东北黑土区土壤团聚体迁移特征的模拟降雨试验研究

坡面侵蚀过程中土壤团聚体迁移反映了团聚体的破碎程度以及雨滴打击和径流搬运之间的相互作用。基于模拟降雨试验,研究了黑土坡面不同粒级土壤团聚体的迁移特征。研究结果表明,同干筛处理相比,湿筛后≥0.25mm粒径的水稳性团聚体含量为52%,其较干筛处理减少24%。湿筛后土壤团聚体的粒级分布以<0.25mm团聚体居多;湿筛处理后>1mm粒级的团聚体含量较干筛处理减少了83.8%。在50和100mm/h两个降雨强度下,团聚体流失以<0.25mm的微团聚体为主,其流失量占团聚体流失总量的80%以上,且不同降雨强度下微团聚体流失量与含沙浓度存在显著正相关关系。50mm/h降雨强度下微团聚体流失量随降雨历时的增加呈先快速增加后递减,最后趋于相对稳定的变化趋势;而100mm/h降雨强度下,其变化趋势则表现为先快速增加后缓慢上升趋势。≥0.25mm各粒级团聚体的流失比例和流失团聚体的平均重量直径(MWD)均随降雨强度的增加而减小,反映了大雨强下雨滴打击对团聚体的分散作用。     

重庆四面山不同林地土壤团聚体特征

通过对重庆四面山毛竹林、柳杉林、槲栎林和川柯林4种不同林地土壤团聚体的测定,运用分形理论对研究林地土壤的团聚体分形维数进行分析,结果表明4种林地土壤水稳性团聚体的分形维数(湿筛)均在2.6702.882之间,其中川柯林地0-20 cm土壤层的分形维数最小,毛竹林土壤40-60 cm层分形维数最大;土壤团聚体的分形维数(干筛)均在2.514～2.683之间.且槲栎林土壤40-60 cm层的分形维数最小,毛竹林土壤40-60cm层分形维数最大.通过建立团聚体和水稳性团聚体之间的转移矩阵,用不同径级的保存机率计算出团聚体的稳定性指数,结果表明3～1 mm,1～0.5 mm粒径级土壤团聚体的保存机率较大,不易遭到破坏;>10 mm,0.5～0.25 mm粒径级团聚体的保存机率较小,容易遭到破坏.通过计算4种林地土壤不同深度团聚体稳定性指数平均值发现,川柯林土壤的稳定性指数最高(3.26),其次为槲栎林土壤(3.03)、柳杉林土壤(2.71)和毛竹林土壤(2.69),说明川柯和槲栎两种阔叶林有利于土壤团聚体的稳定.     

青藏高原不同土地利用方式土壤团聚体组成及稳定性特征

[目的]探究青藏高原不同土地利用方式对土壤团聚体分布特征及稳定性的影响，为改善高寒地区土壤质量提供科学依据。[方法]选取青藏高原5种不同土地利用方式(农田、人工林、湿地、灌丛、裸地)为研究对象，采用干筛法和湿筛法测定土壤团聚体粒径分布以及土壤有机碳(SOC)、总碳(TC)、总氮(TN)、pH,并计算大团聚体重量的百分含量(DR_>0.25,WR_>0.25)、团聚体破坏率(PAD)、平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)等土壤团聚体稳定性指标，研究了高寒地区不同土地利用方式下团聚体组成及其稳定性特征。[结果]相较于机械稳定性团聚体，土壤水稳定性团聚体更易受到土地利用方式的影响，且更能反映西藏地区土壤团聚体结构稳定性；农田耕种增加了具有机械稳定性的土壤大团聚体含量，但不具有水稳定性；人工林和湿地的土壤团聚体具有较高的水稳定性特征。相关性分析表明，土壤团聚体MWD与SOC,TN含量呈显著正相关；土壤团聚体MWD,GMD值与各粒径团聚体含量总体上呈线性相关，且对于机械稳定性团聚体，1 mm是正负相关的临界点，对于水稳定性团聚体，0....     

