三峡库区皇竹草植物篱对坡面土壤分形特征及可蚀性的影响

基于土壤颗粒分形维数及EPIC模型研究定植皇竹草植物篱,对三峡库区坡耕地土壤分形特征及土壤可蚀性的影响作用。结果表明：植物篱对坡面土壤粘粒的拦截作用显著,粘粒在篱前富集含量升高;土壤分形维数与土壤砂粒含量呈负相关,与粉粒、粘粒含量呈正相关,总体上表现为：粘粒〉砂粒〉粉粒,土壤颗粒分形维数值受细颗粒含量的影响作用显著;土壤可蚀性K值与土壤砂粒含量呈极显著的正相关,相关系数为0.870;与土壤粉粒含量、粘粒含量、有机碳含量、团聚度及土壤颗粒分形维数呈负相关,相关系数分别为-0.538,-0.739,-0.603,-0.486,-0.538;有机质及粘粒含量的高低是反映库区土壤抗侵蚀能力强弱的有效指标。皇竹草植物篱带间距对三峡库区坡耕地土壤颗粒分形特征及可蚀性的影响作用总体上表现为：4.5 m带间距〉5.5 m带间距〉7.5 m带间距。库区10°坡耕地篱带间距布设在6 m以内时,植物篱对改善坡面土壤分形特征、降低坡面土壤可蚀性、控制农业面源污染的作用最显著。     

植物篱对紫色土区坡地不同土层土壤物理性质的影响

通过对土壤0-20 cm及20-40 cm土层土壤微团聚体、机械组成、容重及含水率的测定,研究了新银合欢植物篱对紫色土区坡地土壤物理性质的影响。结果表明:在小区坡度为10°条件下,植物篱对于农耕地小区土壤微团聚体的影响作用大于经济林地小区的。对农耕地小区土壤0-20 cm层微团聚体粒级为0.05～0.02,0.01～0.005,0.005～0.002,0.002 mm的质量百分含量影响作用显著;对20-40 cm土层经济林地小区粒级为0.25～0.05 mm土壤微团聚体、农耕地小区粒级为0.002 mm土壤微团聚体质量百分含量影响作用显著。在农耕地土地利用方式条件下,植物篱对坡度为10°及15°小区的土壤微团聚体在垂直方向分布也有很大程度影响作用,对土壤0-20 cm层各粒级土壤微团聚体的影响作用要大于对土壤20-40 cm层的影响作用。植物篱对于坡度为10°小区土壤机械组成的影响作用大于15°小区的。植物篱对于农耕地及经济林地小区土壤含水率及容重影响作用不显著。植物篱对土壤结构的改善、土壤结构性能的提升效果明显。     

黄土丘陵沟壑区欧李人工林对坡面土壤分形特征及可蚀性的影响

[目的]研究中国特有经济作物欧李对坡面土壤性质的影响,为其在黄土丘陵沟壑区推广种植提供参考依据。[方法]布设5块立地条件不同的试验样地,在汛期前后,分别对各样地土壤相关指标进行测定,利用PSD分形模型及EPIC土壤抗侵蚀模型,定量分析欧李对坡面土壤颗粒分形维数及抗侵蚀能力的影响。[结果](1)在汛期,欧李人工林对坡面土壤黏粒具有显著的拦截作用,鱼鳞坑式欧李林可有效保护坡顶处土壤,水平阶式欧李林在坡中、坡底位置可有效拦截径流中的土壤细颗粒并富集黏粒;(2)坡面土壤分形维数与土壤砂粒含量呈显著负相关,相关系数为-0.611;与土壤黏粒含量呈显著正相关,相关关系为0.770;(3)欧李林的种植可降低研究区土壤可蚀性因子K值,提高土壤抗侵蚀能力,不同整地方式下欧李林对土壤可蚀性因子K值的影响效果总体表现为:水平阶鱼鳞坑自然坡;(4)土壤可蚀性因子K值与土壤的有机质和黏粒含量呈极显著负相关,相关系数分别为-0.957,-0.928;与土壤容重、砂粒含量和粉粒含量呈显著正相关,相关系数分别为0.704,0.667,0.512。[结论]种植欧李对黄土丘陵沟壑区控制坡耕地黏粒流失,提高土壤有机质含量,优化土壤结构,增强土壤抗蚀能力具有积极的意义。     

