西南喀斯特地区水土保持措施因子值计算与评价

定量评价水土保持措施在防治土壤侵蚀中的作用(因子值)是土地利用和水土保持规划的重要依据。运用位于典型西南喀斯特地区3个野外径流场的实测土壤侵蚀数据,计算不同水土保持措施的B、E、T因子值及等高耕作条件下主要农作物——马铃薯、玉米在不同生长阶段的T因子值,结果表明:B因子值介于0.000 7⁰.023 4之间,等高耕作条件下马铃薯作物小区T因子值(0.087 2)大于玉米作物小区(0.006 9),水平梯田措施E因子值为0.124 4;等高耕作条件下马铃薯、玉米在不同生长时期的T因子值大小关系为苗期>发育期>残茬期>成熟期,马铃薯在发育期、成熟期、残茬期的T因子值为玉米在相应时期的10倍左右。     

基于文献统计的CSLE模型中耕作措施因子的确定

为了研究CSLE模型中T因子的确定方法,收集并筛选了关于全国各水土保持区不同保护性耕作措施与传统耕作相比减少侵蚀的研究成果,利用文献统计的方法,计算并得出了我国6种保护性耕作措施在6个水土保持区的T因子取值。结果表明:(1)东北黑土区免耕秸秆覆盖、等高耕作和垄作区田3种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.20±0.14,0.52±0.25,0.15±0.12;(2)北方土石山区免耕、垄作区田和等高耕作+植物篱3种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.51±0.25,0.46±0.24,0.17±0.09;(3)西北黄土高原区免耕、免耕秸秆覆盖和等高耕作3种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.73±0.17,0.69±0.22,0.27±0.22;(4)南方红壤区免耕秸秆覆盖和等高耕作2种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.11±0.08,0.54±0.32;(5)西南紫色土区免耕秸秆覆盖、等高耕作、等高耕作+植物篱和聚土免耕4种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.44±0.29,0.48±0.27,0.47±0.24,0.32±0.15;(6)西南岩溶区免耕和等高耕作2种保护性耕作措施下,T因子分别为:0.49±0.33,0.38±033。由此可知,在同一水土保持区,不同耕作方式的T因子取值不同,相同的水土保持耕作措施在不同的水土保持区的T因子取值也有较大差异。     

东北地区水土保持措施因子研究

 东北地区土壤流失日益严重,亟需了解各种措施的水土保持效果,为水土保持规划和土壤流失预报提供科学依据。利用4个小流域17个径流小区总计343次产流产沙观测资料,计算并比较了本区7种主要水土保持措施因子值。水平台田和水平坑的工程措施因子值分别为0.020和0.061;灌木梗和封禁的生物措施因子值分别0.054和0.363。大豆顺坡种植、横坡种植和地梗植物带的耕作措施因子值分别为0.624、0.257和0.186。研究成果可为应用土壤侵蚀模型进行土壤流失预报服务。     

赣南地区水土流失评价模型及其影响因子获取方法研究

以模型和"3S"技术为基础,介绍了赣南地区水土流失及其影响因子的评价方法和获取途径。在弄清各因子含义和算法的基础上,确定和构建了适合赣南地区侵蚀环境的水土流失评价模型及其因子值获取方法;同时对赣南地区林下水土流失区的水土保持生物措施因子B值以及水土保持工程措施因子E值的算法进行了有益的尝试。     

中国主要水土保持耕作措施因子

水土保持耕作措施因子是中国土壤流失方程参数之一,确定全国范围主要措施的因子值,是计算土壤水蚀模数的基础工作,可为开展全国土壤侵蚀强度评价奠定基础。以收集的文献资料和监测资料为基础,计算了全国水蚀区等高沟垄种植、垄作区田和免耕等5种耕作措施因子值,并基于区域差异不显著分析结果,确定了最终的全国统一因子值,为模型的推广应用提供了数据基础。     

