黄土丘陵沟壑区自然恢复坡面植物根系的分布特征

采用土钻法研究了黄土丘陵沟壑区自然恢复坡面土壤根系的分布特征及土壤养分含量与土壤水分含量对根系分布的影响。结果表明:根系的分布因坡向、侵蚀带、土层深度、植被类型等的不同而异。阳坡根系总生物量高于半阴坡,但差异不显著;沟谷地根系总生物量及≤1mm根系生物量与沟间地各侵蚀带存在显著性差异;随着土层深度的增加,根系生物量减小;不同植被类型及其盖度对根系生物量有很大影响。不同坡向、各侵蚀带、不同土层中各径级根系生物量的总体趋势是≤1mm根系生物量最大,1～2mm次之,2～3mm和>3mm根系生物量较小,且≤1mm根系生物量与2～3mm和>3mm根系生物量间存在显著差异。根系生物量与土壤养分(除全磷)总体为中度正相关,与土壤水分分布不一致。因此,根系分布不仅与植物自身特性有关,还受土壤环境的影响。     

用树木根系的抗拉强度测定根系固定坡面的作用

<正>在观察山地表层崩塌现场时,会发现许多破伤的根系,这意味着树木根系在阻止崩塌中具有很大作用.关于树木根系在坡面崩塌中所起的作用,以带有活树根的土壤剪切试验,较系统地证实了这一点.如根系与土壤的摩擦力、根系的抗拉强度及其综合作用.这些作用都是增强土壤粘聚力的因素(图1).     

数字地图模型在判定坡面崩塌中的应用

在陡坡、山脊等凸状地段，因地震易发生坡面崩塌。利用航片、地形图研究崩塌分布，对崩塌坡面的特征与整个坡面的关系难以定量测定，为此研究数字地图判定坡面崩塌的模型。将发生在地震区内的航片，先作成数字地图（网格为5m），利用计算机计算数字地图上各节点的坡度θ和平均曲率H。利用坡度θ和平均曲率H的相互组合，可以比较判明崩塌坡面的特征，根据与判别直线θ＝966H＋44的距离的程度可判断崩塌发生的难易程度。     

砾石覆盖对坡面产流产沙的影响

采用人工模拟降雨试验的方法,试验中设置降雨强度为30mm/h和60mm/h,坡度为10°和20°,地表砾石覆盖度为0,10%,20%,30%,40%和50%,对北京山区褐土坡面产流产沙特征进行研究。研究结果表明:(1)坡面产流时间随砾石覆盖度的增大而延迟,且两者有着较好的线性关系。(2)坡面总产流量随砾石覆盖度的增大呈线性减小,在雨强为30mm/h,坡度为10°和20°条件下,砾石覆盖度为50%的坡面总产流量比砾石覆盖度为0时的坡面产流总量减少45.19%和49.87%;在雨强为60mm/h时,坡度为10°和20°条件下,砾石覆盖度为50%的坡面总产流量比砾石覆盖度为0时的坡面产流总量减少24.33%和33.46%。(3)坡面土壤侵蚀量随砾石覆盖度的增加呈负指数减小,在雨强为30mm/h,坡度为10°和20°条件下,砾石覆盖度为50%的坡面总侵蚀量比砾石覆盖度为0的坡面总侵蚀量减少92.40%和68.21%;在雨强为60mm/h时,坡度为10°和20°条件下,砾石覆盖度为50%的坡面总产流量比砾石覆盖度为0时的坡面总侵蚀量减少69.65%和65.62%。(4)降雨强度和坡度不影响砾石覆盖影响坡面产流产沙的趋势。     

沙棘-侧柏混交林生物量、林地土壤特性及其根系分布特征的研究

选择黄土高原17 a生的侧柏纯林作为对照,对沙棘—侧柏混交林中的侧柏生长、林地土壤特性及根系分布特征进行了系统研究。研究结果表明,混交林中侧柏平均树高比纯林的高25.80%,平均胸径大36.88%,林分生物量高128.23%,地上各部分生物量都明显高于侧柏纯林;混交林地与侧柏纯林地相比,土壤各层容重减小,而总孔隙度、毛管空隙度、非毛管空隙度、自然含水量、最大含水量、毛管含水量、最小含水量均有不同程度的增大;根系分布特征研究表明,侧柏纯林中根径≤1 mm和1~3 mm的根系主要集中分布在0—60 cm土层内,而混交林在0—180 cm的范围内分布相对更深,更均匀;根径≥3 mm的根系侧柏纯林与混交林具有较为相似的垂直分布特征。混交林中根径≤1 mm和1~3 mm的根系水平分布范围相对纯林的更大,而根径≥3 mm的根系的分布范围较小。     

