喀斯特地区土壤侵蚀研究进展

我国喀斯特地区总面积约54万km2,脆弱的喀斯特生态环境加上人类不合理地利用自然资源,使喀斯特地区土壤侵蚀严重、生态环境持续恶化。通过对近年来喀斯特地区土壤特征、容许土壤流失量、土壤侵蚀强度、土壤侵蚀机理和治理等方面的研究进展进行介绍和评述,提出了喀斯特地区土壤侵蚀研究需要进一步关注该区独特的土壤特征与侵蚀环境,在容许土壤流失量、土壤的地下流失及土壤侵蚀的定量化等方面进行更深入的研究。     

喀斯特地区不同土地利用类型土壤侵蚀特征研究

探明喀斯特土壤侵蚀特征,对石漠化过程研究具有重要意义.采用野外调查与室内试验相结合的方法,通过样品分析、直剪试验与模拟冲刷试验,研究了典型喀斯特地区不同地类的土壤侵蚀特征.结果表明:(1)该地区灌丛地土层厚度大于林地和坡耕地的土层厚度;(2)该区土壤紧实度由小到大的顺序为:坡耕地<灌丛地<林地;(3)在土壤崩解速率及土壤冲刷模数方面,坡耕地＞灌丛地＞林地.整体上,坡耕地土壤侵蚀特征表现出极强的差异性,灌丛地与林地间差异性不显著.因而保持与恢复喀斯特地区植被、减少耕作活动是防治土壤侵蚀和控制石漠化的主要途径.     

贵州喀斯特地区降雨强度对土壤侵蚀特征的影响

降雨对坡面产流、侵蚀过程及养分流失有重要的影响,选取我国西南喀斯特地区作为研究区域,采用人工降雨方法,研究了不同降雨强度对贵州喀斯特地区(裸地和植被覆盖小区)与土壤侵蚀特征的影响。结果表明:(1)在不同降雨强度下,裸地和植被覆盖小区初始产流时间均随降雨强度的增大产流时间提前,并且裸地和植被覆盖小区初始产流时间在不同降雨强度下差异均显著(p0.05)。(2)裸地和植被覆盖小区径流速率在5~6min之后保持稳定,径流速率均随雨强的增大而增大;不同降雨强度下,径流速率均表现为裸地植被覆盖小区。(3)裸地和植被覆盖小区输沙率变化表现为快速增大、迅速减小、缓慢减小和趋于稳定4个阶段,不同降雨强度下,输沙率均表现为裸地植被覆盖小区。(4)裸地和植被覆盖小区总径流量和总侵蚀量随雨强的增大而增大,裸地坡面各降雨强度下坡面总径流量差异均显著(p0.05),25,50mm/h降雨强度下植被覆盖小区坡面总径流量差异不显著(p0.05),相同降雨强度时总径流量表现为裸地植被;25,50mm/h降雨强度下裸地和植被覆盖小区坡面总侵蚀量差异不显著(p0.05),相同降雨强度时总径流量和总侵蚀量均表现为裸地植被覆盖小区。(5)裸地坡面侵蚀养分中DP,K~+,SEP和SEK含量均高于植被覆盖小区,其中裸地坡面侵蚀养分DP,K~+和SEK含量均显著高于植被覆盖小区(p0.05),而SEP含量二者差异不显著(p0.05)。(6)相关性分析表明降雨强度为75,100mm/h时,裸地和植被覆盖小区侵烛泥沙养分含量与泥沙流失量间的相关性明显优于降雨强度为25,50mm/h时,相同降雨条件下裸地侵蚀量与养分含量的相关系数基本高于植被覆盖小区。以上研究结果表明植被覆盖具有减沙减流、减少土壤侵蚀及养分流失等作用。     