典型水土保持措施对红壤坡地柑橘园水土保持效益的影响

为研究红壤坡地果园不同水土保持措施的水土保持综合效益,该研究采用野外标准径流小区试验方法,通过对江西水土保持生态科技园柑橘园小区长期定位观测,分析了植物措施、耕作措施、工程+植物措施和工程措施等4种不同水土保持措施的径流、泥沙、养分流失情况以及对土壤理化性质的影响。结果表明:1)各项水土保持措施的年均减流效益依次为,工程措施耕作措施工程+植物措施植物措施;减沙效益依次为,工程措施耕作措施植物措施工程+植物措施。植物措施减流效益最佳,为71.43%;工程+植物措施减沙效益表现最优,为95.88%。减氮效益为工程措施工程+植物措施耕作措施植物措施。减磷效益趋势与减沙效益一致。植物措施减氮效益最佳,为19.84%;工程+植物措施减磷效益最佳为68.94%。2)各项水土保持措施土壤理化指标,田间持水量依次为:工程措施工程+植物措施植物措施耕作措施。其中耕作措施田间持水量提高幅度最大,为14.60%;植物措施其次,提高7.19%。土壤含水率依次为,耕作措施工程+植物措施工程措施植物措施。其中植物措施土壤含水率提高幅度最大,为18.94%。土壤≥0.5mm水稳性团聚体(WSA,water-stable aggregates)质量分数值依次为,工程措施工程+植物措施耕作措施植物措施。其中植物措施WSA值提高幅度最大,为4.42%。土壤养分综合趋势与WSA值一致。土壤养分以植物措施中的百喜草全园覆盖提高最大,有机质、全氮和全磷分别增加34.53%,78.26%,12.24%。由此可知,植物措施稳定后,在减流减沙、减少养分流失及土壤改良等水土保持综合效益方面表现最优。该研究可为南方红壤丘陵区果园开发选择适合的水土保持治理措施,以及提高果园土壤质量、解决水土流失与环境问题提供参考。     

紫色土丘陵区典型水土保持措施的适宜性评价

为科学合理选择适宜的水土保持措施,利用特尔斐(Delphi)法和模糊数学原理,对紫色土丘陵区典型水土保持措施进行区域适宜性评价。以问卷调查为基础进行评价指标的筛选,从求-供和产-望2个角度建立2套评价指标体系。根据评价指标与水土保持措施适宜性之间的关系选择单项指标评价模型,采用特尔斐法确定各评价指标的权重,最后结合加权求和与几何平均方法对水土保持措施适宜性进行综合评价,并以四川省遂宁市群力村为例进行实证研究。结果表明:研究专家注重措施的水土保持效益和自然环境效益,当地农民则看重措施实施后的社会经济效益;在群力村较为普遍的4种水土保持措施中,退耕还草最为适宜,其次为退耕还林,等高耕作和梯田的适宜性相对较小,与实际推广情况一致;梯田和等高耕作的适宜性较低主要受到农村劳动力数量、农民投资能力和措施社会经济效益的限制。     

闽东茶园径流小区试验与水土保持措施的探讨

为摸清闽东地区茶园水土流失的规律,探讨各种水土保持措施的效益,为进一步提高防治茶园水土流失提供科学依据,我们设计6个不同处理径流区对茶园的水土流失进行观测,结果显示水土保持梯田加上生物覆盖的处理与传统台地耕作处理在土壤侵蚀量,土壤含水量等因子方面差异显著,这说明水土保持工程措施是建立茶园的基础,把表土生物覆盖或敷盖是茶园防止水土流失,实行可持续发展的良策之一。     

坡度对农业耕作措施水土保持作用的影响

农业耕作措施是水土保持三大措施之一,在坡耕地水土保持中起关键作用。利用人工模拟降雨试验方法,对不同坡度条件下农业耕作措施水土保持作用进行了研究。农业耕作措施包括等高耕作、人工掏挖和人工锄耕,以平整坡面为对照措施;降雨试验在长4m,宽1m的径流小区完成;坡度为5°,10°,15°,20°,25°;降雨强度为1,1.5,2mm/min。结果表明:与平整坡面相比,等高耕作、人工掏挖和人工锄耕分别减小产流量38.19%,32.25%和15.84%;减小产沙量均在50%以上,说明农业耕作措施具有明显的水土保持作用。通过对坡度与产流量、产沙量关系分析表明,在耕作坡面,坡度会影响产流量,但是大坡度与小坡度之间差异不显著。相反,坡度对产沙量具有显著影响,在小坡度条件下,产沙量受坡度的影响较小。当坡度大于15°后,坡度每增加1°,等高耕作、人工掏挖和人工锄耕耕作措施保土作用平均降低3.08%,4.74%和7.61%。回归分析表明产沙量与坡度之间存在指数函数关系。可见,坡度对农业耕作措施保水作用和保土作用的影响不同。     