植物篱对紫色土区坡地土壤养分分布特征的影响

通过土壤养分测定,研究了新银合欢植物篱对紫色土区坡地农耕地、经济林地两种土地利用方式及10°,15°坡度下土壤0-20 cm及20-40 cm层养分分布特征的影响。结果表明:植物篱对农耕地小区0-20cm层土壤中SOM、TK,对经济林小区土壤0-20 cm层中TK、AP的含量影响作用较显著;植物篱对农耕地小区土壤20-40 cm层中SOM、TN、TP、AK及TK,对经济林小区土壤20-40 cm层中TN、TK、AN及AK的含量影响作用较显著。农耕地及经济林地小区植物篱对土壤0-20 cm层和20-40 cm层养分含量影响作用大体上表现为农耕地经济林,10°15°,0-20 cm层20-40 cm层。此外,土壤0-20 cm层SOM与TP、AK间呈显著正相关,相关系数分别为0.543,0.581;与AN呈极显著正相关,相关系数为0.905。AN与AK间呈极显著正相关性,相关系数为0.637。AK与AP呈极显著负相关性,相关系数为-0.631。     

三峡库区植物篱对土壤理化性质及抗蚀性的影响

三峡库区坡耕地水土流失严重,已经威胁到库区生态环境及库区安全。利用长期定位小区试验,通过对2种植物篱及对照处理的对比分析,研究不同植物篱对坡耕地土壤理化性质及土壤侵蚀的影响。结果表明：黄荆和紫背天葵2种植物篱处理在不同程度上均改良了土壤物理性质,不同位置土壤养分指标表现为带内最高,带间最低,带上和带下介于两者之间。对照处理土壤养分指标均表现为从坡顶向坡脚逐渐富积的特点。不同植物篱带内土壤抗蚀性的强弱分别为：黄荆（79.2%）〉紫背天葵（15.3%）〉CK（8.7%）,除了砂粒、粉粒和粘粒含量外,植物篱带内土壤抗蚀指数与其他土壤理化性质间均具有显著或极显著的相关性。植物篱带内土壤抗蚀指数随着土粒浸水时间的增加而减小,两者呈三次多项式函数关系。2种植物篱处理中黄荆改良土壤理化性质、减轻土壤侵蚀的效果优于紫背天葵。     

植物篱对紫色土物理性质及养分的影响

在四川盆地紫色土区通过标准径流小区试验研究香根草植物篱对不同坡度的坡耕地表层(0-20cm)土壤容重、颗粒分布及养分流失的影响.结果表明,香根草植物篱有利于土壤容重减小,但总体上效果不显着.在植物篱的影响下,土壤细颗粒(粉粒、粘粒)在坡脚、坡腰明显富集,且总体上细颗粒流失减少,所以砂粒含量相对降低.香根草植物篱能有效控制表土各养分的流失,保持土壤肥力;能减少各养分在坡顶的流失,但全氮的流失依然严重;能加剧各养分在坡脚的富集,其中对有机质的影响最明显;能明显提高篱带前土壤肥力,尤其是总磷和速效钾含量.有机质、全氮、总磷、有效磷、速效钾的变化量分别与牯粒变化量呈显著线性正相关(r=0.859,0.896,0.821,0.807,0.927),与粉粒变化量相关性不强,所以它们在坡面上的变化趋势与粘粒基本一致.在植物篱小区,坡度对有机质、全氮、碱解氮、全钾的富集影响不明显,但坡度较小时,有效钾、坡顶碱解氮和坡顶有效磷的流失显著减少,所有小区坡面上的全钾含量均增加.因此,该区紫色土坡耕地要注意补充氮肥,减少钾肥,加强坡顶和远篱带处土壤的培肥.     

黄土丘陵区红豆草和苜蓿植物篱对土壤颗粒组成的影响

以苜蓿、红豆草两种植物篱为研究对象,对黄土丘陵沟壑区坡耕地布设植物篱后不同坡位土壤颗粒含量的变化、土壤分形维数进行研究,分析了植物篱对土壤颗粒组成的影响。结果表明:（1）同坡面相比,中坡及下坡土壤极细沙粒与粗粉粒含量增加,细粉粒与黏粒含量减少,出现相对于上坡的土壤机械组成粗化现象,且下坡粗化程度大于中坡;（2）相对于对照坡面,植物篱坡面各坡位粗化现象均得到缓解,红豆草对土壤颗粒的影响在上坡表现明显,苜蓿的影响在下坡表现明显;（3）坡面土壤分形维数呈现上部 > 中部 > 下部,苜蓿 > 红豆草 > 对照样地;（4）土壤颗粒与土壤分形维数的相关性分析显示,土壤分形维数与极细沙粒、粗粉粒呈极显著（P < 0.01）负相关,与黏粒呈显著（P < 0.05）正相关。     

