漓江流域红壤侵蚀区植被恢复及水土保持试验

针对漓江流域红壤侵蚀区生态环境状况,因地制宜,发展乡土先锋树种,开发兼顾生态效益和长中短期经济效益的经济植物,构建乔、灌、草结合的复合农林体系,进行综合治理和立体经营,加速植被的顺向演替。3年多的试验研究结果表明,植被覆盖度提高50%,雨水地表径流系数减小45%,土壤侵蚀模数减小90%,生态和经济效益显著。     

不同植被种植模式对红壤坡面侵蚀影响试验研究

采用天然降雨试验,研究南方典型花岗岩红壤坡面土壤侵蚀过程及不同植被种植模式、降雨量和降雨强度对红壤坡面产流、产沙的影响,定量研究了不同种植模式的拦沙蓄水效益,并建立了天然降雨试验下土壤侵蚀模型。结果表明:(1)相同降雨条件下,不同植被种植模式土壤侵蚀量的大小关系为:全裸露条带播草全覆盖条沟播草;(2)当平均雨强为0.3mm/min时,全覆盖种植模式优于条沟播草种植模式;当平均雨强为0.6mm/min时,条沟播草种植模式的蓄水能力更显著;(3)土壤侵蚀量的粒径大小主要集中于0.25mm,是形成土壤侵蚀的主要原因,不同植被种植模式各个粒径泥沙含量集中在0.25mm,泥沙颗粒量大小总量的变化规律为:裸露模式全覆盖种植模式条带种植模式条沟种植模式。通过对比得出条沟播草种植模式的拦沙蓄水效果最佳,以期为南方丘陵区治理水土流失提供参考。     

红壤侵蚀退化地生态恢复后C吸存量的变化

陆地生态系统中碳平衡以及碳贮存和分布已成为全球变化研究关注的热点之一,但对严重侵蚀退化地采取生态恢复措施后其碳吸存的变化了解甚少.国际上在全球森林C预算时把我国中亚热带森林并入热带林中,而最近研究却显示,我国亚热带森林可能是失踪的"碳汇"之一.中亚热带大面积侵蚀退化地生态恢复后,则可能是本地区重要的"碳汇".本文对严重侵蚀退化红壤采取种草促林(措施I)、植灌促林(措施II)、栽阔促林(措施III)和封禁管理(措施IV)4种生态恢复措施后碳吸存的变化进行了研究,并以严重侵蚀地(对照I)和风水林(对照II)为对照,结果表明在生态恢复措施采取前,红壤严重侵蚀地CO2同化能力极低,4种措施乔木层的有机C积累量分别占调查时的1.50%,0.59%,0.39%,1.09%.采取生态恢复措施后,其CO2同化能力明显增强,其中,措施Ⅰ的CO2同化能力在短期内效果较大,在措施采取后1～5年期间有机C积累量达到高峰期,随后明显下降,至调查时仅为对照II的11.6%;措施II的效果最好,在措施采取后11～15年期间达到高峰,至调查时CO2同化能力已超过对照II的63.0%;而措施Ⅲ和IV的CO2同化能力则接近于对照II的.生态系统的有机C贮量明显增加,4种措施地上部分的有机碳贮量是对照I的32.2～146.1倍,乔木层有机C贮量是对照I的54.6～268.8倍,土壤有机C贮量是对照I的2.02～2.50倍;4种措施生态系统有机碳总贮量分别达到49.937,113.084,84.981,69.292 t/hm2,明显高于对照I的有机碳贮量17.499 t/hm2.严重侵蚀红壤采取生态恢复措施后,已成为大气CO2的一个重要"碳汇".     

植被恢复对侵蚀退化红壤碳吸存的影响

侵蚀退化土壤具有较大的碳吸存潜力,恢复我国大面积退化土壤对增加碳汇具有重要意义。在长汀县河田镇研究了侵蚀退化裸地恢复为马尾松、板栗园和百喜草地后土壤有机碳库的变化,试图揭示植被恢复对土壤有机碳垂直分布的影响,以及侵蚀退化红壤在植被恢复过程中碳吸存潜力和速率。裸地的土壤有机碳含量和储量极低,垂直分布变化不明显;而植被恢复显著增加了土壤的有机碳含量和储量,0~5 cm土层受植被恢复影响最大,40 cm以下土层深度受植被恢复的影响很小,0~20 cm土层是储存有机碳的主要层次。以次生林为参照,裸地土壤的碳吸存潜力为56 t/hm2,而植被恢复后土壤仍约有30~44 t/hm2的吸存潜力。马尾松林、板栗园和百喜草地0~100 cm土层土壤碳吸存量分别为25.234 t/hm2,11.418 t/hm2和15.394 t/hm2,年平均碳吸存速率分别为1.06t/(hm2.a),1.90 t/(hm2.a)和3.08 t/(hm2.a),短期碳吸存速率高于长期碳吸存速率。     