东北典型黑土区农耕土壤团聚体流失特征

通过野外原位模拟降雨试验,研究了东北典型黑土区3种降雨强度(30、60和90 mm h-1)下农耕地坡面侵蚀过程的土壤团聚体流失特征,分析了流失团聚体特征指标(平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)、平均重量比表面积(MWSSA)、≥1 mm粒级团聚体比例(PA1)、≥2 mm粒级团聚体比例(PA2)、≥0.25 mm粒级团聚体比例(PA0.25))的变化规律。结果表明:降雨强度对典型黑土区农耕地坡面侵蚀有显著影响;次降雨初期侵蚀量占整个降雨过程总侵蚀量的比例随着降雨强度的增加而增大。在30 mm h-1降雨强度下,团聚体流失以0.25 mm粒级团聚体为主,其占团聚体流失总量的90.0%;在60 mm h-1降雨强度下,团聚体流失以0.25和0.5~1 mm粒级团聚体为主,二者占团聚体流失总量的63.7%;而90 mm h-1降雨强度下,团聚体流失以0.25和2~5 mm粒级团聚体为主,二者分别占团聚体流失总量的31.7%和31.2%。PA0.25、PA1、PA2、MWD和GMD与降雨强度和含沙量之间均呈现极显著正相关关系;MWSSA和D与降雨强度和含沙量之间呈现极显著负相关关系。研究结果还表明,PA1、MWD和GMD皆能较好地表征典型黑土区农耕土壤的团聚体流失特征。     

坡面不同截-排水沟布置方式下土壤微团聚体流失特征

传统坡面水系工程主要在节约工程量的考量下,把截水沟布置成平行于等高线的形式,但为了符合坡面自然排水状况,该研究中考虑用汇流和分流的方式来探究从理论上改变坡面沟道的基本形状是否具有可行性。该研究设计按比例缩小的坡-沟模型,以无措施坡面为对照,用人工模拟降雨的方法探究在不同坡度、地类坡面上布置汇流型和分流型截排水沟道后,坡面土壤微团聚体的流失变化规律。结果表明:在各个地类和坡度中,布置汇流和分流截排水措施后均出现较小颗粒微团聚体(5μm)在侵蚀泥沙中富集的现象;在坡耕地中,布设截排水措施能显著稳定土壤小粒径微团聚体(5μm)比例的稳定性,但分流截排水措施的效果更加明显,但在5°和10°时,汇流截排水措施能更好减缓坡面土壤粗化(250~1 000μm)趋势;汇流措施能减少林地侵蚀泥沙中微团聚体富集的波动性并控制林地坡面较小粒径微团聚体流失(5μm)的程度,但在荒草地中,总体来看,汇流措施对控制坡面微团聚体流失具有更强的作用。汇流型和分流型截排水措施对不同地类坡面微团聚体的控制保护各有侧重,在布设坡面沟道时,根据坡面、土壤实际情况和土壤保护要求来选择坡面截排水措施是极有必要的。该研究为进一步研究坡面自然排水方式在现实中运用可能性和可行性提供部分基础资料。     

丹江口库区不同土地利用方式土壤团聚体稳定性及分形特征

为分析南水北调(中线)丹江口库区不同土地利用方式土壤团聚体稳定性及其分形特征,揭示人类活动对土壤结构的影响,以库区内不同土地利用方式(水田、旱地、果园、人工林地、自然林地)土壤为研究对象,经干筛和湿筛法测定团聚体组成,以土壤团聚体稳定性指标(大团聚体含量(R0.25)和团聚体破坏率(PAD))、土壤团聚体直径指标(平均质量直径(MWD)和几何均重直径(GMD))以及分形维数(D)作为评价指标,对比分析丹江口库区不同土地利用方式下土壤团聚体组成及其稳定性。结果表明,对土壤团聚体组成的测定,湿筛法相对干筛法重现性更好,能更真实反映土壤团聚体组成及其稳定性。各土地利用方式总体上表现为林地(人工林和自然林)土壤稳定性和抗蚀性更好,其MWD和GMD值相对较高,D值相对较低;相反,旱作农地(果园和旱地)土壤团聚结构及其稳定性较弱,其MWD和GMD值相对较低,D值相对较高。说明各团聚体稳定性指标均能从不同角度反映不同土地利用方式对土壤团聚体稳定性的影响。相关性分析表明,土壤团聚体MWD、GMD值和D值与各粒径团聚体含量呈明显线性关系,在土壤团聚化过程中,土壤团聚体从微团聚体(0.25 mm)—中等团聚体(0.25~5 mm)—大团聚体(5 mm)的转化中,0.25,1,5mm粒级是较为关键的临界点。     

