花岗岩风化壳的层次特性对土壤侵蚀及其防治措施的影响

花岗岩发育的土壤剖面具有显著的层次结构,各层次的颗粒组成、有机质含量都有很大的差异。不同层次土壤的抗侵蚀性能也因此有很大的差异,从表土层往下逐渐降低,砂土层最低,而到碎屑层又有所提高。随着上层土壤被侵蚀冲刷掉,下层土壤依次出露,土壤侵蚀类型也随之发生变化,依次会发生面蚀——沟蚀——崩岗侵蚀。土壤侵蚀模数与侵蚀强度会逐渐增强,到碎屑层出露时有所降低,土壤侵蚀程度则会不断加深。不同层次出露,土壤侵蚀类型发生变化,因此治理措施也应随之变化：表土层与红土层出露时,主要是提高土壤入渗率,从而减少土壤侵蚀量;砂土层出露时,以减少水流对土壤的直接冲刷作用为主;碎屑层出露时,以植被恢复为主。     

侵蚀红壤恢复区植被垂直结构对土壤恢复特征的影响

通过获取典型的侵蚀红壤恢复区植被垂直结构参数及林下土壤属性值,构建归一化土壤恢复指数,研究了植被垂直结构对林下侵蚀土壤恢复特征的影响。结果显示:研究区植被垂直结构与土壤属性特征较侵蚀期均有所恢复,植被垂直结构对侵蚀土壤的恢复影响显著,土壤重组有机碳、全氮和黏粒含量的恢复水平均呈现出纯林林草林灌草的趋势,体积质量顺序相应为林灌草林草纯林。植被投影叶面积指数与归一化土壤恢复指数呈显著正相关(r=0.332*,P0.05)。在投影叶面积指数大于0.2的情形下,土壤恢复特征随植被垂直层次的增多呈正向演变,不同植被结构投影叶面积指数的增大有利于侵蚀区退化土壤质量的恢复,灌草层是侵蚀红壤恢复的重要影响因素。     

不同治理措施对侵蚀红壤区生物量及生产力的影响

以长汀县花岗岩强度侵蚀区采用的全坡面播草和多树种混交两种治理措施为研究对象,以未采取恢复措施的严重侵蚀地(对照1)及当地植被保留较好的风水林(对照2)为对照,探讨了这两种措施对群落植被的生物量和生产力的恢复效果.结果表明,全坡面播草和多树种混交群落的马尾松平均木生物量分别为23.03和23.13kg,均显著高于对照1(6.02 kg),均显著低于对照2(582.87 kg).全坡面播草群落的生产力较低,为5.30 t/(hm~2·a),恢复度为0.40,群落生物量为26.20 t/hm~2,恢复度为0.10.多树种混交群落生产力较高,为9.19 t/(hm~2·a),恢复度为0.78,群落生物量为36.98 t/hm~2,恢复度为0.16.二者的生物量和生产力的恢复程度差异较大,体现了不同措施的恢复效果.     

第四纪红色粘土侵蚀土壤水分特性研究

水土流失严重的第四纪红色粘土区,夏季因高温少雨使水土保持植物措施难以见效。为了揭示红色粘土的持水特性和水分动态变化规律,对不同地形部位、不同深度的侵蚀土壤,进行了5～11月份的定点观测和持水特性的研究。结果表明:夏季,表层土壤(0～10cm)都有不同程度的干旱,坡上部裸露红色粘土尤为严重;秋季,坡中部10～30cm土层的含水量高于30～60cm的含水量;雨季,侵蚀沟底部沉积物的含水量明显地高于田间持水量;对于有效水含量,侵蚀沟底部较高,而坡上部粘土较低。因此提出:改善土壤结构,增加土壤渗透能力,促进深层贮水和选择深根性植物等措施。     

不同治理措施对强度侵蚀恢复生态系统养分格局的影响

本研究以长汀花岗岩强度侵蚀区常见的以草促林和乔灌混交两种治理模式为研究对象,并以未采取恢复措施的严重侵蚀地及当地植被保留较好的风水林为对照,通过对其养分格局的分析,阐明不同治理措施对侵蚀退化生态系统恢复的影响。结果表明:采取不同的生态恢复措施后,生态系统的养分年存留量和库存量均有增加,并且均远高于未采取生态恢复措施的严重侵蚀地;同时,以草促林措施的生态系统在各方面的恢复程度均较低,乔灌混交的则较高。二者恢复程度差异较大,体现了不同生态治理措施的恢复效果。     