植被恢复对退化红壤轻组有机质的影响

我国亚热带山地丘陵红壤区植被受人为严重破坏后,表土易遭侵蚀,是我国仅次于黄土高原的严重侵蚀区,并形成了大面积的侵蚀退化生态系统。该区先后对此类退化系统生态进行了许多恢复与重建工作,植被覆盖发生了巨大变化,并在植物多样性、土壤肥力、水源涵养、营养元素循环、能量流动等方面做了许多有益的研究与探索[1~6],但目前有关植被恢复对土壤有机质尤其是轻组有机质影响的研究比较缺乏。土壤有机质是土壤质量和健康的重要指标,对维持土壤生产力具有重要作用[7]。利用密度分组技术可将土壤有机质分成轻组(Light fraction,LF)和重组(Heavy fraction,HF),轻组有机质主要由部分分解的植物残体     

红壤侵蚀退化地不同生态恢复措施对土壤养分影响研究

以长汀县河田红壤严重侵蚀退化地为研究区,通过野外调查和室内分析,探讨了不同生态恢复措施对红壤侵蚀退化地土壤养分的影响.结果表明:采取6种生态恢复措施之后,改善了土壤的养分状况,土壤有机质、全氮、全磷含量较对照都有明显的提高,其中乔灌草混交、生态果园措施对提高土壤有机质和全氮的效果最好,条沟+草灌措施对提高全磷的效果较好;条沟+草灌措施和施肥治理措施对提高土壤全钾含量有一定效果;统计分析表明,不同生态恢复措施对土壤养分的改善效果大小顺序为:乔灌草混交>条沟+草灌>生态果园>全坡面播草>封禁>施肥措施.     

红壤侵蚀区植被恢复过程中土壤有机碳组分变化

为了解土壤有机碳组分在植被恢复过程中的变化规律,选取了红壤区本底条件基本一致的不同恢复年限马尾松林为研究对象,以未治理的侵蚀裸地(CK1)和恢复后的次生林(CK2)为对照,采用物理化学分组法,将土壤有机碳分为由溶解性有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POM)组成的活性碳库、物理保护态的团聚体与粉粒和黏粒组合成的缓效性碳库以及化学结构稳定的惰性碳库。结果表明:在植被恢复过程中(0~30年)活性碳库储量及其分配比例在植被恢复7~10年显著提高(P0.05),并在植被恢复27~30年保持较稳定水平,缓效性碳库储量及其分配比例在27~30年呈显著变化(P0.05),而活性碳库分配比例有所降低,且POM、DOC与缓效性碳库均达显著相关(P0.01),说明活性碳库在恢复7~10年后逐渐向缓效性碳库转化;惰性碳库储量随恢复年限不断增加,但其分配比例保持较稳定水平。相关性分析显示,恢复年限、不同组分与不同碳库均达显著相关(P0.01),且缓效性碳库随植被恢复最敏感,说明在马尾松恢复过程中土壤有机碳以活性碳库积累逐渐转化为缓效性碳库积累为主,进而影响惰性碳库的积累,有利于土壤有机碳的长期保持。     

侵蚀型红壤植被恢复后土壤微生物量碳、氮的演变

为了解侵蚀型红壤植被恢复后土壤生物学肥力的变化,采集了持续时间为17年和9年的2个定位试验点土壤样品。分析结果表明:侵蚀型红壤上木荷、杉木造林17年后,土壤微生物量碳、氮上升明显,木荷、杉木林表层(0～0.2m)土壤微生物碳、氮分别比对照增加了11.94,8.85,7.53,4.34倍。种植9年的黑麦草、杉木和胡柚3个处理表层土壤(0～0.2m)微生物量碳也比对照高出2.3～2.7倍,微生物量氮比对照高出0.7～1.4倍。从不同植被土壤比较来看,木荷、黑麦草土壤微生物碳氮比较低,表层土壤分别为7.03和7.24,而杉木土壤其微生物碳氮比相对较高,表层土分别为8.55(17年生)和8.68(9年生)。     