水土保持农业技术措施分类初探

为进一步完善我国水土保持农业技术措施的分类体系,并服务于研究与生产,在论述水土保持农业技术措施的概念、分类现状基础上,依据措施实施的方式、作用和目标,并结合农艺环节,将水土保持农业技术划分为以改变微地形为主的蓄水保墒技术、以提高土壤抗蚀力为主的保护性耕作技术和以增加植物覆盖为主的栽培技术3大类,等高耕作、沟垄种植、坑田、半旱式耕作、深耕翻、保墒、覆盖、深松、少耕、培肥土壤、合理配置作物、播种保苗、栽培13个亚类和等高耕作等44个型,以供参考.     

黄土耕作坡面溅蚀过程中微地形响应特征

[目的]探究60mm/h雨强下不同耕作坡面在溅蚀阶段的微地形变化特征,为黄土坡地水土保持耕作方式布设提供科学依据。[方法]在室内人工模拟降雨试验的基础上,采用激光扫描量测方法分别获取溅蚀前后4种不同耕作方式(人工锄耕、人工掏挖、等高耕作、耙磨整平)黄土坡面微地形相对高程,并对能反映微地形变化的高精度M-ΔDEM进行了分析。[结果]不同耕作措施下坡面微地形均具有较弱的空间变异,其空间分异主要受耕作措施的影响;降雨对微地形具有一定的夷平效应,且不同耕作坡面在1~1.3m尺度范围内均表现出侵蚀平衡现象;不同耕作微地形对溅蚀均具有阻滞作用,其中人工掏挖和等高耕作具有较强的水土保持作用。[结论]微地形水系分维能较好地反映复杂的微地形特征,而坡面耕作方式是溅蚀过程中微地形时空变异分布状况的控制性因子。     

官厅水库上游水土保持措施的减水减沙效益

采用北京延庆上辛庄径流试验站的裸地鱼鳞坑、侧柏鱼鳞坑、裸地水平条、板栗水平条、板栗树盘和休闲地坡面径流试验小区2001—2006年58次降雨的径流泥沙资料,分析北京山区官厅水库上游常用水土保持措施的减水减沙效益和水土保持措施因子值。研究结果表明：裸地鱼鳞坑、侧柏鱼鳞坑、裸地水平条、板栗水平条、板栗树盘的多年平均减水效益超过60％,减沙效益超过90％;鱼鳞坑、水平条和树盘的多年平均工程措施因子值分别为0．08、0．09和0．10,侧柏和板栗的多年平均生物措施因子值分别为0．41和0．48,且降雨量对水土保持措施的减水减沙效益以及水土保持措施因子值都存在明显影响。研究结果可为官厅水库上游地区．土壤侵蚀防治效益定量评价和水土资源管理提供重要参考。     

黄土高原坡面水土保持措施减沙水代价分析

不同的水土保持措施在减少侵蚀泥沙的同时对径流量的影响不同.以裸坡地水土流失为对照,分析了不同水土保持措施减水减沙比(Rrs),并以其作为减沙水代价指标,根据黄土高原土壤侵蚀严重的丘陵沟壑区(西峰、绥德、天水等3个典型区)的农地径流小区多年观测资料,分析了不同耕作措施及生物措施的减沙水代价(Rrs).结果表明,不同耕作方式Rrs差异很大,变化幅度在8.5～36.4 m3/t;在耕作措施上,横向耕作的Rrs大于防冲沟和浅耕,深耕Rrs最小;生物措施方面,低秆与高秆作物间作措施Rrs大于单作低秆作物和中高秆作物轮作,牧草(草木樨、苜蓿)轮作的Rrs较农作物轮作大,且草木樨与农作物轮作的Rrs大于苜蓿与农作物轮作.随着雨量的增加和坡度的增大,耕作措施和生物措施Rrs呈减小趋势.Rrs较大的措施在减少相同的坡面侵蚀泥沙时,有利于增加土壤水分,但是不利于径流形成.     