滇中不同植物群落土壤团聚体组成及养分特征

采用野外调查和室内分析相结合的方法,对滇中富源县境内华山松-栓皮栎混交林、旱冬瓜林、杨梅灌丛、云南松林、撂荒地5类群落类型的团聚体粒径组成及养分特征进行研究。结果表明,团聚体含量随着粒径（〉5 mm,5～3 mm,3～1 mm,1～0.5 mm,0.5～0.25 mm,〈0.25 mm）的增大及土层（0-10 cm,10-20 cm）的加深而逐渐增多;团聚体的养分含量也呈现一定差异,有机碳、全氮、全钾和水解氮含量随粒径的减小而增多;速效钾含量则随着粒径的减小先增后减。分析团聚体养分的碳、氮比值（C/N）,得知撂荒地〉云南松林〉华山松-栓皮栎混交林〉杨梅灌丛〉旱冬瓜林,揭示C/N越小越有利于碳、氮等养分的循环与流动的规律。     

不同土地利用方式下土壤团聚体中养分的分布特征

采用野外调查和室内分析相结合的方法,就不同土地利用方式下土壤团聚体中主要养分的分布特征进行了研究。结果表明,不同土地利用方式下土壤团聚体均以2 mm粒径为主,0.5～0.25 mm粒径团聚体含量最少。不同土地利用方式下土壤有机碳,全氮、全磷、全钾,速效氮、速效钾在团聚体中的分布存在一定差异。土壤团聚体中有机碳、全氮含量均随团聚体粒径的增大而减小,碱解氮、全磷和全钾的含量在团聚体中的分布较均匀,而速效钾含量随粒径的减小呈先增大后略减小的变化趋势。不同土地利用方式下,各粒径团聚体对土壤主要养分分布的影响程度有所不同。土壤团聚体对土壤养分的贡献率中约有40%来自5 mm团聚体,这主要取决于团聚体含量的多少。     

秸秆深还对黑土亚耕层土壤物理性状及团聚体分布特征的影响

为改善我国东北地区黑土亚耕层的土壤结构并解决当地玉米秸秆还田难问题,于2015—2018年开展切碎秸秆(QS)与秸秆颗粒(KL)2种秸秆形态下1倍(15 000 kg·hm^–2)、3倍(45 000 kg·hm^–2)与5倍(75 000 kg·hm^–2)3种秸秆用量的一次性深埋(30～40 cm)还田试验,探究其对黑土亚耕层(20～40 cm)土壤容重、紧实度及土壤含水量的影响,并分析土壤团聚体变化对主要物理性状的调控效应。3年玉米成熟期的测试结果表明:(1)秸秆深还对亚耕层土壤容重、紧实度以及土壤含水量的改善程度高于耕层(0～20 cm),表现为随秸秆用量的增加而提高,随还田后的时间延长而降低,一次性秸秆高量深还改善土壤物理性状的效果可维持多年。(2)秸秆3倍、5倍量还田显著提高了亚耕层土壤>0.25mm与>2mm水稳性大团聚体的含量,降低了微团聚体含量;秸秆还田第1、2年为>0.25 mm和>2 mm水稳性团聚体的主要形成时期,其含量最高为CK的5倍和1.5倍(P<0.05)。(3)亚耕...     

麦茬复种饲料油菜对耕层土壤团聚体的影响

通过田间小区试验，研究了不同油菜种植密度与施氮肥对麦茬复种饲料油菜耕层（0～20cm）土壤颗粒组成、水稳性团聚体、微团聚体、粘粒分散率和团聚度的影响。试验结果表明，麦茬复种油菜能提高耕层土壤水稳性团聚体，改善土壤颗粒组成状况；与对照（CK）相比，耕层土壤粘粒分散率呈显著或极显著性降低，〈0．001mm的土壤团聚体破坏率和特征微团聚体比例（〈0．01mm／〉0．01mm）显著降低，而土壤团聚度在油菜苗期为降低趋势，收获期呈显著或极显著性增加，〉0．25mm的土壤团聚体百分含量除收获期的水稳性团聚体外均呈不显著性降低。复种油菜对土壤水稳性团聚体改善贡献高于土壤微团聚体。种植密度和施肥处理均能不同程度地影响和改变耕层土壤水稳性团聚体、微团聚体和粘粒分散率的含量，处理间规律性不强，差异性并不十分显著。说明麦茬复种饲料油菜对农田土壤肥力的改善和提高具有积极作用。     