中国西南喀斯特坡地水土流失/漏失过程与机理研究进展

西南喀斯特区坡耕地特殊的地表、地下双层空间结构,使得岩溶区的土壤侵蚀过程具有特殊性和复杂性,并产生了一系列特殊的环境地质问题,如水土流失、旱涝、石漠化等。开展喀斯特坡地水土流失/漏失研究,主要是揭示喀斯特坡地水土流失/漏失过程及驱动机制,为喀斯特石漠化的综合治理及其石漠化生态恢复提供理论依据和技术支撑。同时,系统论述了我国西南喀斯特坡地地表侵蚀和地下漏失过程与机理的最新研究进展,其中地表侵蚀过程与机理都进行了定性和定量化的研究,而地下漏失过程与机理则处于定性描述和室内模拟探索阶段;喀斯特坡地有关的模拟和野外观测研究均表明,喀斯特坡地的土壤侵蚀方式是一个从地下漏失到地表侵蚀的转变过程,即小雨时以漏失为主,而暴雨时则以二者并重甚至以地表流失为主;此外,还深入分析了喀斯特区坡地水土流失阻控的研究动态及研究不足,并指出该区水土漏失过程与机制在未来的研究方向和发展趋势。     

喀斯特典型坡耕地模拟降雨条件下的土壤侵蚀响应

为了定量研究不同降雨强度、坡度和孔(裂)隙度条件下坡耕地土壤侵蚀响应和空间分布特征,采用人工模拟降雨试验,通过模拟喀斯特典型坡耕地耕作层和微地貌特征以及孔裂隙构造特征,研究土壤侵蚀响应和空间分布特征。结果表明:(1)15,30mm/h降雨强度时地表不产流,水土流失形式为地下漏失;50mm/h降雨强度时地表产流产沙,水土流失也以地下漏失为主,地下径流出现最大值。50mm/h以上降雨强度时,土壤侵蚀逐渐向地表侵蚀转变,地表、地下径流泥沙分配呈负相关;(2)在一定条件下,坡度增大,地表径流泥沙量增加,地下径流量减小,当坡度在10°~15°时地表径流泥沙量急剧增加,25°时坡面产流产沙量达到最大值,其中20°坡面径流泥沙与25°接近;地下泥沙与坡度、孔(裂)隙度间变化规律不明显。(3)径流空间分配特征以地下径流为主,其中90 mm/h降雨强度以地表侵蚀为主。(4)降雨强度、坡度和孔(裂)隙度等因子对地表径流及地下径流的影响程度依次为降雨强度坡度孔(裂)隙度。总之,喀斯特坡耕地以地下漏失为主,地表产流之前随雨强增大而增大,地表径流产生后则反之,极端暴雨(90mm/h)下以地表侵蚀为主;降雨强度对水土流失影响程度最大,其次坡度,再次孔(裂)隙度。     

贵州喀斯特地区降雨与坡面土壤侵蚀关系研究

为研究贵州喀斯特地区降雨与坡面土壤侵蚀的关系,选取位于黔南州龙里县的羊鸡冲小流域径流小区进行降雨产沙观测。采用回归分析方法对雨量、雨强和泥沙关系进行相关分析。5种不同种植模式的径流小区线性、多项式关系分析表明,降雨量和产沙量相关性较高,相关系数均超过了0.5。线性、多项式显著性检查表明,5种不同种植模式在0.05的显著性水平上,降雨量—泥沙量均呈显著正相关;而雨强和产沙量关系并不明显,决定系数均在0.1左右。此外,该文还探讨了坡面产沙的其它影响因素,如林冠截留、土壤入渗等。     

喀斯特山区环境土壤侵蚀特性的分析研究

针对喀斯特山环境及土壤侵蚀发生的独特性，以滇东南峰从洼地区域典型侵蚀研究区所作的观测试验为基础，探讨了斯特山区环境土壤侵蚀现状特征，侵蚀分级，类型，成因等问题，分析拟定了适宜于喀斯特区的馆分级指标，研究表明，喀斯表明，喀斯特区土壤侵蚀已处于极严重的潜在危害程度，侵蚀以中，强度为主，侵蚀形式多样，组合各异，侵蚀成因源于特殊的斯特自然因素与人为干扰。     

