冀北土石山区坡面尺度径流特征及其影响因素

为了揭示区域水土流失规律,以冀北土石山区坡面径流小区定位观测资料为基础,对坡面尺度产流特征与地形因子、降雨因子、植被覆盖、水土保持工程措施等主要影响因素的关系进行分析,拟为该区水土流失防治及生态建设提供科学参考。研究结果表明:坡面径流小区的年径流量随坡度的增加出现先增后减的趋势,坡度临界值在11°00′左右;坡面径流小区的年径流量随坡长的增加而增加;不同坡度和不同坡长条件下,径流量与有效降雨量及平均降雨强度都成正相关,但与有效降雨量的相关系数要大于平均降雨强度的相关系数且在0.01水平上显著,与平均降雨强度的相关系数不显著;坡面径流小区的年径流量随着植被覆盖度的增加而减少,但覆盖度为60%和90%的草地径流小区的年径流量相差甚小,说明在水土保持治理过程中存在着临界植被覆盖度;水平阶、鱼鳞坑、梯田等水土保持工程措施通过改变下垫面状况,可以有效拦蓄径流,从而削弱降雨特征对径流的影响。     

陕北黄土坡面微地形土壤化学性质

由于侵蚀等原因使陕北黄土坡面不平整形成了各种微地形,造成了土壤化学性质的差异。通过对黄土区自然恢复状态下的微地形土壤化学性质进行调查,分析不同微地形之间的土壤异质性。结果表明:1)研究区内5种微地形与原状坡相比相对土壤化学性质均有一定改善,土壤有机质质量分数表现为塌陷微地形最高,切沟、缓台和浅沟微地形居中,原状坡和陡坎微地形最低;2)全效养分中,全效氮的质量分数与有机质质量分数规律一致,而全效磷和全效钾的质量分数差异较小;3)速效养分中,缓台、切沟、塌陷微地形中3种速效养分的质量分数较高,而陡坎微地形速效养分质量分数比较低;4)土壤阳离子交换量随土层深入而减小,在5种微地形中顺序为浅沟>塌陷>切沟>原状坡>缓台>陡坎,pH值和碳酸钙质量分数在5种微地形中差异较小;5)通过对5种微地形和原状坡的3个土层的土壤化学性质进行灰色关联分析,发现塌陷和缓台微地形的关联度最高,而原状坡和陡坎微地形最低。     

黄土高原土石山区坡改梯后土壤水分及养分特征

以位于黄土高原土石山区的山西省榆社县为研究区,分别对坡改梯3年的农田和坡耕地的土壤水分和养分特征进行了对比研究,结果表明:与坡耕地相比,坡改梯3年农田的土壤容重变小,孔隙度增大,土壤含水量均值高于坡耕地1.87百分点,0~20、20~40、40~60 cm深度土层平均蓄水量分别高于坡耕地6.43、1.88、2.39 mm,土壤pH值减小,有机质、全氮、全磷、有效磷和速效钾含量均高于坡耕地,显示出了良好的保水保肥特征。但是,研究区的土壤有机质、全氮和全磷含量很低,土壤肥力整体上较差,建议在之后的农业耕种中注意氮肥和磷肥的有效使用。     

黄土丘陵区草地地上生物量及土壤水分养分对微地形变化的响应

[目的]深入了解地形变化对草地生产力及土壤水分养分的影响，为草地生态系统地形复杂地区的生态恢复以及生产力的维持提供参考和依据，对草地生态系统的合理利用与科学管理具有重要意义。[方法]以黄土丘陵区草地生态系统为研究对象，采用单因素方差分析、Duncan多重比较以及Pearson相关分析等方法对6个不同微地形下的草地地上生物量及0—40 cm的土壤有机碳、全氮、全磷含量和0—100 cm的土壤水分含量进行了研究。[结果](1)在阳坡，地上生物量随坡位的降低逐渐减少且呈极显著差异，土壤有机碳和全氮含量都随坡位的降低而减小，土壤全磷含量随坡位的降低呈“V”字形变化；在阴坡，地上生物量随坡位的降低呈现增加的趋势，土壤全磷含量随坡位降低而增大。土壤有机碳、全氮及全磷含量在不同坡向、坡位上均有显著性差异。(2)土壤有机碳、全氮及全磷含量均随土层加深而减小，其中全磷含量变化不明显；6种微地形的平均水分含量均随土层深度的加深而增加，且在大于40 cm土层上，6种微地形的土壤水分含量之间有显著差异。(3)相关性分析表明，0—20 cm土层的全磷与地上生物量呈显著负相关，20—40 cm土层的有机碳与地上生...     