子午岭林区植被破坏与恢复对土壤演变的影响

子午岭次生林区的植被曾经历了人为破坏过程与自然恢复过程。研究结果表明：次生林恢复前该区土壤类似现在的黄绵土；在植被恢复过程中，土壤发育程度逐渐增强，具有一定的腐殖化过程和淋溶过程，土壤向褐色森林型土壤演变；林地被人为开垦破坏后，加速侵蚀迅速发展导致土壤剖面迅速遭到破坏，土壤向黄绵土演变。     

关于侵蚀坡地治理与开发中的若干问题思考

本文根据侵蚀坡地治理实践,就侵蚀坡地治理中的“小老头松”、侵蚀坡地生态系统的自我恢复能力、群落配置中的地带性、重建植被中的群落演替、坡地茶果园开发方式、庭院经济生态体系等问题等进行了讨论。指出：侵蚀坡地土壤贫瘠和裸露坡地近地表千热化是重建植被的主要障碍因素;坡地生态系统的自我恢复能力主要取决于土壤、植被、小气候等因素;侵蚀坡地植被的重建必须着眼于建立地带性森林系统,遵循地带性规律进行种群配置;植被群落发育程度必须与土壤肥力恢复水平相适应,即在先锋群落配置中要注重草被层的生长,避免造成“远看青山在,近看水土流”的“空中绿化”现象;侵蚀坡地果园的开发必须注重地被植物的保护和建设。“果-草-牧-沼-菌”庭院经济生态工程是解决水土流失区农民“钱”、“肥”、“烧”问题的有效途径。     

侵蚀与非侵蚀黑土入渗性能差异性研究

通过对侵蚀与非侵蚀黑土的渗透性能研究,结果表明,非侵蚀土壤的渗透速率大于侵蚀土壤,且达到稳渗的时间长于侵蚀土壤;侵蚀土壤与非侵蚀土壤的渗透速率呈现随土层深度的增加而减少的趋势;侵蚀土壤达到稳定的时间随土层深度的增加而延长,而非侵蚀土壤则随土层深度的增加而缩短。侵蚀与非侵蚀土壤的渗透速率均随着初始含水量的增加而下降;同一含水量下,非侵蚀土壤的渗透速率大于侵蚀土壤,且达到稳渗的时间长于侵蚀土壤;非侵蚀地与侵蚀地降雨前土壤的初渗速率和稳渗速率均大于降雨后土壤的初渗速率和稳渗速率,且降雨前后非侵蚀地渗透速率都大于侵蚀地的渗透速率;通过典型相关分析可知,土壤容重、总孔隙度和非毛管孔隙度是影响土壤渗透能力的主要指标。     

南方山地丘陵区森林植被恢复对水土流失调控机制

我国南方山地丘陵区由于人类活动对森林植被的破坏和暴雨频繁导致的水土流失已引起广泛关注。森林植被恢复改变冠层结构、地表覆盖物和土壤性质等作用界面,从而影响降雨侵蚀过程,是调控水土流失的有效措施。因此,对国内外的相关研究成果进行较为系统的回顾,从植被冠层(林冠和林下植被)、地表覆盖物(凋落物和生物结皮)和土壤(根系、微生物和团聚体)作用界面消减降雨侵蚀力和增强土壤抗侵蚀性等研究视角,分析南方山地丘陵区森林植被恢复对水土流失调控机制,提出了现有研究中存在的问题及研究趋势,对深入认识森林植被对水土流失的调控机制,提高南方山地丘陵区森林植被的水土保持效益具有重要的实际意义。     