三峡库区农桑配置对地表氮磷流失的影响

为优化三峡库区紫色土旱坡地农桑配置方式,提高库区水土保持效果和生态环境效益,本试验通过采用三带等高桑+等高耕作、三带等高桑+交叉耕作、两带等高桑+等高耕作、两带等高桑+交叉耕作、传统等高耕作等5种处理研究了不同农桑配置方式对旱坡地地表氮磷流失的阻抗效果。结果表明,农桑配置方式能够显著阻抗地表径流和氮磷流失,但不同配置方式间存在显著性差异;三带等高桑+交叉耕作方式较其他方式能更显著地降低地表径流中全氮(磷)、可溶性氮(磷)、颗粒态氮(磷)的流失和氮(磷)年流失负荷量,地表径流中氮、磷流失分别以可溶性氮(约50.1%~60.2%)和颗粒态磷(约54.9%~59.6%)为主,并且硝态氮的年流失负荷(约0.19~0.27kg hm-2 a-1)高于铵态氮(约0.12~0.17 kg hm-2 a-1)。综上可知,三带等高桑+交叉耕作对地表径流和氮、磷流失的阻抗效果更显著,最符合三峡库区旱坡地开发利用的生态保护理念。     

丹江口库区坡耕地水土流失治理模式探讨

坡耕地的水土保持治理措施较多,为在有限的资金和劳力投入下获得较大的经济和生态效益,对丹江口市水土保持工程的经济效益和生态效益进行了调查和研究,结果表明:在丹江口库区,对小于5°的坡耕地不宜采取硬措施,只宜采取等高耕作、轮作、间作、套种等保土耕作措施;对5°~15°坡耕地应根据实际情况,在资金投入和劳力有保障的前提下优先建设梯田;对15°~25°坡耕地宜采取经济林+植物篱的措施;对25°以上坡耕地宜退耕还生态林。     

基于SWAT模型的晋江西溪流域绿水管理措施效益成本分析

[目的]计算晋江西溪流域4种绿水管理措施的效益和成本,为西溪流域生态治理提供新的参考模式,为完善水资源管理机制提供借鉴。[方法]以晋江西溪流域为研究区,运用SWAT模型对石陇、梯田、等高耕作、地表覆盖4种绿水管理措施进行了情景模拟,计算了4种措施在增加绿水、水土保持、水质保护、农业增收等方面的效益,并对每种措施进行了效益成本分析。[结果](1)石陇、梯田、等高耕作3种绿水管理措施的效益成本比分别为19.52,13.03,6.98,都远大于1,非常适合在西溪流域推广应用,3种措施的平均效益成本比为10.18。流域实施3种措施的年均成本为3.97×10~6元,年均效益为4.05×10~7元。(2)地表覆盖的效益成本比仅为0.63,目前不适合在研究区推广应用。[结论]石陇、梯田、等高耕作的环境与经济效益较好,有较好的应用前景;今后应进一步探索降低地表覆盖成本的技术,同时辅以适当的政府补贴,以利于该绿水管理措施在研究区的推广。     

