16.52%），空间相关距离达311 m，结构性因子是影响其空间变异的主要因素。【结论】小尺度下土壤CEC在坡度方向变异明显，横坡方向变异最弱；普通Kriging插值分析表明其在东北至西南方向呈明显的条带状分布，并在垂直方向随海拔高度的上升而增加；微尺度下土壤CEC的变异方向与小尺度下不同，在接近坡度的方向空间变异明显，接近横坡方向变异最弱；土壤CEC沿横坡方向呈条带状分布并伴随部分斑块状分布，从坡面至上而下，呈先增加后减少再增加的趋势。     

免耕措施下黑土区坡耕地土壤肥力质量评价

以东北黑土区坡耕地为研究对象,采集不同坡位(坡上位、坡中位、坡下位)深度(0～10、10～20 cm)土壤,研究免耕措施下土壤理化性状及土壤酶活性不同坡位变化情况,并用因子分析和土壤质量指数法综合评价土壤肥力质量。结果表明,免耕后各坡位土壤容重减小,土壤孔隙度扩大,全氮、有机质和速效钾含量增加,土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性呈升高趋势。随坡面向下,土壤容重呈减小趋势,土壤孔隙度、田间持水量和土壤含水量呈增大趋势。土壤全氮和有机质含量在不同坡位差异显著(P<0.05),主要集中在坡中位和坡下位较高;土壤铵态氮、土壤硝态氮、土壤有效磷、土壤速效钾含量主要集中在坡上位和坡下位较高,而pH主要集中在坡中位较高。土壤脲酶和过氧化氢酶活性表现为坡上位和坡下位较高,蔗糖酶活性坡中位和坡下位较高。通过因子分析将14项土壤指标分为5个公因子,即土壤肥力、水分、结构、养分和生物学因子。利用土壤质量指数分析坡耕地耕层特征发现,免耕一年后各土层坡下位土壤质量指数高于坡上位和坡中位,免耕两年后各土层为坡中位和坡下位土壤质量指数高于坡上位,说明坡下位形成相对平衡和较高肥力质量的土壤。与免耕前相比,经两年免耕后坡中位土壤质量得到改善。     

典型岩溶坡面土壤水分的空间变异研究

选取典型岩溶区顺坡和土地整理后的坡改梯土壤水分空间分布为研究对象,应用地统计学与GIS技术,将土壤水分室内布点和实地监测相结合,对果化示范区进行两个坡面的网格布点和坡面土壤水分空间变异研究.结果表明:顺坡地和土地整理后的坡改梯两个坡地的空间分布存在一定程度的全局空间正相关;两个坡地的空间聚集区和空间孤立区呈现出类似的高-高集聚和低-低集聚明显,而孤立区零星分布的特征;两个坡地均符合球状模型,顺坡地的土壤水分受坡面情况的影响较大;土地整理后的坡改梯土壤水分主要受地形条件和人为因素共同作用的影响;顺坡和土地整理坡地的土壤水分的最小空间变程分别约为90 m和135 m,可作为不同类型坡面土壤水分样点间隔的布设依据.研究结果对于指导典型岩溶区农业生产、保障区域土壤资源可持续合理利用具有重要的理论意义和参考价值.