降雨过程中红壤表土结构变化与侵蚀产沙关系

通过人工模拟降雨和表土微形态观测,研究了发育于泥质页岩、第四纪红粘土和花岗岩3种母质的红壤在降雨侵蚀过程中表土土壤结构的变化及其对侵蚀的影响。结果表明:降雨过程中,泥质页岩红壤极易形成土壤结皮,增加径流,响应结皮的形成,径流速率和含沙量较高,且迅速达到最大值,随后径流稳定而含沙量持续下降。第四纪红粘土红壤团聚体稳定,较难形成结皮,且结皮易被破坏,导致侵蚀过程中产流产沙量较低,均随降雨时间的延长而呈缓慢上升趋势。花岗岩红壤基本上不能产生结皮,粗化现象严重,因此产流量和产沙量也较低;由于土壤团聚体稳定性差以及径流的选择性运移,泥质页岩红壤和花岗岩红壤侵蚀泥沙中细颗粒(<0.02mm)含量远高于土壤中该粒径颗粒。而第四纪红壤侵蚀泥沙中粗颗粒较多,以多级团聚体的团聚体为主。     

花岗岩崩岗区不同土层的侵蚀水动力学特征

土壤剥蚀率是单位时间单位面积水流剥蚀土壤的质量,定量研究崩岗不同土层土壤剥蚀率对预测土壤剥蚀过程及建立崩岗侵蚀物理模型具有重要的理论和实践意义。针对湖北通城花岗岩崩岗区发育的表土层、红土层、砂土层、碎屑层,采用不同坡度(8.8%、17.6%、26.8%、36.4%、46.6%)和不同流量(0.2 Ls~(-1)、0.4 Ls~(-1)、0.6 Ls~(-1)、0.8 Ls~(-1)、1.0 Ls~(-1))相结合的室内放水冲刷试验,分析表土层、红土层、砂土层、碎屑层土体土壤剥蚀率与水动力学参数之间的关系,初步探讨花岗岩崩岗侵蚀的水动力学机制。结果表明:在一定坡度条件下,土壤剥蚀率随径流流量的增大而增大,且各土层土壤剥蚀率存在很大差异,碎屑层土壤剥蚀率最大,砂土层次之,表土层最小;在相同流量条件下,各土层土壤剥蚀率均随冲刷时间的延长逐渐降低并趋于稳定;径流剪切力、水流功率对崩岗各土层土壤剥蚀率的影响均可采用线性方程很好地描述(R~20.926),相比用单位水流功率拟合的多项式方程的相关性(R0.830)要高,径流剪切力和水流功率均可作为描述崩岗各土层土壤侵蚀的水动力学参数。表土层、红土层、砂土层、碎屑层的临界径流剪切力依次减小,分别为0.28Pa、0.13Pa、0.10Pa、0.07Pa,各土层土壤细沟可蚀性参数差异明显,碎屑层的最大,砂土层次之,表土层最小。因此,在崩岗垂直结构上,随着土层深度的增加,土体抵抗径流剥蚀的能力逐渐减弱。     

南方侵蚀治理区土壤碳分布及主控因素研究

研究侵蚀治理区土壤碳区域分布影响因素对揭示退化土壤有机碳恢复有重要的意义。本文以江西省兴国县侵蚀治理恢复区林地土壤有机碳为研究对象,评价了土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响及其主控作用。结果表明：兴国县侵蚀治理恢复区林地土壤有机碳受土壤类型和成土母质影响显著,其中黄红壤各土层土壤有机碳含量均显著高于红壤;千枚岩发育的土壤有机碳显著高于红砂岩和花岗岩。对比土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响作用大小发现,在表层0 ~ 20 cm土壤类型对土壤有机碳变异解释能力大于30%,成土母质的解释能力约为17%,土壤类型是影响表层土壤有机碳的主控因素;表下层20 ~ 30 cm 土壤有机碳变异的解释能力则表现为成土母质(28.8%)与土壤类型(27.5%)基本相当,同为主控因素。因此,兴国县侵蚀治理恢复区土壤类型和成土母质对土壤有机碳的影响作用不容忽视,合理地分区展开水土保持工作有利于退化土壤的碳恢复。     

花岗岩红壤丘陵区崩岗土体界限含水量的温度效应研究

水分和温度会显著影响花岗岩红壤的力学状态,是崩岗发生和发展的两大驱动因素.以崩壁三个土层土壤:红土层、砂土层和碎屑层为研究对象,在15、25、40和60℃温度条件下对三个土层土壤的液塑限和结合水含量开展研究.结果表明:红土层的液限、塑限和塑性指数均高于砂土层和碎屑层,碎屑层土壤的液塑限最小.崩岗土壤的液塑限与细黏粒、有...     