降雨和径流条件下红壤坡面细沟侵蚀过程

为明确第四纪黏土发育红壤坡面侵蚀过程特征,采用人工模拟降雨和径流冲刷相结合试验,研究坡度、流量和降雨因素对坡面细沟侵蚀过程影响。结果表明:1)坡面侵蚀过程呈现明显阶段性,试验条件下侵蚀前3 min为层状面蚀为主的初始阶段,细沟出现后转变为细沟侵蚀为主的细沟发育阶段。降雨以及增加坡度和流量能加快细沟发育速度和侵蚀速率;2)各侵蚀阶段平均侵蚀速率关系为初始阶段细沟发育阶段细沟稳定阶段。初始阶段侵蚀速率对各水动力学参数响应关系为水流功率坡度水流剪切力单位水流功率=流速流量。细沟发育阶段平均侵蚀速率与水流功率、水流剪切力和坡度关系密切,而细沟稳定阶段侵蚀速率只与坡度和流量相关;3)水流功率是与初始阶段和细沟发育阶段关系最密切的水动力学参数,侵蚀初始阶段的层状面蚀、单独径流冲刷和降雨-径流作用下细沟侵蚀发生的临界水流功率分别为0.091、0.121、?1.691 N/(m·s)。试验在小尺度条件下初步揭示了红壤坡面细沟侵蚀过程特征,为南方红壤丘陵区土壤侵蚀预报模型和侵蚀防治提供理论参考。     

不同湿润速率对三种红壤坡面侵蚀过程的影响

以三种典型红壤为研究对象,采用室内人工模拟降雨方法,研究了湿润速率对坡面径流和侵蚀的影响以及泥沙特性。实验结果表明:在坡度为15°、降雨强度为60mmh-1条件下,湿润速率越大,产流时间越慢,稳定径流强度越大。供试三种红壤QP1、QP2和QP3快速湿润时稳定径流强度较慢速湿润分别增加60%、37%和21%。同样,坡面侵蚀量也随着湿润速率的增大而增加,供试三种典型红壤在快速湿润条件下侵蚀量较中速湿润分别增加23%、28%和61%,较慢速湿润分别增加112%、85%和159%。侵蚀泥沙的平均质量直径随着湿润速率的增大而减小。研究结果有助于深入理解团聚体破碎机制以及坡面侵蚀机理,为侵蚀模型提供必要的参数。     

不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响

[目的] 研究不同植被恢复模式对退化花岗岩红壤渗透性和持水量的影响,为该区水土保持和红壤退化地的精准恢复提供理论依据。 [方法] 采用野外调查、室内分析和环刀法,以严重退化花岗岩红壤和自然林为对照,对不同植被恢复模式下退化花岗岩红壤的土壤渗透性和持水量进行研究。 [结果] 不同植被恢复模式和对照样地的土壤渗透性均随土层深度的增加而降低,土壤入渗特征值均表现为：初始入渗率＞平均渗透率＞稳定入渗率;不同植被恢复模式与对照样地比校,土壤渗透性指标和前30 min土壤渗透总量数值顺序为：自然林＞乔灌草＞条沟草灌＞封禁＞低效林改造＞全坡面播草＞严重退化地;0—40 cm土壤持水量的顺序为：自然林＞乔灌草模式＞条沟草灌＞封禁＞低效林改造＞全坡面播草＞严重退化地。0—5 cm土壤渗透性指标和土壤理化指标的冗余分析表明,土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、pH值、粉粒含量是改善土壤渗透性的因子,而土壤硬度、土壤容重、黏粒和砂砾含量是制约土壤渗透性的因子。 [结论] 5种植被恢复模式中乔灌草植被恢复模式是改善土壤渗透性和持水量的最佳模式。     

红壤缓坡地不同经营模式水土保持效益研究

在江西进贤采用径流小区实验,以自然裸露为对照,研究分析果园、农地、草地、农果复合、草果复合等不同利用方式对水土流失的影响,筛选红壤侵蚀区缓坡地水保效益最佳的经营模式。结果表明：（1）与自然裸露相比,单独的果园、农地、草地模式地表径流降低幅度为24.22%～46.83%,农果和草果模式地表径流量分别减少43.7%和53.22%,差异显著（p〈0.05）;（2）与自然裸露相比,果园、农地、草地等经营模式土壤侵蚀量降低幅度为23.63%～78.30%,而农果和草果复合模式则降低了66.66%和76.06%（p〈0.05）;（3）地表径流和土壤侵蚀量与降雨量具有相关性,且同一雨强降雨量条件下,不同经营模式地表径流和土壤侵蚀量都不同;（4）农果、草果复合模式能有效减轻红壤坡耕地水土流失,是红壤侵蚀区合适的土地经营模式,建议积极推广。     

