植物篱-农作模式坡耕地土壤综合抗蚀性特征

土壤抗剪强度、抗蚀性与抗冲性不仅反映了土壤对水力侵蚀不同发育阶段（雨滴溅蚀、薄层水流片蚀与股流沟蚀）的侵蚀力大小,还通过共存、耦合决定对抗水力侵蚀的综合能力（综合抗蚀性）的大小。利用植物篱控制水土流失的长期定位试验,采用数理统计法研究了植物篱-农作坡耕地土壤综合抗蚀性特征。结果表明,由于植物篱模式下土壤理化性质得以改善,加之网状植物篱根系的固结等作用促使土壤综合抗蚀性增强。紫穗槐、香根草、紫花苜蓿和蓑草植物篱-农作模式土壤综合抗蚀指数分别比常规横坡农作模式增加102.9%、91.9%、87.9%、82.9%。不同植物篱模式增强土壤综合抗蚀性效应的大小为,20o坡地紫穗槐>香根草,13o坡地紫花苜蓿>蓑草。植物篱模式也增强了各坡位土壤综合抗蚀性,改善了土壤综合抗蚀性的过大坡面异质性。该论文为进一步探究植物篱模式控制水土及氮磷等污染物流失提供参考。     

紫色土区坡耕地植物篱模式综合生态效益评价

科学评价植物篱模式提高坡耕地生态效益是进一步评价其生态经济社会综合效益的基础,可促进优化植物篱模式在山丘区的推广与应用。针对已有文献对植物篱模式生态效益评价存在评价指标片面等问题,选择植物篱模式下水土与农业面源污染物流失、土壤抗侵蚀力与土地生产力4方面指标,应用层次分析法与熵权法相结合计算评价指标权重,多因素综合评价法对西南紫色土区坡耕地紫穗槐、香根草、紫花苜蓿与蓑草4种植物篱模式进行综合生态效益评价。结果表明,植物篱模式的综合生态效益和不同类型生态效益较常规横坡农作模式明显提高,其中综合生态效益指数(A)、保持水土效益指数(B1)、控制农业面源污染效益指数(B2)、土壤抗侵蚀力效益指数(B3)、土地生产力效益指数(B4)分别增加206.4%~301.9%、228.6%~278.4%、212.6%~346.6%、93.7%~126.0%、23.6%~35.8%。植物篱模式不同类型生态效益指数大小顺序为B2(1.165)B1(0.962)B4(0.495)B3(0.332)。不同植物篱模式提高坡耕地综合生态效益的效应表现为20坡地紫穗槐模式香根草,13坡地紫花苜蓿蓑草。20坡耕地植物篱模式综合生态效益指数平均增加幅度(295.0%)大于13坡地植物篱模式(211.0%)。说明在西南紫色丘陵区的坡耕地,尤其是20以上坡耕地推广与实施灌木类植物篱可大幅提高其综合生态效益。     

紫色土丘陵侵蚀沟建植物篱自然植被恢复及水土流失特征研究

植物活篱笆恢复紫色土侵蚀沟植被及水土流失特征研究结果：（1）香根草、芦竹栽植半年即可形成植物篱笆，防治水土流失效果显著。据1999年测定，无植物篱处理年径流量为4210．44t／hm^2，泥沙流失量为1726．61t／hm^2，而植物篱处理年径流量只为无植物篱处理的7．2％，泥沙流失量为1％；因而被阻截的泥沙在植物篱笆上方淤积，可增厚土层10～20cm／a，有了土层，植被慢慢恢复，植物篱第1年覆盖度为3％，第2年为10％，第3年为25％，第4年达40％。（2）紫色土坡地水土流失周年变化以5月和6月为高峰期，高峰期径流量占全年径流量总和的45％左右，水土流失为全年流失量的30％左右。由于植物根系改善了土壤物理性状，土壤容重减轻，孔隙增加，因而土壤初始入渗速率、稳定人流速率均显著高于无植物篱处理，降雨量多，径流也多，同时也有较多的水入渗进入农田生态系统，而无植物篱则相反，降雨多，径流多，而进入农田生态系统的水也少。     

南方红黄壤区经济植物篱配合平衡施肥的水土保持效应研究

研究结果表明,水土流失不仅跟降雨量有关,还跟覆盖度有关,采用经济植物篱配合平衡施肥,可明显防治坡地的水土流失,与传统的农民习惯种植方式相比,可减少土壤流失88.58%～89.25%,减少径流量1.8%～8.20%.增加玉米产量52.03%(经济植物篱黄花菜+平衡施肥),增加农民收入263.28%～265.7%.经济植物篱配合平衡施肥对坡耕地的可持续利用起到了极大的作用.     