1961—2020年沂蒙山区降雨侵蚀力时空变化特征

为了分析沂蒙山区降雨侵蚀力的时空变化特征,利用沂蒙山区20个国家气象站1961—2020年的逐日降雨数据,采用日降雨侵蚀力模型、Mann-Kendall趋势/突变检验法、累积距平法、小波分析、反距离加权插值(IDW)等方法进行了系统的研究。结果表明:沂蒙山区年均降雨侵蚀力为5 081.59(MJ·mm)/(hm²·h·a),且年际变化呈现波动上升的变化趋势; 年降雨侵蚀力存在22 a的主周期和7 a的次周期; 降雨侵蚀力年内多集中在汛期6—9月份,占全年的84.15%; 除秋季外,春季、夏季和冬季的降雨侵蚀力均呈现上升的变化趋势; 年均降雨侵蚀力空间上由东南向西北呈带状逐渐递减; 各气象站变异系数的范围是0.32～0.53,地区差异比较明显,西部地区相对较大,南部地区相对较小。沂蒙山区降雨侵蚀力的时空分布特征与侵蚀性降雨分布基本一致,并且集中分布在汛期,因此要加强研究区汛期尤其是7月、8月份的水土流失防治工作,可为研究区水土流失的监测、预报及治理等提供决策依据。     

降雨因子对沂蒙山区不同土地利用方式径流小区产流产沙的影响

[目的]研究降雨量、降雨强度、降雨历时等降雨因子对沂蒙山区小流域不同土地利用方式径流小区产流产沙的影响,为该区水土流失防治、水土保持规划、生态建设等提供参考。[方法]对沂蒙山区不同土地利用方式径流小区(自然荒坡和荞麦、野生牧草和花生)两两对照并且进行连续3a的定位观测,对观测数据进行统计分析和显著性检验。[结果](1)降雨量与各径流小区产流量的相关性显著(p0.01),与荞麦小区和花生小区产沙量的相关性显著(p0.01),与自然荒坡小区和野生牧草小区的产沙量相关性较差。(2)平均降雨强度(I)与各径流小区的产流量和产沙量的相关性均不显著。10 min最大降雨强度(I10)和30min最大降雨强度(I30)与各径流小区产流量以及荞麦小区、花生小区的产沙量均具有较好的相关性,其中30min最大降雨强度(I30)的相关性最好。(3)降雨历时与荞麦径流小区的产流量和产沙量相关性显著(p0.01),与其他径流小区的产流量和产沙量虽皆呈正相关但相关性均不显著。[结论]降雨量(P),10min最大降雨强度(I10),尤其是30min最大降雨强度(I30),降雨历时等降雨因子在沂蒙山区坡面产流产沙过程中都起到了不同程度的作用,不同的土地利用方式也是影响坡面产流产沙的重要因子。     

基于日降雨的沂蒙山区降雨侵蚀力时空变化研究

降雨侵蚀力是水土流失最为重要的外部驱动力,是土壤侵蚀相关领域的研究重点。以沂蒙山区及周边38个气象台站1971—2008年逐日降雨量资料为数据源,利用基于日降雨信息的月降雨侵蚀力模型,估算了研究区多年月、年降雨侵蚀力,并初步分析了降雨侵蚀力的时空分布规律。结果表明:沂蒙山区降雨侵蚀力总体趋势为西北、中南高,北部低,泗水县、曲阜市东部一带是研究区降雨侵蚀力的高值中心;R值与年降雨量和年侵蚀性降雨量的年际变化趋势基本一致,但也有部分异常年份;沂蒙山区降雨侵蚀力年内主要集中分布在6—9月份,占全年的97.07%,其中最大月降雨侵蚀力出现在7月份,占年降雨侵蚀力的51%。研究结果可为该区域水土流失预报、农业面源污染状况预报等提供理论依据。     

沂蒙山区不同植被景观类型与土壤侵蚀研究

为了探讨不同植被类型与土壤侵蚀的关系,选取沂沭泗河中上游、南四湖以东的沂蒙山区,使用中国植被类型分类表,得到不同植被景观类型的空间分布图,结合土壤侵蚀分布图,利用GIS交叉分类方法,得出了沂蒙山区不同植被景观类型与土壤侵蚀的定量关系。总体而言,沂蒙山区的温带落叶灌丛、矮林的土壤侵蚀最严重。     