Long-term impact of reduced tillage and residue management on soil carbon stabilization: Implications for conservation agriculture on contrasting soils

Residue retention and reduced tillage are both conservation agricultural management options that may enhance soil organic carbon (SOC) stabilization in tropical soils. Therefore, we evaluated the effects of long-term tillage and residue management on SOC dynamics in a Chromic Luvisol (red clay soil) and Areni-Gleyic Luvisol (sandy soil) in Zimbabwe. At the time of sampling the soils had been under conventional tillage (CT), mulch ripping (MR), clean ripping (CR) and tied ridging (TR) for 9 years. Soil was fully dispersed and separated into 212–2000 μm (coarse sand), 53–212 μm (fine sand), 20–53 μm (coarse silt), 5–20 μm (fine silt) and 0–5 μm (clay) size fractions. The whole soil and size fractions were analyzed for C content. Conventional tillage treatments had the least amount of SOC, with 14.9 mg C g⁻¹ soil and 4.2 mg C g⁻¹ soil for the red clay and sandy soils, respectively. The highest SOC content was 6.8 mg C g⁻¹ soil in the sandy soil under MR, whereas for the red clay soil, TR had the highest SOC content of 20.4 mg C g⁻¹ soil. Organic C in the size fractions increased with decreasing size of the fractions. In both soils, the smallest response to management was observed in the clay size fractions, confirming that this size fraction is the most stable. The coarse sand-size fraction was most responsive to management in the sandy soil where MR had 42% more organic C than CR, suggesting that SOC contents of this fraction are predominantly controlled by amounts of C input. In contrast, the fine sand fraction was the most responsive fraction in the red clay soil with a 66% greater C content in the TR than CT. This result suggests that tillage disturbance is the dominant factor reducing C stabilization in a clayey soil, probably by reducing C stabilization within microaggregates. In conclusion, developing viable conservation agriculture practices to optimize SOC contents and long-term agroecosystem sustainability should prioritize the maintenance of C inputs (e.g. residue retention) to coarse textured soils, but should focus on the reduction of SOC decomposition (e.g. through reduced tillage) in fine textured soils.     

A comparison of the texture of grassland and eroded sandy soils from Shropshire, UK

In previous studies, periodic sampling of topsoils on runoff plots on sandy soils at the Hilton experimental site, Shropshire, UK, suggested erosion decreased the topsoil clay content and increased the coarse fraction. However, a comparison of soil and sediment properties suggested erosion selectively removed sand. Therefore, to cross-check the effects of erosion on soil properties, topsoil samples were collected from bare, eroded runoff plots and compared with samples from adjacent non-eroded grassland. Bare, eroded soil was stonier and particularly deficient in sand compared with grassed soil. Textural differences were very marked in the medium and coarse sands, especially the 0.5–1.0 mm fraction. On the basis of mean properties, the grassed soil was a very slightly stony loamy sand and the bare soil a slightly stony sandy loam. Soil organic matter was significantly less in the bare soils than the grassed soils and thus may have contributed to the higher erodibility of sands in bare soils.     

Primary particle size distribution of eroded material affected by degree of aggregate slaking and seal development

Primary particle size distribution (PSD) of eroded sediment can be used to estimate potential nutrient losses from soil and pollution hazards to the environment. We studied eroded sediment PSDs from three saturated soils, packed in trays (20 × 40 × 4 cm), that had undergone either minimal aggregate slaking (MAS) or severe aggregate slaking (SAS) prior to a 60 mm simulated rainstorm (kinetic energy, 15.9 kJ m⁻³; droplet diameter, 2.97 mm) and collected runoff at regular intervals. The degree of aggregate slaking was controlled by the rate at which soils were wetted to saturation. The PSDs of eroded materials and of parent soils were determined using a laser particle size analyser. For each soil, PSD frequency curves of eroded sediments and parent soils were generally of a similar shape but most eroded sediments had larger clay contents than their parent soils. In the SAS treatment, cumulative clay enrichment in the eroded materials was inversely related to the parent soil clay content, these being 28.5, 26.6 and 22.8% richer in clay than their parent soils for the loam, sandy clay and clay, respectively. Generally, total clay loss was greater from soils with SAS than from those with MAS because of erosion rates; however, clay enrichment of sediments, compared with parent soil clay contents, was mostly greater in samples with MAS. Greater clay enrichment took place during the early seal development stage in the loam, but could not readily be associated with specific stages of seal development for the clay. In the sandy clay, the relation between seal development and clay enrichment in the eroded material depended on the initial degree of aggregate slaking. The observed large preferential loss of clay by erosion in cultivated soils re-emphasizes the need to employ erosion control measures.     