红壤侵蚀地生态修复后水源涵养功能研究

在江西省泰和县老虎山小流域内采用5种模式进行人工森林重建,即设置强烈干扰马尾松林分(模式A)、封育马尾松林分(模式B)、竹节沟马尾松林分(模式C)、种草竹节沟马尾松林分(模式D)、竹节沟湿地松林分(模式E)5种林分,对其林冠层和林下植被层截留、凋落物层持水量以及林地土壤层渗透及贮水性能进行了研究。结果表明:模式E的林冠层及林下植被层截留量最大,模式A最小;模式D的凋落物层持水量最大,其次是模式C,模式B和E相等,为最小;模式B土壤渗透性能最好,其次为模式D,模式E的初渗速率最小,模式A的稳渗速率最小;土壤贮水性能以模式D最大,其次为模式B,模式E最差。试验表明选择适宜的生态修复模式,保护和改良土壤结构,提高土壤层涵蓄水分的能力和土壤渗透性,是提高红壤严重侵蚀地水土保持林水源涵养功能的关键。     

三峡库区紫色土坡地不同耕作措施的水土保持效应研究

试验研究三峡库区紫色土坡地在不同种植模式下的水土保持效益,结果表明,不同处理间有显著差异,在15°坡面上与全区顺坡平作（对照）相比粮经果复合垄作水土保持效果最佳,其他各处理均有不同程度防治水土流失的效果。     

侵蚀红壤区不同水土保持措施的土壤改良效果研究

结合野外调查和室内分析,研究了侵蚀红壤区不同水土保持措施下坡地土壤pH值和养分含量的变化,分析了不同水土保持措施的土壤改良效果。研究结果表明,不同水土保持措施显著影响侵蚀红壤区坡地土壤pH值和有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷的含量,但是对全钾和速效钾含量影响不显著。牧草和耕作措施可以显著提高土壤pH值和有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷的含量,显著改善土壤肥力状况,梯田对土壤肥力状况影响不显著。研究区土壤肥力状况不受钾素限制,可以将土壤有机质作为衡量土壤肥力状况的简化指标。     

水土保持优势植物生长的分析研究

在第四纪红粘土水土流失区水土保持坡面绿化实践中。总结出实现生物多样性的植物群落组合系列。主要有刺槐-胡枝子-百喜草系列;柏木-紫穗槐-长叶画眉草系列;木荷-胡枝子-假俭草系列;樟-多花木兰-百喜草系列;枫香-胡枝子-百喜草系列等。生物多样性群体的建立有利于增大环境容量,抑制植物虫害发生和缓解植物的早衰现象发生。利用优选植物种实现土壤流失坡面绿化,必须采用正确的实施方法,而公顷施750～1125kg钙镁磷肥是不可缺少的。     

红壤坡地果园不同水土保持措施对磷素流失的影响

在坡度为25%的江西红壤坡地果园,采取了7种不同水土保持措施,并设对照(全园裸露)进行比较,研究其磷素流失特征,结果表明:(1)在不同水土保持措施的作用下,红壤坡地果园土壤磷素流失差异明显,流失最严重的为对照,最轻的为百喜草全园覆盖;对照磷素流失量是7个不同水土保持措施磷素流失平均量的3.4倍,是百喜草全园覆盖的8.5倍。(2)可溶性磷(DissolvedPhosphorus,DP)是试验中磷素流失的主要形式,占处理与对照组磷素年流失总量的75.5%,泥沙结合态磷(ParticulatePhosphorus,PP)只占流失总量的24.5%,其中水平式梯田梯壁植草、百喜草全园覆盖、百喜草带状覆盖及敷盖3种处理中,磷流失总量的100%是DP。(3)红壤坡地果园土壤磷素流失存在着明显的时间发生特征,占总流失量的80.9%,发生在4～7月(雨量主要分布季节),各处理的磷素流失量与降雨量的相关系数都在0.91以上。