基于土壤侵蚀的贵阳市喀斯特地区基岩层间节理研究

基岩层间节理研究是探索喀斯特地区土壤侵蚀机理的前提与基础。运用ArcGIS 9.3软件对贵阳市地层资料进行分类、归并、统计,并根据层理类型划分标准,选取层间节理频度Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级为分类指标。在一定比例尺地质图的基础上,按照统计资料,对地质图进行数字化,进一步形成贵阳市层间节理频度分布图、贵阳市碳酸盐岩分布图。结果表明:贵阳市喀斯特地区白云岩面积占全市总面积的36%,石灰岩面积占全市总面积的43%;基岩层间节理频度有Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级,其中Ⅰ级占总面积的15%,Ⅱ级占总面积的20%,Ⅲ级占总面积的44%;贵阳市石灰岩地区,层间节理频度不同等级所占的面积由高到低依次为:Ⅲ级>Ⅰ级>Ⅱ级,而白云岩地区,层间节理频度不同等级所占的面积由高到低依次为:Ⅲ级>Ⅱ级>Ⅰ级;贵阳市石灰岩地区易形成高频度层间节理。     

喀斯特地区县域土壤侵蚀估算及其对土地利用变化的响应

喀斯特地区土层浅薄,不合理的土地利用导致严重的水土流失,加剧石漠化程度.为定量分析生态工程实施前后土壤侵蚀状况及其对土地利用变化的响应,基于GIS技术和RMMF模型,对环江县1991、2000和2010年土壤侵蚀进行模拟,并采用邻近水文站和径流小区泥沙监测数据进行验证.结果表明:1991、2000和2010年研究区土壤侵蚀模数分别为76.36、76.46和49.60t/(km2·a),与相关监测数据比较一致;土壤侵蚀总量分别为34.76万、34.80万和22.58万t,主要来源于非喀斯特区(均约占全县侵蚀总量的94％).研究区微度侵蚀面积占90％以上,轻度及以上等级所占比例较小.对比不同土地利用类型的土壤侵蚀模数,旱地远大于其他类型,其次是中覆盖度草地和其他林地.相同降雨条件下,由于旱地面积减少,2010年土壤侵蚀量较1991年减少4.21万t;2010年喀斯特区、非喀斯特区土壤侵蚀量较2000年分别减少了4.21％和8.76％.这预示生态工程实施后,环江县耕地减少、林地增加,土壤侵蚀减少.本研究为评估喀斯特地区土壤侵蚀现状以及退耕还林的水土保持效应提供参考依据.     

喀斯特地区小流域地下水土流失观测研究

以2009年9月—2010年8月为一个水文年,以小流域为水土流失研究尺度,通过对王家寨喀斯特小流域地下河出口断面的连续定位监测,获取每次降雨中地下河水流流量及含沙量。结果表明,只有当降雨量达到一定值后,地下河涨水、产沙才与降雨有着显著响应。根据含沙量计算出此水文年小流域随地下河流失的土壤为519.29 kg,初步估算地下土壤侵蚀模数为0.42 t/(km2.a),仅占地表、地下土壤流失总量的0.81%。喀斯特地区地下土壤流失量占流域总土壤流失量的比例,需在更多地貌类型区长期监测数据的基础上来确定。     