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。     

三峡库区植物篱模式对土壤理化性质和可蚀性的影响

为探究不同植物篱模式对土壤理化性质及土壤可蚀性空间上的影响,以三峡库区秭归县张家冲水土保持试验站为研究区,选取经济林地小区(H1)和农耕地小区(H3)分别为"植物篱+经济林地小区"(H2)和"植物篱+农耕地小区"(H4)对照小区,对其3个坡位(上、中、下坡)和2个土层(0—20,20—40 cm)进行土壤理化性质对比分析,探讨2种植物篱配置下对土壤理化性质和可蚀性的影响。结果表明:(1)同一小区,土壤机械组成和土壤养分含量空间分异较明显,上坡与中坡、下坡差异显著(p0.05),其中土壤机械组成以砂粒为主(59.01%～63.51%),且分布于上坡,而土壤细颗粒主要分布在中、下坡,0—40 cm土层土壤养分均表现为下坡中坡上坡,全钾含量均值较其对照小区分别高3.75%～19.61%。(2)不同小区,土壤细颗粒和土壤养分含量表现为植物篱小区高于无植物篱小区,其中土壤细颗粒占比表现为H4小区(39.94%)H2小区(38.92%)H1小区(38.34%)H3小区(37.84%);土壤可蚀性K值大小与土壤细颗粒含量呈反比,即土壤细颗粒占比越大,K值越小,越不易被侵蚀,"农耕地+植物篱"(H4)较"经济林+植物篱配置"(H2)更不易被侵蚀。(3)随着土壤有机质、黏粒、全氮和全钾含量的增加,可以有效增强土壤抗侵蚀能力。土壤可蚀性K值与粉粒、黏粒分别呈极显著正相关和负相关关系(相关系数分别为1.000,-0.708),而与砂粒、有机质、全氮和全钾均无显著相关关系(p0.05)。     

红壤坡地土壤可蚀性K值研究

为探讨红壤坡地土壤可蚀性K值特征,通过在典型的红壤坡地区建立15个标准径流小区进行连续5年的定点观测,运用诺模公式和EPIC公式计算红壤可蚀性K值,并对不同土地利用方式下的红壤K值进行分析。结果表明:2种经验公式均适用于红壤坡地土壤可蚀性K值计算,且K值与地表覆盖/土地利用相关。     

三峡库区紫色土坡耕地表土的可蚀性研究

[目的]揭示三峡库区紫色土坡耕地表土可蚀性特征,为水土保持措施空间配置优化设计提供依据。[方法]以无措施坡耕地为对照,选取紫色土区埂坎、水平沟坡耕地为研究对象,采集表土测试机械组成和有机质含量,利用EPIC(environmental policy-integrated climate)模型计算可蚀性指标,比较3种坡耕地表土的颗粒组成、有机质含量和可蚀性指标。[结果]①紫色土坡耕地表土粉粒含量较高,黏粒含量较低,分别为45.78%～76.29%和6.05%～10.58%。坡面尺度内,埂坎坡耕地上地块下坡位表土粉粒含量明显高于紧邻的下地块上坡位,砂粒含量则相反。地块尺度内,上坡位砂粒含量较高,中下坡位粉粒含量和黏粒含量较高。②紫色土坡耕地表土有机质含量为0.61%～1.48%。坡面尺度内,埂坎坡耕地上地块下坡位表土有机质含量明显高于紧邻的下地块上坡位。地块尺度内,有机质主要在中下坡位富集。③紫色土坡耕地表土可蚀性K值介于0.043 8～0.059 2之间。坡面尺度内,埂坎和水平沟坡耕地下地块上坡位表土可蚀性K值分别比紧邻的上地块下坡位低16.55%和6.30%。地块尺度内,中下坡位的表土可蚀性K值较大,且最高值出现在坡面的3/4处。表土可蚀性K值与粉粒含量呈极显著正相关(p0.01),与砂粒含量呈极显著负相关(p0.01)。[结论]三峡库区紫色土坡耕地表土抗蚀能力较弱,埂坎和水平沟均具有较好的水土保持效果,对提高坡耕地抗蚀性具有一定作用。     

秸秆覆盖和有机质输入对紫色土土壤可蚀性的影响

以紫色土坡耕地为研究对象开展野外径流小区定位监测试验,设置有机质(OM)、秸秆覆盖(SW)、有机质+秸秆覆盖(OM+SW)和对照(无秸秆覆盖,不增施有机质,CK)4个处理,对2014年侵蚀性降雨条件下不同处理小区径流及产沙特征进行分析,以单位径流冲刷侵蚀量(K_w)作为土壤可蚀性指标,研究四川省中江县紫色土区秸秆覆盖和有机质输入对坡耕地土壤可蚀性的影响。结果表明:秸秆和有机质输入能显著降低紫色土区坡耕地产流量,4个处理减小径流的效果表现为OM+SWSWOMCK;有机质、秸秆覆盖均显著降低单位径流侵蚀量,从而减小土壤可蚀性,OM、SW、OM+SW处理对土壤可蚀性的平均消减率分别为22.30%、29.76%、35.04%,秸秆覆盖处理(SW)对土壤可蚀性的减小效应略高于有机质处理(OM),但二者差异不显著。综合分析得出,增施有机质的同时进行秸秆覆盖可作为紫色土区坡耕地减小土壤可蚀性的有效措施。     