雨型对华北土石山区坡面土壤侵蚀的影响

为研究雨型对华北土石山区坡面土壤侵蚀的影响,通过室内人工模拟降雨试验,以华北土石山区主要土壤类型黄土性褐土和石灰性褐土为研究对象,设计次降雨中平均降雨强度和降雨量相同的3种不同降雨类型(均匀型、增加型、减弱型对应的降雨强度组合分别为60,30～60～90,90～60～30 mm/h),分析不同雨型下华北土石山区坡面产流产沙的变化规律。结果表明:(1)不同雨型的产流时间与起始阶段降雨强度呈负相关,增加型降雨的坡面产流时间最长,且分别为均匀型和减弱型的1.98,4.15倍;减弱型降雨的总径流量和总侵蚀量最大,而均匀型降雨的最小,减弱型降雨的总径流量是均匀型和增加型降雨的1.05～1.12倍,总侵蚀量分别是增加型和均匀型的1.22,1.78倍。(2)在不同雨型下,同一降雨强度出现在不同降雨阶段,使得坡面产流产沙的过程不同。(3)同一降雨强度出现在雨型起始阶段的径流量和贡献率与结束阶段相比偏小。次降雨起始阶段的强度为30 mm/h时,黄土性褐土的侵蚀量和贡献率大于其在结束阶段的侵蚀量和贡献率,而石灰性褐土与之相反。     

北方土石山区横坡垄作坡面土壤氮的空间分布特征

横坡垄作是坡耕地广泛采用的水土保持措施,垄沟内雨水的汇聚和泥沙沉积,使得土壤氮的空间分布特征明显有别于传统耕作坡面。以北方土石山区横坡垄作坡面为研究对象,样带法采集土壤样品,基于经典统计、地统计学、Kriging插值等方法,分析垄面、垄沟等特征点位全氮(TN)、硝态氮(NO^3--N)、铵态氮(NH4+-N)含量沿坡位变化及其剖面分布,明晰横坡垄作坡面土壤氮的空间分布特征。结果表明:北方土石山区土壤氮含量属于中低水平,变异系数介于17.64%～33.60%,但垄面土壤氮的变异水平高于垄沟。TN含量沿坡位的变异最为显著,表现为坡下>坡脚>坡中>坡上;仅垄沟NO^3--N、NH4+-N含量沿坡位存在显著变化,坡脚NO^3--N、NH4+-N含量较其他坡位显著增加66.30%～83.85%。垄面与垄沟间氮含量的差异在坡上、坡下和坡脚体现的较为明显;与垄沟相比,垄面坡上TN含量减少21.34%,坡脚NO^3--N和NH4+-N含量减少17.42%～37.47%,坡下土壤氮含量增加21.56%～38.16%。TN剖面分布与坡位和特征点位有关,NO^3--N、NH4+-N的剖面分布主要受控于特征点位,但氮含量剖面分布符合指数函数关系。综上,横坡垄作坡面土壤氮空间异质性明显,且主要受控于特征点位和坡位。研究结果可为提高横坡垄作措施下氮肥利用效率、精准农业的顺利推广提供技术支撑。     