紫色土区不同植物篱模式控制坡耕地氮素流失效应

为优选紫色土区控制农田氮磷等养分流失的复合农林模式,利用野外径流小区试验,结合室内分析与数理统计法研究了植物篱模式控制紫色土区坡耕地氮素流失效应。结果表明,植物篱模式减少了坡耕地总氮及各形态氮流失负荷,就总氮而言,20°坡耕地紫穗槐与香根草模式下年均总氮流失负荷分别比横坡农作模式降低92.4%、90.0%;13°坡耕地紫花苜蓿与蓑草模式的年均总氮流失负荷分别比横坡农作模式降低88.7%、83.9%。径流与泥沙流失量的减少与径流氮浓度的降低是植物篱控制坡耕地氮素流失的主要机制。紫穗槐、香根草、紫花苜蓿与蓑草植物篱模式可作为西南紫色丘陵区农业非点源氮素污染的源头控制技术,特别是20°以上坡耕地推广与实施灌木类植物篱模式,能长期有效地控制农田盈余氮素流失。     

等高植物篱控制紫色土坡耕地侵蚀的特点

应用等高植物篱能在较低投入下有效控制坡地土壤侵蚀和养分流失。三峡库区紫色土 2 5°坡地的大雨强模拟降雨实验表明 ,香根草等高植物篱能减少相当于对照坡耕地的 82 .2 %的侵蚀量 ( 1 997年 1 1月 ) ,通过施肥促进植物篱生长密闭能进一步提高对流失土壤的拦截效率 ,效果不逊于带间覆盖。经过 31个月的侵蚀过程 ,各植物篱小区最明显的坡形变化是篱带处及其前部堆淤成接近水平的淤积带。由于植物篱的阻滞和坡形的变缓 ,径流和表土作用的时间延长 ,由径流携带的养分损失成为坡面养分流失的重要途径 ,控制径流损失是控制养分流失的重要方式之一 ,同时也有助于减少坡面侵蚀     

不同农艺措施对坡耕地水土及氮磷流失的控制

研究了丹江口水库水源涵养地小流域植物篱和4种农艺措施相结合对坡耕地水土和氮磷养分流失的拦截效果.结果表明:平衡施肥、间作和垄作对坡耕地均能不同程度地截留土壤和氮磷,其中,分别减少氮素和磷素流失31.22×10~(-2)～40.05×10~(-2)kg/hm~2和0.03×10~(-2)～1.04×10~(-2)kg/hm~2;植物篱小区地表径流量和土壤侵蚀量较对照分别减少了31.3%和53.9%.上述措施对小流域养分、水土流失都起到了很好的防控作用.     

植物篱对坡耕地侵蚀沟发育的影响研究

侵蚀沟严重影响黑土区坡耕地的质量和数量,植物篱为无间断式或接近连续的狭窄带状植物群,具有分散地表径流、降低流速、增加入渗和拦截泥沙等多种功能。是坡耕地治理的优良水土保持措施。通过试验表明,植物篱在保持水土的同时,增加了土壤有机质,改善土壤结构和理化性质,提高了土壤抗冲抗蚀性能,蓄水能力的增强,减少了地表径流,减轻了坡耕地较大侵蚀沟发生的可能性。     

物种配置植物篱对坡耕地营养元素拦截效应

通过坡耕地21个径流小区、1个空白对照、6个不同处理方式植物篱(Hedgerow)组合模式,探讨了不同物种配置植物篱对耕地营养元素的拦截效应。结果表明:灰毛豆×紫花苜蓿植物篱对坡耕地营养元素的拦截效果最明显,其中,氮相对拦截总量为181.82 g/hm²,相对拦截率为79.08%;磷相对拦截总量为84.81 g/hm²,相对拦截率90.31%;钾相对拦截总量11.37 g/hm²,相对拦截率83.84%。灰毛豆×黄花菜对氮的拦截效应最小,氮相对拦截总量为117.30 g/hm²,相对拦截率为51.02%;灰毛豆×香根草对磷、钾的拦截效应最小,磷相对拦截总量为55.43 g/hm²,相对拦截率59.02%;钾相对拦截总量6.62 g/hm²,相对拦截率48.86%。不同物种配置植物篱对坡耕地营养元素均具有明显的拦截作用,灰毛豆×紫花苜蓿组合模式的拦截作用最为显著。     