农业措施对玉米季坡耕地水沙过程的调控效应

为明确侵蚀性降雨条件下不同农业措施对玉米季坡耕地水沙过程的影响及减沙效应,通过自然降雨条件下径流小区观测试验,研究顺坡耕作(CK)、横坡垄作(CT)、横坡垄作+秸秆覆盖(CT+SM)、横坡垄作+地膜覆盖(CT+PM)、横坡垄作+有机质输入(CT+OM)5种农业措施对紫色土玉米季坡耕地径流深、径流系数、径流曲线数、产沙量、土壤可蚀性指标的综合影响。结果表明,历次降雨事件CK径流系数变幅为18.89%~32.23%,CT+OM和CT+PM显著削减了径流量和产沙量,径流量较CK减少15%~35%、泥沙量减少12%~75%。土壤可蚀性指标随降雨量和径流量增加均呈增加趋势,但增加幅度随着降雨量或径流量的增加而减小;土壤可蚀性与地表径流量之间呈幂函数递增关系,确定系数R2为0.70~0.87(p0.05);土壤可蚀性与降雨量呈对数曲线关系,R2为0.85~0.91(p0.05)。历次降雨横坡各处理土壤可蚀性指标(Kw)显著低于顺坡垄作,CT和CT+OM的Kw均值分别为0.025kg·m~(-2)·mm~(-1)和0.023 kg·m~(-2)·mm~(-1),与CK相比平均分别减小17%和24%;CT+PM和CT+SM的Kw值最小,均值分别为0.021 kg·m~(-2)·mm~(-1)和0.018 kg·m~(-2)·mm~(-1),与CK相比分别减小29%和38%。综上,横坡垄作增加地膜覆盖或秸秆覆盖是控制紫色土玉米季坡耕地地表径流、降低土壤可蚀性的有效措施。本研究为控制紫色土玉米季坡耕地水土流失、削减农业面源污染负荷提供了理论依据。     

三峡库区紫色土坡地桑基植物篱水土保持作用研究

以传统种植模式为对照,对桑基植物篱模式拦蓄径流、泥沙及改善土壤抗蚀性的效应进行了较为系统的研究。结果表明:桑基植物篱模式下土壤抗蚀性有较大程度的提高,表层土团聚度和团聚状况分别较传统种植模式提高25 2%和50 6%,而分散率则下降了3 7%,水稳性指数为传统顺坡种植的1 9倍,前10min水稳性团聚体破坏率仅为传统种植模式的57 2%。同时,桑基植物篱的应用能有效地减少紫色土坡地的水土流失,尤以侵蚀量和径流含沙量的减少和降低更为明显,与传统种植模式相比,径流量和径流系数减少或降低了10 34%～20 00%,侵蚀量减少了55 23%～67 84%,径流含沙量减小了48 60%～59 80%;在大雨强时桑基植物篱对减少养分的流失总量和富集比效果也相当显著。该技术的应用可有效地保证紫色土坡地土壤对降雨的充分入渗,减少面源污染,保持坡耕地的土地生产力。     

季节性干旱区紫色土坡耕地土壤水分对降雨的响应

以金沙江下游季节性干旱区紫色土坡耕地为研究对象,使用PR2/6土壤剖面水分测定仪和翻斗式雨量计对雨季0—100 cm土层的土壤含水量和降雨量进行连续观测,分析雨季紫色土土壤水分对降雨的响应。结果表明：每月平均土壤含水量之间存在显著差异,0—20 cm土壤含水率表现为9月 > 8月≈7月 > 6月,在整个雨季呈累加上升趋势。降雨量大小是影响土壤水分补给深度的决定因素。小雨（6.4 mm）只对10 cm土层土壤水分产生影响,平均提高12.35%;中雨（23 mm）对30 cm以上土层土壤水分产生影响,10,20,30 cm分别提高21.16%,17.77%,8.22%;大雨（49 mm）和暴雨（112 mm）均可影响60 cm以上土层土壤水分,49 mm提高7.18%~31.12%,112 mm提高34.12%~49.18%。0—40 cm土壤含水量增加量与降雨量和降雨历时在0.01水平上显著相关;0—20 cm土层土壤含水量增加量与前期干旱天数在0.05水平上显著负相关;30—40 cm土层土壤含水量增加量与3天前期累积降雨量呈显著相关。紫色土超过70%的土壤水分存储在60,100 cm土层中,分别占土壤总储水量的15.82%和58.39%。不同土层土壤储水量对降雨的响应规律不同,雨季初期6月0—30 cm表层土壤储水量变化最大,此时60—100 cm深层土壤储水量较为稳定,而7—9月深层土壤储水量变化幅度大于表层土壤。