采煤塌陷裂缝对降雨后坡面土壤水分的影响

为探究采煤塌陷裂缝对坡面储蓄降水的影响,本文对降雨后不同坡向上裂缝两侧的不同土层水分动态变化特征进行了研究。结果表明:降雨主要补充坡面地表0~20 cm土层土壤水分,且在雨后0~20 cm土层土壤水分散失也较为严重;雨后阴坡土壤含水率最高,0~10cm、10~20cm和20~40 cm土层土壤水分差异显著(p0.05)。降雨结束8 d后,裂缝附近的土壤水分变化幅度较大,尤以坡面裂缝上部边缘处最为明显,裂缝处与远离裂缝的土壤水分之间差异显著(p0.05);阳坡土壤水分损失最高,阳坡裂缝周边土壤水分平均损失量高达3.31%。可见,裂缝的出现会在一定程度上打破坡面储蓄降水的格局,加剧坡面局部土壤水分散失,这一点在植被恢复与建设过程中不容忽视。     

裸露砒砂岩区降雨条件下坡面微地形变化规律

裸露砒砂岩区是黄河粗泥沙集中来源区之一,研究裸露砒砂岩区降雨条件下坡面微地形变化规律,对于科学指导植被建设、减轻入黄泥沙有重要意义.以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域为研究对象,运用系统聚类和线性回归相结合的方法,划分裸露砒砂岩区降雨类型,研究降雨类型对裸露坡面产流产沙的影响,分析降雨条件下坡面微地形变化规律.结果表明:(1)...     

北方土石山区典型坡面优先流特征研究

以太行山区崇陵流域的典型坡面为研究对象,通过亮蓝(Blue-FCF)与KI染色示踪试验,利用图像处理软件技术,计算优先流形态特征参数,分析5个不同坡位的优先流形态特征变化规律。结果表明:(1)随着坡位升高,坡面土壤厚度、容重逐渐减小,而总孔隙度、渗透系数、饱和含水量逐渐增大,凋萎系数与田间持水量则呈现波动变化趋势;(2)随着坡位的升高,染色剂运移深度不断增加,基质流区域占比减小而优先流区域占比增大;各坡位染色面积比随深度缓慢下降,在40cm以下深度范围高坡位点的土壤水分与周围土体交互作用较低坡位点较弱;染色剂入渗体积随坡位升高而逐渐增大;(3)随着坡位的升高,优先流对实际水分运移的贡献增大,高坡位坡面水分以优先流为主要方式向下入渗;(4)土壤质地与容重是影响土石山区坡面不同坡位优先流差异的主要因素。     

陕北黄土区植被特征对坡面微地形的响应

为掌握陕北黄土区不同植被特征对坡面微地形的响应,以陕西省吴起县合沟流域半阴、半阳2个坡向的原状坡及其5种微地形为研究对象,分析对比不同坡向各类微地形的物种组成、草本生物量、植被盖度及植物多样性特征.结果表明:1)各类微地形植物群落的物种组成、植被盖度、草本生物量及植物多样性指数多优于原状坡,其中切沟和塌陷的植被状况最优,其次为浅沟和缓台,陡坎最差;2)各类微地形植物群落的Simpson指数与Shannon-Wiener指数变化趋势一致,均为切沟＞塌陷＞缓台＞浅沟＞陡坎＞原状坡,其中切沟和塌陷的植物群落所处的自然演替阶段高于其他微地形;3)经过15年自然恢复,半阳坡形成以星毛委陵菜、赖草等多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡形成以铁杆蒿、茭蒿等地带性多年生草本植物为优势种的植物群落,半阴坡各类微地形植物群落的物种组成状况、草本生物量、植被盖度以及植物多样性特征指数均优于半阳坡.掌握不同微地形植被配置的差异,有助于提高陕北黄土区植被恢复措施的有效性和持续性.     