黔西北乡土植物篱对典型石漠化区石灰土侵蚀动力学过程的调控

在自然降水条件下,定量研究黔西北喀斯特石漠化区典型乡土植物刺梨在坡耕地产流产沙的变化规律,分析该植物篱控制侵蚀产沙的水动力学机理。结果表明,刺梨植物篱截流、分流作用延缓径流产生及汇流时间,增加喀斯特坡面径流入渗量,减小坡面侵蚀动力。在不同降雨强度条件下,喀斯特坡面入渗率与径流量和产沙量呈负线性相关。植物根系缠绕串连黏结根土,改变土壤的入渗特性,增强土壤抗冲性与抗蚀能力。根系密度随土层深度增加而减少,减沙效应亦变小。土壤抗侵蚀能力与d<1mm的须根密度呈极显著正相关关系,与d≤2mm须根的根量、根长与土壤抗冲指数存在线性回归关系。当I30雨强为2.41mm时,植物篱小区几乎无流水侵蚀,而对照样地侵蚀产生较多泥沙;当I30为4.72,8.35mm时,研究小区皆已侵蚀产沙,并在对照样地侵蚀产生细沟,显示雨强加大,坡面产流动力加强,冲沙携沙能力加大。说明植物篱起到保水固土减沙和对土壤侵蚀水动力过程的调控。喀斯特坡面流侵蚀产沙水动力主要受降雨强度和雨滴动能影响,雨滴侵蚀力的大小取决于雨量、雨强、雨滴大小。侵蚀产沙量与雨强、降雨历时呈显著的幂函数关系。揭示了植物根系固土减沙和提高土壤抗侵蚀水动力的调控机理。     

黄土丘陵沟壑区不同雨强下坡长对坡面土壤侵蚀的影响

坡长对土壤侵蚀的影响可能随雨强不同而发生变异,采用岔巴沟流域径流场资料对该问题进行了研究。分析了不同雨强范围下坡长对土壤侵蚀的影响,探讨了坡面土壤侵蚀的临界坡长。结果表明,坡长与土壤侵蚀的关系受雨强效应的影响;团山沟坡面坡长与土壤侵蚀的关系在I30高于和低于0.21 mm min-1表现出不同的规律:当I30≤0.21 mm min-1即小雨强范围时,随着坡长从20 m到60 m的增加,土壤侵蚀模数而逐渐减小,此时,土壤侵蚀模数随坡长的变化趋势与径流模数随坡长变化的趋势相同;当I30>0.21 mm min-1即大雨强范围时,随着坡长从20 m到60 m的增加,土壤侵蚀模数先增加后趋于稳定,土壤侵蚀模数随坡长变化的趋势与径流平均含沙量随坡长变化的趋势相同;坡面土壤侵蚀的临界坡长非定值,是关于I30的函数。     

黑土区坡耕地横坡垄作措施防治土壤侵蚀的土槽试验

为了研究黑土区坡耕地横坡垄作防治坡面土壤侵蚀的效应,该文利用8 m×1.5 m的试验土槽,设计3个降雨强度(50、75和100 mm/h)、1个典型坡度(5°)以及横坡垄作和无垄作(平坡裸地对照试验)的试验处理进行模拟降雨试验,研究东北黑土区横坡垄作坡面在不同降雨强度下的防治坡面侵蚀效应。结果表明:横坡垄作在50 mm/h降雨强度下坡面基本不发生土壤侵蚀,但在75和100 mm/h降雨强度下会发生断垄,造成防蚀效应急剧降低。横坡垄作坡面的径流和侵蚀过程均明显存在以断垄时间为界的突变,在3个降雨强度下,横坡垄作断垄前可使坡面径流量和侵蚀量分别减少97.7%和99.1%以上,坡面蓄渗率达到97.2%以上;而断垄后坡面径流量和侵蚀量分别增加23.3~25.9倍和136.8~171.5倍,蓄渗率下降至50%以下。试验研究表明横坡垄作在≤50 mm/h的降雨强度下具有很好的坡面防治侵蚀效应,但当遇到强降雨时易发生断垄,防蚀效应急剧降低。     