不同雨强对我国西南喀斯特山区土壤侵蚀影响的模拟研究

选取我国西南喀斯特地区作为研究区域,通过资料查询、野外考察,设计加工满足该区域雨强范围的针管式人工降雨装置,在不同地表覆盖情况下,针对不同雨强对土壤侵蚀的影响进行了16场室内模拟试验,结果表明(1)坡面径流率在产流后180～300s之后保持稳定.随着雨强的增大坡面径流率增大,同雨强时坡面覆盖的植被或岩石均有明显的减流效果.(2)坡面输沙率变化可分为快速增大、迅速减小、增大、缓慢减小和趋于稳定5个阶段.坡面平均输沙率均随雨强的增大而增大.同雨强时坡面覆盖的植被或岩石的减沙效果显著.(3)坡面总径流量随雨强的增大而增大,同雨强时裸地坡面总径流量最多.裸地、植被覆盖(70%)地、植被一裸岩覆盖(70%～60%)地坡面总侵蚀量随雨强的增大而增大.裸岩覆盖(60%)地坡面总侵蚀量随坡度的增大而先增大后减小,在60～114mm/h之间存在土壤侵蚀的雨强转折点.同雨强时裸地坡面总侵蚀量最大,植被或岩石覆盖的减沙量均在71%～88%之间.     

西南喀斯特石漠化与水土流失研究进展

日趋严重的西南喀斯特石漠化问题,已严重威胁该地区的生态环境安全、人民生活和社会经济发展。系统综述了喀斯特石漠化的研究进展,主要针对石漠化概念、石漠化类型界定标准、成因等进行了论述。同时,针对喀斯特地区水土流失的研究动态进行了总结,阐述了石漠化与水土流失的相互关系,重点揭示了当前喀斯特地区地下水土流失研究存在的问题与不足。进而根据当前研究热点和不足进行了展望,提出下阶段的研究重点,即:根据当前工作重心重新制定石漠化类型界定标准,从研究方法和技术上革新,推进喀斯特地下水土流失机理及量化研究,重视喀斯特坡地地下水污染问题,研发科学、有效的地表—地下水土流失防治措施。     

中国主要水蚀区土壤侵蚀过程与调控研究

国家重点基础研究发展计划（973）项目＂中国主要水蚀区土壤侵蚀过程与调控研究＂针对国家对土壤侵蚀防治对策基础理论的迫切需求和国际学科前沿重大问题,选择东北黑土漫岗丘陵区、西北黄土高原区、南方红壤丘陵区和西南紫色土山丘区等4个主要水力侵蚀区,从侵蚀过程、侵蚀模型和侵蚀调控3个层面进行了系统研究。揭示了不同方式和不同尺度下土壤侵蚀发生发展的过程及其空间格局、影响因子和作用机制;构建了中国多尺度水蚀预报模型;提出了水土流失与水土保持的环境效应评价指标体系与方法;综合集成了适应自然生态过程和人类活动的水土流失调控范式。该项研究成果丰富和发展了具有中国特色的水土保持科学,为国家制定水土保持战略和规划提供了理论依据。     

中国西南喀斯特土壤水分特征研究进展

喀斯特土壤水分是岩溶植被的生命线、岩溶作用的驱动力和土壤流失的重要影响因子,关系岩溶区生态地质环境安全和社会经济发展。现有研究表明:中国西南喀斯特土壤水分含量差异大,土壤水分含量森林>灌丛>草地,阔叶林>针叶林,天然林>人工林;土壤水分含量空间分布呈斑块状,具有变异性和相关性,坡面分布复杂;含水量随土壤深度增加而增加,随季节演替呈低—升—高—降变化,干湿季差异大,日变化表现为从早到晚先降后升;土石相间分布、土下裂隙发育的小生境差异是喀斯特土壤水分空间差异大、坡位变化异常的重要原因。今后的研究重点是:喀斯特土壤水分的理化性质,土壤储水库的动态特征、适度水分、干季保水补水工程技术和湿季土壤无流失排水工程技术,对全球变化的响应,滇东高原喀斯特区土壤水分的相关研究等。     