鲁中石质山地不同林分类型土壤结构特征

运用土壤粒径质量分布原理与分形理论,对淄川峨庄流域内7种林分和对照荒草地的土壤结构特征进行研究。结果表明:①各种林分的土壤结构明显好于荒草地,不同林分类型中混交林分明显优于单纯林。良好的林分结构能明显提高土壤粒径的分布均匀程度与范围,改善土壤孔隙状况;②分形维数和重量平均直径能比较客观地表征土壤结构特征,是较为理想的土壤结构测定指标。混交林分分形维数均低于单纯林与荒草地,土壤重量平均直径均高于单纯林与荒草坡,说明混交林土壤结构稳定性最好,土壤通透性较好,具有较高的水土保持功能;③不同林分类型之间,土壤总孔隙度与非毛管孔隙度差异较大,而毛管孔隙度的差别较小。表明具有良好结构的林分,可有效改善土壤非毛管孔隙度和滞留贮水功能,从而有效地提高对降雨的快速贮存以及蓄洪与涵养水源作用。     

坡度和坡位对岩质边坡早期生态恢复土壤养分变异性的影响

通过对浙江省经过1a生态恢复的16个岩质边坡,在坡面没有植被和坡面环境形成交互发展的植被早期恢复进行研究,结果表明:(1)除45°～52°类型的边坡土壤有效磷含量为坡下>坡中>坡上外,其它3个坡度类型中全氮、全磷、全钾都呈现出较明显的坡中>坡下>坡上的分布规律。(2)在相似坡度及不同坡位条件下,全氮、全钾、有机质都没有表现出显著性差异。土壤养分多重比较出现较多差异的是有效态养分。(3)在相同坡位不同坡度条件下,对岩质边坡早期生态恢复的土壤养分进行多重比较,结果发现坡度在30°～52°的情况下,岩质边坡早期生态恢复演替中的土壤养分不会受到坡度的影响。     

三峡山地不同坡位土壤的水分特征曲线及水力学性质

山地不同坡位的土壤水力学性质研究可为地表水文过程预测和坡地生态修复提供参考.通过采集三峡库区大老岭林区山地不同坡位的原状土样,测定饱和导水率、当量孔径、水分库容等水力学参数,利用V-G模型拟合土壤水分特征曲线,评价不同坡位土壤的渗透性能和持水能力.结果表明:坡顶土壤的入渗性能最好,平均饱和导水率为108.54 cm/d...     

土壤生物工程在北京山区公路绿化中的应用

山区公路边坡绿化不仅可以保护边坡,防治水土流失,而且还可以改善公路施工过程中对环境造成的创伤,已经成为公路边坡治理的重要内容。以北京市怀柔区琉璃河岸坡为试验示范区,以旱柳(Salix matsudana)作为主要的绿化植物,采用扦插、埋根、灌丛垫、柳篱挡墙、梢捆等土壤生物工程措施,对沿河公路路基边坡进行治理,并对施工完成5个月后的生长状况、护坡效果等进行观测调查。结果表明:5种土壤生物工程中旱柳的成活率均在90%以上,在试验区具有很好的适应性;在不同的工程类型、水淹与否等条件下,旱柳的生长状况表现出明显的差异,各措施按旱柳生长状况由好到差排序依次为梢捆、灌丛垫、埋根、扦插、柳篱挡墙;水淹1个月的旱柳基径和株高较未水淹的平均值分别小13.2%和21.4%。     

北京山区不同质地类型自然边坡土壤种子库特征

为了解北京山区土质边坡和土石边坡土壤种子库特征,在北京市鹫峰、百花山和云蒙山采用野外调查和室内萌发试验相结合的办法,研究这3个区域中土质边坡和土石边坡土壤种子库大小、物种组成及其与地上植被之间的关系。各个研究区的土壤种子库共包含54种植物,隶属于26科53属,其中有30种灌木,23种草本,1种蕨类,未观察到乔木种;土壤种子库密度介于(16 166.67±2 165.16)~(20 612.50±2 717.32)粒/m~2;各个试验地0—5cm土壤层与5—10cm土壤层种子库的种子数量垂直分布有一致的规律性,0—5cm土壤层种子库密度略高于5—10cm土壤层;土壤种子库与相应样地地上植被之间相似性指数介于0.390~0.492。通过研究发现,所选地区土壤种子库中包含大量植物种子,在合适的环境条件下,可以顺利萌发,能够满足一般情况下的生态修复要求,可以考虑作为客土在北京山区的环境修复中发挥作用。     