暴雨下川东黄壤区不同径流路径调控措施对坡面侵蚀特征的影响

为研究川东区不同径流路径调控措施对黄壤坡面侵蚀特征的影响,设置3种坡度(25°,30°,35°)的稀疏型菱形网格(R1)、密集型菱形网格(R^2)和对照(R0)的裸坡坡面,基于人工模拟降雨试验,对比分析3种降雨强度(60,90,120 mm/h)下坡面的侵蚀过程与特征。结果表明:(1)相同坡度下,2种处理和对照组坡面在60,90 mm/h的雨强下初始产流耗时表现为R0R1>R^2,当坡度增大至35°和雨强增大至120 mm/h时,R1、R^2坡面的产流产沙速率逐渐接近甚至有稍微超过R0坡面的趋势。(4)与产流产沙过程相对应,R1、R^2坡面在不同坡度和降雨强度组合中,通常减沙效益大于减流效益,累积产沙量与累积径流量均成幂函数关系。研究结果可为揭示川东黄壤区坡面的侵蚀过程研究提供参考,为该区域的水土流失治理提供科学依据。     

日本的水土保持坡面工程管理与维护(Ⅱ)

1研究方法 2坡面管理期的划分 3坡面工程稳定性分析 4坡面工程施工地植被的变迁事例 在坡面工程施工地,整理了覆盖和根系生长的达标情况及维持达到其目的的完整树林的基本条件,为探讨划分形式的判断基准,以施工多年后的坡面工程为例,进行植被、土壤、根系等调查.选定的施工地是田上山、团子山坡面工程.     

黄土高原幼树对坡面流水力学特性及泥沙颗粒组成的影响

选择黄土高原典型树种侧柏、油松、元宝枫和刺槐的一年生树苗,将其栽植于土槽中生长3 a。采用人工模拟降雨的方法,并与裸地进行对照,研究了森林幼树冠层及根系层对坡面流水力学特性及流失泥沙颗粒组成的影响。研究结果表明:(1)各试验坡面小区径流流量均较大,坡面流的平均水深均<1 mm。裸地坡面坡面流的流态为急流,其它各小区均为缓流。去除植被地上部分和表层易扰动土后,刺槐和元宝枫坡面的坡面流已接近临界流,而且两坡面的减流减沙作用明显变弱,侧柏和油松坡面的坡面流流态仍为缓流,减流减沙作用增强。(2)流失的泥沙中,有林冠覆盖的坡面流失的黏粒(<0.001 mm)所占的比例比裸地坡面的高出1.40%~2.00%,>0.05 mm粒径的泥沙颗粒所占比例比裸地坡面的小1.04%~1.26%。试验结束后,只有裸地坡面有明显的粗化层。(3)去除植被地上部分和表层易扰动土后,坡面流失泥沙颗粒的平均粒径大于有林冠覆盖的坡面,但小于裸地坡面。黏粒的百分含量随试验时间不断波动,说明森林植被的根系增加了林地的抗蚀力。     

不同立地条件下野生荆条与胡枝子根系生长特性的比较研究

根系分布特征有着特殊的生态意义,它反映出植物适应和改变环境的功能.采用土钻法研究了野生荆条与胡枝子在两种坡度(12°与28°)和两种坡向(阳坡与阴坡)立地条件下根系生长特性.结果表明,根系直径d≤1 mm有效根系荆条高于胡枝子,且阳坡明显高于阴坡;d＞1 mm根系生物量,在阳坡两种坡度及阴坡12°条件下,胡枝子均高于荆条,而阴坡28°条件下则相反;在阳坡和阴坡两种坡向条件下,距主干0.2 m处和0.4 m处,胡枝子d＞1 mm的根密度均大于荆条,而d≤1 mm的根密度明显小于荆条,表明水平方向荆条的有效根系生长强于胡枝子;两种灌木根系的垂直分布主要集中于0-60 cm内土壤中,d＞1mm根密度的大小次序为胡枝子(阳坡)＞荆条(阳坡)＞荆条(阴坡)＞胡枝子(阴坡),d≤1 mm根密度的大小次序为荆条(阳坡)＞荆条(阴坡)＞胡枝子(阳坡)＞胡枝子(阴坡).     