不同雨型下紫色土区坡耕地产流产沙特征

利用遂宁水土保持试验站5个径流小区1984—2015年次降雨和径流输沙数据,基于降雨过程定量划分出4种雨型,分析了雨型对不同坡度坡耕地产流产沙的作用。结果表明:径流深与各时段最大雨强均呈极显著相关(p0.01),随着坡度的增加,最大相关系数所对应的雨强时段越短;冲刷量均与Ⅰ平均呈极显著相关,且相关系数最大。径流深、冲刷量与雨强拟合关系均为幂函数,分别为凸型和凹型增函数,且拟合度区间分别为[0.79,0.88]和[0.90,0.97],说明冲刷量和雨强的关系更密切。各雨型下的产流产沙量随坡度的增大而增大,同一坡度下基本表现为雨型Ⅳ(短历时、大雨强)雨型Ⅲ(中历时、中雨强)雨型Ⅱ(长历时、中雨强)雨型Ⅰ(长历时、小雨强),其中,雨型Ⅳ明显大于雨型Ⅰ且达到显著水平(p0.05),且在15°小区的响应最为明显。雨型Ⅳ是造成该区坡耕地水土流失的主要降雨类型,且径流深和冲刷量随坡度的增大而增加,故应在水土保持工作中着重采取相应措施进行防治。     

人工降雨条件下耕翻面积对水土流失的影响

[目的]探讨耕翻面积对水土流失的影响,为黄土高原地区农田水土流失防治提供依据。[方法]通过人工模拟降雨试验,研究了3种坡度下不同耕翻面积的产流和产沙特性。[结果]耕地的产流和产沙特征除了与坡度、雨强以及土壤前期含水量等因素有关外,还与耕翻面积有密切关系。坡度相同时,随耕翻面积的增加初始产流逐渐延后;耕翻面积相同时,随着坡度的增大径流量有增大的趋势,在坡度15°的情况下,耕翻50%时径流量最大。相同坡度下,随耕翻面积的增加,产沙量呈持续上升趋势;坡度为10°时,耕翻面积对产沙量的影响表现最为明显,翻耕的产沙量平均为不耕翻的8.66倍。15°坡度下径流量对累积产沙量的影响最显著。不同耕翻面积下的产流率在产流开始后10min左右趋于稳定。在不同坡度下全耕的产沙率均最大,不耕翻的最小。[结论]随着耕翻面积逐渐增大,初始产流时间逐渐延后,径流量逐渐减小,产沙量逐渐增大。     

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.     

沂蒙山区土壤侵蚀敏感性评价

根据沂蒙山区遥感影像解译和水土流失遥感调查数据等资料,在通用土壤侵蚀方程的基础上,选择降雨侵蚀力、土壤可蚀性值、坡度和植被覆盖等自然因子建立土壤侵蚀敏感性评价指标体系。利用GIS方法对影响土壤侵蚀敏感性的单因子进行计算,并将各因子进行栅格化。运用空间分析方法对沂蒙山区土壤侵蚀敏感性进行综合评价,将沂蒙山区土壤侵蚀敏感性分为极敏感区、高度敏感区、中度敏感区、轻度敏感区和一般敏感区5个等级区域,并分析了不同土壤侵蚀敏感区的空间分布。     

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。     

不同降雨强度下紫色土陡坡地侵蚀泥沙养分特征

采用野外人工模拟降雨试验研究雨强对三峡库区紫色土陡坡地侵蚀泥沙养分浓度的影响。结果表明:(1)在整个产流过程中,随着降雨强度的增大,径流携带的侵蚀泥沙量呈增大趋势,侵蚀泥沙全磷、全钾、碱解氮浓度也表现出增大的变化趋势,而侵蚀泥沙全氮、有效磷、速效钾浓度随雨强增大的变化规律不明显。(2)随着降雨强度的增大,侵蚀泥沙量、侵蚀泥沙各养分浓度到达峰值点的时间分别有不同程度的提前,且峰值点值也有不同程度的增加。(3)同一雨强下,随着产流历时的增加,径流泥沙量呈现出先增大后逐渐减小至平稳的变化趋势,侵蚀泥沙全钾、全磷、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾浓度也表现出相同的变化特征。(4)不同降雨强度下,侵蚀泥沙携带的全钾、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾发生了富集,但各养分的富集程度与雨强无明显的相关关系。