水蚀过程中裸露陡坡耕地土壤侵蚀特征

在坡耕地上,农业耕作措施改变了地表微地形,对坡地土壤侵蚀过程产生影响。深入了解耕作措施对坡地土壤侵蚀的影响,以便为开展陡坡耕地退耕还林(草)工程的水土保持效益评价提供科学依据。以30°陡坡耕地为研究对象,采用室内人工模拟降雨试验方法,对采用人工锄耕、人工掏挖和等高耕作的裸坡地土壤侵蚀特征进行研究。用相同坡度平整坡地作为对照措施。降雨强度为60,90,120mm/h,降雨历时80min。结果表明:(1)在陡坡耕地上,在雨强为60,90mm/h时,3种耕作措施都具有延缓坡地产流的作用,但在雨强为120mm/h时,人工锄耕和人工掏挖坡地产流开始时间与平整坡地无显著差异(P0.05);(2)对采用等高耕作的陡坡地,在3个降雨强度下,累计产流量均低于平整坡地,但采用人工锄耕和人工掏挖的陡坡地与平整坡地相比并无明显规律;(3)在降雨强度为120mm/h时,耕作陡坡地地表径流含沙量较高,土壤侵蚀量是平整坡地的2~5倍。因此,在裸露陡坡耕地上,当降雨强度偏大时,采用农业耕作措施不仅不能降低土壤侵蚀发生,反而会增加。     

密云水库周边板栗林下不同水土保持措施效益评价

为探究密云水库周边板栗林下的土壤侵蚀规律以及适合于当地板栗林下的水土保持措施,选取发生于2021年8月的10次降雨事件作为研究样本,通过对比不同水土保持措施配置下产流产沙对降雨因子的响应,采用径流小区法对不同水保措施配置模式的水土保持效益进行了评价,进而筛选出水土保持效果更好的水土保持措施。结果表明:(1)在仅布设植被措施的条件下,减轻地表径流及泥沙运移作用最大的植被类型为卷柏,其次为自然坡面。(2)在同时布设植被措施与工程措施的条件下,工程措施相同、植被措施不同时,自然坡面减流减沙效果最好。工程措施不同、植被措施相同时,减流效果最好的为鱼鳞坑。(3)马齿苋+鱼鳞坑、自然坡面+鱼鳞坑的水土保持效益最佳。(4)对产流产沙量影响最大的因子为降雨量,其与径流量、泥沙量的相关系数分别为0.533,0.557(p<0.01)。由此可知,进行密云水库板栗林水土保持工作时,可优先种植卷柏、布设鱼鳞坑,或布设马齿苋+鱼鳞坑、自然坡面+鱼鳞坑等水土保持措施。     

紫色土坡地旋耕机耕作侵蚀特征

耕作侵蚀的过程机制和防治技术研究是我国现阶段水土保持科学与技术的重点研究领域,关于小型旋耕机耕作的土壤再分布过程和影响因素研究较少.应用磁性示踪法研究旋耕机等高耕作、向下耕作和向上耕作的土壤再分布模式和强度,查明耕作速度对旋耕机耕作侵蚀的影响.结果表明:不同耕作方向下旋耕机单次耕作过程中均引起土壤同时发生向上坡和向下坡移动,且均导致土壤发生向下坡净位移;不同耕作速度时等高耕作和向上耕作土壤净位移与坡度均呈显著正相关(P＜0.01),而向下耕作二者无显著相关性(P＞0.05);土壤净位移量表现为快挡等高耕作(11.53 kg/m)＞快挡向下耕作(11.40kg/m)＞快挡向上耕作(7.59kg/m)＞慢挡向下耕作(7.33 kg/m)＞慢挡等高耕作(6.87 kg/m)＞慢挡向上耕作(6.29 kg/m);快挡时上下坡交替耕作的耕作侵蚀速率小于等高耕作,但慢挡时二者相当.旋耕机耕作相比传统耕作机具的耕作侵蚀明显下降,其推广应用对于防治紫色土坡地耕作侵蚀和土壤退化有重要作用.     

水土保持措施及其减水减沙效益分析

水土流失已经和正在蚕食着人们赖以生存的宝贵的水土资源，如何有效地控制水土流失日益受到社会各界和科学家们的广泛关注。中国在水土保持方面创造了许多颇具特色的水土保持措施，如：生物林草措施、耕作措施和水土保持工程措施。该文总结了目前所采用的主要水土保持措施类型。采用坡度、坡长校正公式将数据转化为具有可比性的量值(标准小区)，定量分析了各种水土保持措施对于减少径流和土壤侵蚀产沙的效果，即治理措施的减水减沙效益，为小流域土壤侵蚀预报、水土保持措施的优化及合理配置、优化土地利用结构等提供参考依据。