4种灌木林地根系分布特征及其固持土壤效应的研究

研究了石灰岩山区的黄栌、连翘、绣线菊和黄荆4种灌木林地根系分布特征及其固持土壤效应。结果表明：4种灌木林地根系的分布特征存在极显著差异,黄栌林地根系的生物量和长度均最大,各径级根系中直径〈1 mm的根系生物量最大;连翘林地根系的生物量和长度均较小,各径级根系中直径≥5 mm的根系生物量最大;黄荆林地根系的生物量和长度较高,主要分布在0～20 cm土壤层;绣线菊林地根系生物量最小,主要分布在0～20 cm土壤层。4种灌木林地土壤的抗侵蚀性能明显高于荒坡地,且与0～20 cm层根系生物量和根系长度显著相关,根系固持土壤效应从强到弱依次为：黄栌林〉黄荆林〉绣线菊林〉连翘林。     

不同砾石含量塿土堆积体坡面侵蚀特征研究

为明确砾石含量对关中塿土堆积体坡面径流和侵蚀特性的影响,采用室内模拟降雨试验方法,以土质坡面为对照,研究了10%、20%、30%三种砾石含量堆积体坡面的侵蚀特征。结果表明:(1)1.0mm·min–1雨强下,10%砾石含量时初始产流时间最大,雨强1.0 mm·min–1时,各坡面初始产流时间在10%砾石含量时最小;(2)各砾石含量坡面平均流速均随雨强增大而增大,1.0和2.5mm·min–1雨强条件下10%砾石含量坡面流速最大,而1.5和2.0mm·min–1雨强下,含砾石坡面流速较土质坡面分别减少15.3%～21.2%和13.6%～14.1%;(3)不同雨强条件下各含砾石坡面含沙量在产流前期(0～6 min)急剧下降;产流6 min后,含沙量在1.0、1.5 mm·min–1雨强下逐渐趋于稳定,在2.0、2.5 mm·min–1雨强下呈多峰多谷的变化,该时期砾石主导产沙过程;(4)次降雨侵蚀量随雨强增大呈显著的幂函数关系;而随雨强的增大各砾石坡面侵蚀量较土质坡面分别减少22.4%～42.6%、8.2%～66.3%、2.2%～56.5%和45.0%～68.3%。该研究可为关中地区堆积体坡面水蚀模型的建立提供理论依据。     

含砾石风沙土堆积体坡面径流产沙特征

为明确砾石含量对风沙土工程堆积体坡面径流产沙特征的影响,以土质坡面为对照,采用室内模拟降雨试验方法,研究了不同降雨强度(1.0、1.5、2.0和2.5 mm·min~(-1))条件下不同砾石质量含量(10%、20%、30%)的风沙土堆积体坡面径流特性及侵蚀产沙规律。结果表明:(1)1.0、1.5、2.5mm·min~(-1)雨强下,10%砾石含量坡面径流率较土质坡面减少5.03%～39.99%,而20%、30%砾石含量坡面径流率则分别增加7.48%～74.56%、19.51%～84.31%;各砾石含量坡面径流率均与雨强呈显著递增的指数函数关系;(2)土质和含砾石坡面径流型态基本以层流为主;土质坡面径流流态多为急流,而含砾石坡面径流则以缓流为主;各雨强条件下,10%、20%、30%砾石含量坡面径流阻力系数较对照分别增加24.07%～114.10%、51.84%～141.57%、89.04%～288.16%;(3)1.0、1.5 mm·min~(-1)雨强下土质和10%砾石含量坡面侵蚀速率随降雨历时呈减小—稳定—增大趋势,2.0、2.5 mm·min~(-1)雨强下,则呈波动式逐渐增大趋势;4种雨强下,20%、30%砾石含量坡面侵蚀速率呈缓慢、平稳增加趋势;(4)雨强为1.0 mm·min~(-1)时土质坡面侵蚀量最小,雨强≥1.5 mm·min~(-1)时,含砾石坡面侵蚀量较土质分别减少41.08%～63.27%、22.80%～67.80%、28.89%～68.50%;(5)侵蚀量与径流率、雷诺数、弗汝德数均呈显著正相关关系,与阻力系数则呈显著负相关关系;结果可为陕北风沙土区生产建设项目工程堆积体水土流失量估算模型的建立提供科学参考。     

毛乌素沙地梁地上小叶杨根系分布特征

为了解释小叶杨根系的适应性,采用根钻取样法对毛乌素沙地东北部梁地上不同坡位小叶杨人工林根系分布特征进行研究。结果表明：小叶杨根系大部分分布在0—40cm土层中,在0—20cm土层中达到峰值。细根（根径小于3mm）在不同坡位和距树干不同距离处垂直分布特征相似,粗根（根径大于3mm）的垂直分布特征差异比较明显,而且在距树干1．0和1．5m处的土层中,坡顶部位根系密度大于坡底部位。坡底部位细根和粗根的密度均随距树干距离的增加而减小,而坡顶部位细根与前者相似,粗根在1．0m处达到最大值。在坡底和坡顶坡位距树干任何距离上细根在深层土壤中所占比例大于粗根,但在距树干1．0m以外,粗根在坡顶部位的深层土壤中所占比例大于坡底部位,说明小叶杨根系对坡顶和坡底部位有很好的适应性。     