我国黄土地区土壤侵蚀研究历史与进展

回顾了我国黄土地区土壤侵蚀研究历史。简要总结了土壤侵蚀的研究进展。重点介绍了坡面侵蚀定量研究进展。最后对土壤侵蚀的发展作了展望。     

中国西南岩溶区土壤允许流失量及防治对策

中国西南岩溶区碳酸盐岩成土物质先天不足,沿用1997年水利部颁布的《土壤侵蚀分类分级标准》(SL190—96),显然与岩溶区的实际情况不相适应。在分析影响西南岩溶区碳酸盐岩风化成土因素的基础上,收集了相关的资料、数据和图层,估算了西南岩溶区碳酸盐岩的风化成土速率,并将成土速率作为土壤允许流失量,重新厘定西南岩溶区水土流失强度的分级标准,微度、轻度、中度、强度、极强度和剧烈分别为<30、30~100、100~200、200~500、500~1 000、≥1 000 t/(km2.a)。同时根据西南岩溶区水土流失过程的基本特点,对该地区以后的水土保持工作提出4点建议:抓住水土流失过程关键环节重点防治;不同岩溶石漠化区采取不同水土保持对策;积极推进生物篱技术;加强岩溶区土壤改良技术研究,提高基本农田的生产效率。     

滇东岩溶断陷盆地地表/地下不同侵蚀场土壤的可蚀性

以滇东海峰岩溶盆地土壤复合侵蚀过程为研究对象,分析综合土壤可蚀性指数(CSEI)的分布特征,探讨地表、地下土壤可蚀性的关联性、变化趋势及其影响因素,以期深入认识岩溶地区土壤侵蚀机理,治理石漠化现象。通过野外调查取样结合土壤比重计法、团聚体湿筛等方法,分析了滇东岩溶断陷盆地地表、地下不同侵蚀场土壤的理化性质及可蚀性变化特征。结果表明：(1)土壤理化性质随侵蚀过程发生变化。土壤中黏粒、SOC、大团聚体(>0.25 mm)呈递减趋势,粉砂、小团聚体(<0.25 mm)呈递增趋势。不同侵蚀过程土壤特征存在显著差异,地表侵蚀过程土壤黏粒(20.91%～45.62%)、砂粒(44.96%～64.59%)、SOC(4.93～88.72g/kg)、大团聚体(17.82%～99.86%)含量>地下漏失过程(15.30%～30.86%,43.63%～64.59%,3.57～19.05 g/kg, 16.81%～85.94%);粉砂(4.85%～30.84%)、小团聚体(0.14%～82.18%)含量<地下漏失过程(16.03%～25.86%,14.06%～83.19%)。(2)CS...     

西南喀斯特石漠化过程对土壤水分特性的影响

通过对西南喀斯特不同石漠化过程中典型土壤水力特征的分析,研究了土壤水分参数与土壤水分库容特征及其影响因素。结果表明:(1)喀斯特地区土壤水分特征曲线呈先陡后缓的趋势,当土壤水吸力S<300 KPa时,土壤含水量θm下降很快,且陡直,土壤水分释放快,释放量大;当水吸力S超过300 KPa,直至1.5 MPa吸力段时,θm变化平直,土壤水分释放慢,释放量小。(2)未石漠化的荔波森林黑色石灰土表层土壤田间持水量达587.8 g/kg,有效水含量达435.8 g/kg,明显高于其它受到石漠化影响的土壤。土壤容重、孔隙度和有机质含量是影响土壤水分特征参数的主要因素。(3)喀斯特地区土壤较薄,土壤总库容和有效库容较低,是石灰岩地区土壤易发生侵蚀性退化和干旱的重要原因。通透库容占总库容的比例为:未石漠化的荔波原始森林黑色石灰土>潜在石漠化的普定灌丛黑色石灰土、玉米地棕色石灰土>轻度石漠化的荔波玉米地黄红壤,石漠化的发展减弱了土壤抗侵蚀能力。土层厚度、土壤有机质含量、土壤颗粒组成及0.3~0.03 mm孔隙度是影响土壤水分库容的主要因素。