北京山区典型植被枯落物和土壤层水文功能

[目的]研究枯落物和土壤层水文功能,从而明晰北京山区不同植被的水源涵养能力,可为当地植被建设提供借鉴。[方法]使用室内浸泡法、环刀法、定水头法等对北京山区不同植被的枯落物与土壤层水文功能进行了定量分析,并通过相关性分析明确了有机碳与土壤层水文功能之间的关系。[结果](1)枯落物最大持水率、最大拦蓄率、有效拦蓄率为侧柏(Platycladus orientalis)×灌木混交林>五角枫(Acer elegantulum)纯林>五角枫×侧柏混交林>侧柏纯林。最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量均为五角枫纯林>侧柏×灌木混交林>五角枫×侧柏混交林>侧柏纯林,且均为半分解层大于未分解层。(2)土壤饱和持水量和毛管持水量排序为侧柏纯林>五角枫纯林>侧柏×灌木混交林>五角枫×侧柏混交林。土壤非毛管持水量大小排序为五角枫×侧柏混交林>五角枫纯林>侧柏×灌木混交林>侧柏纯林。土壤饱和导水率沿剖面向下逐渐减小,平均饱和导水率最大的植被类型为侧柏×灌木混交林。(3)土壤有机碳含量表现为沿剖面向下逐渐减小,且土壤有机碳含量与容重、总孔隙度...     

基于坡度等级的喀斯特山区石漠化与水土流失相关性研究——以贵州省盘县为例

为了定量分析不同坡度等级下石漠化与水土流失之间的相关性,为县域生态环境治理与修复提供科学理论依据,以贵州省盘县为研究区,在遥感与地理信息系统技术支持下,以ALOS遥感影像、岩性及1∶50 000地形图等为基础数据源,采用遥感解译方法、表面分析及地图代数原理,提取出石漠化与水土流失的各指标因子。通过ArcGIS空间分析及相关性分析模型,从不同坡度等级下分析盘县石漠化与水土流失的相关性。结果表明:盘县石漠化面积为1 008.45km~2,占总面积的24.9%,已发生石漠化等级以轻度、中度和强度为主,分别占盘县石漠化面积的45.47%,29.67%,20.29%;水土流失面积为521.05km~2,占总面积的12.85%,已发生水土流失等级以轻度和中度为主,分别占盘县水土流失面积的67.75%和17.36%。石漠化与水土流失发生区坡度以5°~35°为主,分别占石漠化与水土流失面积的85.08%与82.45%。当坡度8°时,石漠化与水土流失等级、水土流失与石漠化等级存在负相关关系。当坡度为8°~35°时,已石漠化与已水土流失面积均呈现出先减小后增加再减小的趋势。当坡度35°时,石漠化与水土流失等级在强烈侵蚀等级以下表现为负相关,超过强烈侵蚀为正相关;而水土流失与石漠化等级在轻度石漠化等级以下表现为正相关,超过轻度石漠化为负相关。     

石质边坡枯枝落叶层的水土保持功能研究

为了解石质边坡枯枝落叶层的水土保持功能,对广东省顺德区大睡牛岗石质边坡枯枝落叶的蓄积量,枯枝落叶持水性能,枯枝落叶减少土壤侵蚀量,枯枝落叶层下土壤理化性质等内容进行了研究。结果表明:大睡牛岗枯枝落叶蓄积量为219.18 g/m²。枯枝落叶层最大持水率为64%～75%。枯枝落叶层厚度及径流深度影响径流流出时间,随着枯枝落叶厚度的增加,径流流出时间延长,随径流深度增大,径流时间缩短。覆盖枯枝落叶层能极显著地提高土壤抗冲性,与未覆盖枯枝落叶的模拟边坡相比,坡度30°,枯枝落叶2 cm,径流深度1 cm条件下,下坡、中坡、上坡枯枝落叶可减少87.80%以上的土壤侵蚀量。大睡牛岗豆科植被较多的坡位（下坡与上坡）其枯枝落叶层下土壤理化性质优于豆科植被较少的坡位（平台与中坡）。