黄土区不同地貌部位径流泥沙空间分布试验研究

黄土丘陵区侵蚀泥沙的来源以及坡沟侵蚀产沙关系等一直是研究的热点难点之一，也是争论较多的问题。在梁峁坡到谷坡的坡沟系统中，不同地貌部位有对应的侵蚀形式出现。该文采用多坡段组合模型，运用人工模拟降雨试验方法，研究了黄土区坡面各垂直侵蚀带径流泥沙的空间分布特征及上坡来水来沙的加速侵蚀作用。结果表明：单位面积与时间产流量排列为谷坡＞梁峁坡下部＞梁峁坡中部＞梁峁坡上部。雨强0.5 mm/min时，没有沟蚀发育；1.0 mm/min时，细沟主要在梁峁坡下部；1.5 mm/min时，细沟伸展到梁峁坡上部，谷坡出现滑塌和崩塌等重力侵蚀现象。坡面径流量、产沙量随坡度、坡长、降雨强度变化成正比增长。上坡来水来沙使梁峁坡和谷坡产沙量大幅度增加。     

锌胁迫对重金属富集植物黑麦草养分吸收和锌积累的影响

采用土培根袋试验研究了锌胁迫对重金属富积累植物黑麦草4个品种生长，N、P、K养分及Zn吸收积累的影响。结果表明，Zn在一定范围内（0～520mg／kg）促进了黑麦草生长，RTI（根系耐性指数）≥1.0（0～520mg／kg Zn^2＋）。在Zn^2＋≤260mg／kg（根系）或Zn^2＋≤520mg／kg（地上部）时，黑麦草吸收N、P、K并未受到抑制。植株地上部和根系最大N、P、K含量大多出现在生物量最大或次高的260，520mg／kg Zn^2＋处理中。黑麦草植株Zn含量随Zn胁迫的增加而增加，以泰德植株Zn含量和对Zn的转运率最高（其植株Zn地上部最大含量为583.9mg／kg DW，加Zn处理的S／R〉1）。     

典型荒漠植被根系对黏性岸坡侵蚀过程的影响

植被根系对岸坡侵蚀具有明显影响作用,为定量揭示植被根系对黏性岸坡侵蚀过程的网络作用、护挡作用和牵拉作用,开展红柳和胡杨典型植被根系的概化水槽试验。结果表明：1）在根系网络作用下,黏性岸坡固土能力显著提高,有植被根系比无植被提高了30%～56%,其中红柳根系比胡杨根系平均提高了24.2%;2）不同布置方式的固土效果差异较大,红柳和胡杨根系固土效应V型布置比竖直布置分别提高了27.1%和18.6%;3）根系护挡作用对坡脚保护作用显著,有植被岸坡近岸纵向时均流速和紊动能分别减小至无植被的45%～67%和75%～91%;4）根系牵拉作用主要表现在对岸坡崩塌根土黏结体的堆积和分解以及床面淤积的影响等,其中牵拉作用越强,崩塌堆积体的体积占比就越大,根土黏结体被分解时间也越长,试验结果得到根系牵拉作用对河床保护贡献值平均提高了20%。研究结果可为干旱区荒漠植被固土护堤作用机理提供技术支持和理论参考。     

黄土退耕坡地植物根系分布特征及其对土壤养分的影响

为明确黄土退耕坡地植物根系分布特征及其对土壤养分的影响,在陕西神木六道沟流域选取退耕30 a的长芒草坡地和裸地坡面,利用图像处理和常规分析方法研究了长芒草根系和土壤养分在土壤剖面分布及其相互关系。结果表明：长芒草根系主要分布在0～50 cm土层,分布规律可用指数函数来模拟。有根系存在的土壤表层有机质、全氮、全磷、硝态氮和铵态氮含量均高于无根系存在的坡面。在有根系存在时土壤有机质、全氮和硝态氮的具有明显的表聚现象。0～ 50 cm有机质、全氮、硝态氮和铵态氮随深度的变化可用幂函数来表示,而全磷随深度呈线性相关。0～50 cm的土壤养分与根长密度的关系可以用线性函数来表示。其研究结果为坡面退耕地土壤管理提供科学依据。