基于GIS的农林复合经营的侵蚀控制模拟研究

根据张家口郭家梁试验场的小区资料，建立了小流域侵蚀产沙模型以及植物篱侵蚀控制模型，并在GIS的支持下，从小流域数字高程模型（DEM）中提取基于地块间水沙汇流网络，生态基于地块的水沙运移网络图，并将地块间的水沙汇流过程引入小流域侵蚀产沙的模拟中，实现了侵蚀产沙模型与地理信息系统（GIS）的深层次耦合，模拟出坡面水沙在小流域的空间运动过程。1995－1999年的青边口河小流域模拟结果表明：坡耕地，荒坡地，低覆盖的天然草地的平均侵蚀模数最大，是侵蚀控制的重点土地利用类型，在坡耕地，荒坡地，低覆盖的天然草地配置面积占流域总面积的18．2％的植物篱一农作系统（10m带间距的二年生紫穗槐植物篱），利用次降雨资料的计算模拟结果表明，对径流的控制效果在８．１％－４６．２％之间，对侵蚀模数的控制净利要在４２．９％－５０．２％之间，养分流失的模拟分析表明，在现有条件下有机质的损失较大，而通过配置植物篱－农作系统可以有效地减少养分的流失。     

人工龙须草与紫穗槐的水土保持效应

为解决豫西南丘陵坡地的水土流失问题,开展了种植龙须草、紫穗槐与次生植被的对比试验。结果表明,人工种植龙须草、紫穗槐改善了土壤的物理性状效果显著(p<0.05),使土壤容重分别降低了9.15%和10.56%,土壤总孔隙度分别增加了10.56%和12.28%;土壤非毛管孔隙度分别增加了38.64%和42.93%;土壤毛管孔隙度分别增加了4.78%和5.98%。种植龙须草、紫穗槐土壤蓄水保水能力提高显著(p<0.05),其中土壤毛管最大持水量分别增加了15.35%和18.49%,土壤饱和含水量分别增加了18.14%和19.57%,土壤饱和贮水量分别增加了4.10%和4.42%。人工种植龙须草、紫穗槐土壤的渗透率提高显著(p<0.05),其分别是次生植被的2.09倍和2.17倍。茎叶吸水率:龙须草>紫穗槐>次生植被。试验还表明,种植龙须草和紫穗槐3a后,地面径流深、土壤侵蚀量和土壤养分流失量低于次生植被。     

西苕溪流域非点源氮污染特征

通过对西苕溪流域不同用地类型的子流域出口设置监测点并进行定期水质监测,探讨该流域非点源氮污染特征及其区域性差异。不同月份的监测结果表明,总氮（TN）、溶解性总氮（DTN）、硝态氮（NO3--N）浓度在12月最高,7月次之,4月最低;铵态氮（NH4＋-N）浓度在7月最高,12月次之,4月最低。典型子流域日监测数据表明：林地子流域水质监测点测得的氮明显低于耕地,降雨期林地子流域出口的氮浓度增加,耕地子流域降低,干旱期则相反。研究表明流域非点源氮污染主要受农业耕地用地类型的控制,降雨径流是西苕溪流域非点源氮输出的主要驱动因素,用地类型、不同形态氮的理化性质差异导致流域非点源氮呈现明显的季节、空间分布特征。     

施肥对北京山区农田地表氮磷流失的影响——以密云水库流域为例

农田非点源污染是最普遍的非点源污染类型之一,直接威胁北京市密云水库的水质状况;施用化肥是农田非点源污染物的主要来源.以北京市山区的农田化肥施用现状为基础,紧邻密云水库布设径流试验小区,种植当地的主要作物——夏玉米,设置常规(施肥)和对照(不施肥)2种处理,分析天然降雨条件下,施肥对农田地表氮和磷流失的影响.结果表明:施肥显著提高地表径流中氨态氮的浓度,但对径流硝态氮、总氮、可溶磷和总磷的影响有限;附着于泥沙上的颗粒态磷质量分数因施肥显著增加,但颗粒态氮质量分数仅在底肥施用后的首次产流中,表现出较大差异;泥沙是地表径流中氮和磷流失的主要载体,试验期间常规和对照小区,氮随泥沙流失负荷分别占氮流失总量的58.6％和53.6％,磷随泥沙流失负荷占比分别为97.2％和96.5％.研究结果可为密云水库流域农业生产管理和非点源污染治理提供参考.     