侵蚀性花岗岩坡地不同地貌部位土壤剖面风化特征研究

为揭示发育于侵蚀性风化花岗岩坡地上不同地貌部位土壤剖面的风化发育特征,在浙江省选择了典型的风化花岗岩坡地:浙江省嵊州市水土保持监测站为研究区,在监测站同一坡面不同侵蚀强度的坡顶、坡中、坡底选取3个典型的土壤剖面(140 cm),从下至上等距离(20 cm)采集土壤样品,共采集21个土样。进行了各层土壤基本理化特性和化学全量的分析,并分别计算了3个剖面不同层次的主要化学风化系数及总的风化强度,结果表明:(1)在强烈侵蚀的花岗岩风化残积坡地发育的土壤,总体发育成熟过程较弱,其进一步的发育与典型的地带性土壤的发育有很大的差异,侵蚀过程严重地影响了土壤的进一步成熟,侵蚀强度越大,则土壤发育越差。(2)土壤剖面总的风化强度不大,上下层的递变差异很小,脱硅富铝化过程随着剖面深度的增加风化程度越来越弱。(3)土壤剖面的化学分层不明显,各种风化指标均在60 cm左右形成了一个分界层,其上受水力侵蚀影响明显,其下呈现出的特性以继承残积母质为主。(4)不同地貌部位的风化发育程度排序为:坡底坡中坡顶,其与采样坡面的侵蚀强度排序正好相反。(5)风化程度与有机质和黏粒含量具有较为明显的正比关系,在侵蚀环境下,土壤的物理特性对风化的影响明显,在沉积环境下土壤有机质的影响大于黏粒含量的影响。总之,由于受侵蚀的影响,坡地土壤剖面的淀积层不发育,剖面呈现出的假淀积层不是由淋溶作用形成的,而是具有一定风化程度的风化残积层,结果导致发育于山地丘陵侵蚀性坡地的土壤层次划分不同于常规的土壤层次划分。     

崩岗不同土层渗透差异及其影响因素研究

崩岗不同土层的水分渗透性能对其土壤侵蚀特征具有重要影响。研究采用“环刀法”对崩壁垂直剖面22个不同深度土层的渗透特性进行了研究。结果表明:崩岗垂直剖面的渗透特性存在较大差异,红土层的渗透性能总体上优于砂土层和碎屑层,表层0.1 m以下存在一层厚度约1 m的弱透水层。对不同土层影响渗透的因子进行回归分析可知,弱透水层影响渗透的主要因子为容重和机械组成,砂土层影响渗透的主要因子为黏粒含量,碎屑层影响渗透的因子主要为机械组成。     

富里酸对红壤酸度的改良及酸化阻控效果

用采自安徽由第四纪红色黏土发育的红壤(红黏土)和采自江西由第三纪红砂岩发育的红壤(红砂土)进行室内培养试验,研究了添加富里酸对红壤酸度的改良效果和红壤酸化的阻控效果。结果表明,添加富里酸显著提高了两种土壤的pH,并且随着富里酸添加量的增加对土壤pH的提升效果逐渐增加,添加50g/kg富里酸处理红黏土和红砂土的土壤pH分别由对照的4.31和4.69提高至5.91和5.97。添加富里酸也提高了两种土壤的pH缓冲容量(pHBC),因而提高了土壤的抗酸化能力。与土壤pH的变化趋势相似,富里酸对土壤pHBC的提升效果也随其加入量的增加而增加。添加50 g/kg富里酸时,红黏土和红砂土的pHBC分别由对照的20.73和7.78 mmol/(kg×pH)提高至35.31和23.30 mmol/(kg×pH),分别比对照提高了0.70倍和1.99倍。添加富里酸不仅可以有效改良红壤酸度,还可以提高红壤的抗酸化能力。富里酸对红砂土酸化的阻控效果明显优于对红黏土。