三峡库区坡耕地不同施肥水平与耕作模式径流泥沙流失规律

为有效防治坡地水土流失,减轻农业面源污染,以原位径流小区长期（2010—2012年）观测试验为基础,以“冬小麦—夏玉米”种植模式为研究对象,设置对照（T0）、常规（T1）、优化（T2）、增量（T3）、横坡垄作（T4）5个处理,分析了三峡库区紫色土坡耕地不同施肥水平与耕作模式下径流泥沙流失规律及其对降雨的响应。研究发现:（1） 各处理5月份的径流量占观测时段内总径流量的16.39%～21.96%,侵蚀量占观测时段内总侵蚀量的12.53%～25.56%,产生侵蚀性降雨的最小降雨量为20.5 mm。（2） 不同施肥与耕作模式下降雨量与径流量、侵蚀量均呈y=ax+b（a > 0）的线性关系;通径分析表明,侵蚀量的变化是径流量直接作用的结果,施肥对土壤侵蚀及产流的影响是通过改变土壤理化性质和作物地面覆盖度而实现的。（3） 不同施肥水平与耕作模式下径流总量与侵蚀总量的变化趋势一致,在不同施肥水平下径流总量与侵蚀总量均表现出:T0 > T1 > T3 > T2,不同耕作模式下径流总量与侵蚀总量均表现出:T2 > T4。横坡耕作和优化施肥模式能够更有效地减少地表径流,降低土壤侵蚀量,是三峡库区防治坡耕地水土流失的有效途径。     

黄土丘陵区不同退耕模式林下草本变化特征

通过对黄土丘陵区纸坊沟流域退耕37a不同退耕模式的油松+紫穗槐混交林(PA)、油松林(PT)、刺槐林(RP)、柠条林(CKK)及对照样地撂荒地(CK)草本植被进行调查与采样,研究物种多样性、草本盖度、枯落物量、地上及根系生物量、根冠比、根长密度等植被的变化特征。结果表明:1)物种多样性撂荒地最高,柠条林最低,顺序为CK>PA>PT>RP>CKK;2)草本盖度、地上生物量均为撂荒地最高,油松林最低,大小顺序分别为CK>CKK>RP>PA>PT和CK>RP>CKK>PA>PT,方差分析结果显示,植被盖度差异不显著,地上生物量差异极显著(P<0.01);3)样地枯落物量、草本根系生物量均为油松+紫穗槐混交林最高,刺槐林最低,大小顺序分别为PA>CKK>PT>CK>RP和PA>CKK>CK>PT>RP,方差分析结果表明,枯落物量未达显著差异,根系生物量差异显著(P<0.05);4)草本根冠比、根长密度均为油松+紫穗槐混交林最高,撂荒地最低,大小顺序分别为PA>PT>CKK>RP>CK和PA>CKK>RP>PT>CK,且均达显著性差异水平(P<0.05);5)土壤分层地下生物量与植被地上各指标达极显著相关(P<0.01),且呈y=xa幂指数关系。     

华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征

以京承高速公路（三期）边坡常见植物为研究对象,通过全挖法,调查研究华北土石山区公路边坡常见植物根系地下分布特征。结果表明：1）木本植物根系的总根长和总干质量远远大于草本植物;2）在不同土层,随着地下深度的加深,木本植物的根长和根干质量所占比例逐渐降低,而草本植物沙打旺和紫花苜蓿的则逐渐升高,草本植物高羊茅的根系集中分布在垂直坡面的地下10cm范围内;3）植物总根长的比较结果为胡枝子〉刺槐〉紫穗槐,高羊茅〉沙打旺〉紫花苜蓿;木本植物刺槐和紫穗槐以粗根的根长比例最大,胡枝子细根的根长比例最大,草本植物紫花苜蓿和沙打旺粗根的根长比例最大,高羊茅细根的根长比例最大;4）随着地下深度的加深,刺槐、紫穗槐、紫花苜蓿和沙打旺的主根与边坡夹角逐渐变小,最终贴着岩面顺势向下生长,遇到岩面后会改变其生长方向或扎入岩缝生长;5）高羊茅须根与边坡的夹角约为10°,基本为沿着坡面向下生长,胡枝子无明显主根,地下分布深度较浅,以茎干为中心向坡面四周延伸。     

海南岛农田面源污染在生物气候区分布上的特征研究

农业面源污染已成为中国首要环境问题,其污染范围广,污染后果严重。理清农业面源污染的地域分布规律,对合理制定农业面源污染防控措施具有特别重要的意义。以海南主岛为研究区域,采用农田径流场结合人工模拟降雨的方法,研究在生物气候分区上农田面源污染物输出系数及特征。结果表明：海南岛不同生物气候区差异对于土壤径流系数大小的影响程度,表现为半湿润区〉湿润区〉潮湿区〉半干旱区;半湿润区、潮湿区和湿润区存在潜在的水土流失问题;氮素与磷素分别主要以随径流和泥沙的方式迁移;暴雨强度显著增加了污染物的流失速率。     

海南岛三大流域农业土壤源污染物流失特征研究

采用径流场结合人工模拟降雨方式,研究了海南岛万泉河、南渡江和昌化江三大流域土壤中氮、磷、有机质等营养物质的流失特征。结果表明,三大流域土壤径流系数和泥沙流失速率的大小顺序为：暴雨〉大雨〉中雨;相同雨强条件下,万泉河的径流系数与南渡江相近,昌化江最小;泥沙流失速率大小顺序为：万泉河〉南渡江〉昌化江;雨强对总磷（TP）流失速率的影响达到极显著水平,磷随径流流失以颗粒磷（PP）为主;氮在雨强较小时以可溶氮（DN）流失为主,当达到暴雨时则以颗粒氮（PN）流失为主;雨强越大,地表径流中COD、TN、DN和PN流失速率越高。三大流域区土壤养分随泥沙流失特征相似,不同雨强条件下,三大流域的总氮、总磷和有机质流失速率的规律一致,雨强越大,流失速率越高;在同一雨强条件下,三流域区总氮、总磷和有机质随泥沙流失速率为：昌化江〉万泉河〉南渡江。影响面源流失的主要因素为坡度、雨强、土质等。     

太湖旱地非点源污染定量化研究

采用田间试验方法,研究了太湖地区旱地氮磷向水体排放的年负荷。结果表明,太湖流域典型旱地氮磷向水体迁移的年负荷分别为12.66,4.05 kg/hm2,分别约占年施肥量的5.6%和4.1%。示范区内旱地氮磷向水体迁移的年总量为3.86 t和1.24 t。NO3-—N和PN是氮流失的主要形式,应重点控制NO3-—N和PN的流失;而PP是磷流失的主要形式,占总磷的76%,是控制的重点。氮磷向水体迁移具有明显的季节特征,夏季和秋季为氮磷高负荷季节,6—11月占全年氮磷输出总量的83.4%和79.8%。在当前的非点源污染治理中,应采取有力措施控制农田养分流失。     

保护性耕作与平衡施肥对巢湖流域稻田氮素径流损失及水稻产量的影响研究

采用田间小区试验,连续2年研究了巢湖流域保护性耕作与平衡施肥对稻田氮素径流流失特征和水稻产量的影响。结果表明,巢湖流域水稻田在传统耕作条件下径流液中TN的浓度范围是0.73～15.33mg·L-1,DN是氮素径流流失的主要形态,约占TN的74%～92%,NH4＋-N和NO3--N所占比例差异比较大,主要与径流-施肥时间间隔以及作物的不同生育期有关。氮素径流损失量年际差异比较大,2008年和2009年分别是2.91kg·hm-2和6.23kg·hm-2,分别占施氮量的1.62%和3.46%。由于降雨事件的偶然性,平衡施肥对氮素径流损失量的影响具有很大不确定性,径流流失风险仍难以控制;保护性耕作能有效地降低氮素径流流失负荷,使得氮素流失潜能大大减小。与T（传统耕作）处理相比,TS（传统耕作＋秸秆还田）处理、BF（平衡施肥）处理和NTS＋BF（少免耕＋秸秆还田＋平衡施肥）处理水稻产量平均增产幅度分别为9.97%、13.60%和23.18%,产量差异达到显著水平。因此,保护性耕作可以作为源头控制稻田氮素流失的较好措施之一加以推广。