不同草地建植模式对荒坡地土壤风蚀及理化性质的影响

荒坡地土壤贫瘠、植被稀疏,冬春季风蚀沙化严重,试验在密云水库库区荒坡地构建不同生态草地建植模式,研究草地建植对土壤理化性质改善作用和土壤风蚀防治效果,结果表明,生态草地建植当年地上生物量达2 246.9kg/hm2以上,越年后明显增加,可达5 941.6kg/hm2;生态草地建植可使荒坡地地表粗糙度增加1.7～14.5倍,土壤风蚀减少44.9%～75.1%,其中,草地雀麦+扁穗冰草建植模式地表粗糙度增加效果最佳,且不同建植模式土壤风蚀防治效果顺序为草地雀麦+扁穗冰草建植模式>草地雀麦+老芒麦建植模式>披碱草建植模式>草地雀麦+草木樨草建植模式>草地雀麦建植模式;同时,荒坡地生态草地建植可以降低土壤容重,增加总孔隙度,改善土壤物理性质,其中,草地雀麦+老芒麦草地建植1a,可使土壤容重降低8.7%,总孔隙度增加16.1%,荒坡地草地建植还可增加土壤有机质,降低土壤pH值,提高速效氮含量,草地雀麦+老芒麦建植模式与草地雀麦建植模式构建1a,土壤速效氮增加75.4%～79.1%。     

内蒙古典型草原区退耕方式对植物群落特征与土壤特性的影响

退耕后不恰当的植被建设会严重影响植物群落演替及土壤性质.本文以内蒙古太仆寺旗境内典型草原为研究区,以天然草地为对照,研究退耕后自然恢复与人工种草2种退耕方式对植物群落特征及土壤性状的影响,揭示不同退耕方式的生态恢复效应.通过样方法调查不同退耕方式草地的盖度、生物量和多样性特征,并对土壤密度、机械组成及养分含量等进行了室内测定分析.结果表明:1)植物群落多样性、盖度、地上及地下生物量均表现为人工种草＜自然恢复＜天然草地,且相比于人工种草,自然恢复草地的物种组成与天然草地更为相似;2)不同退耕方式影响下土壤性质的差异主要集中在表层0～10 cm;3)在表层0～ 10 cm,土壤密度及砂粒含量表现为人工种草＞自然恢复＞天然草地,而土壤黏粒、有机质(SOM)及全氮(TN)含量则表现为人工种草＜自然恢复＜天然草地.以上结果说明,在内蒙太仆寺旗退耕后采用自然恢复方式比人工种草更有助于改善土壤理化性质、建立稳定的植被系统.经过12年的恢复,退耕草地(人工种草与自然恢复草地)仍未恢复到天然草地的水平.     

黄土丘陵区退耕坡地植被自然恢复过程及其对土壤入渗的影响

生态系统自我修复是黄土高原植被恢复的重要途径。以永久性天然草地和三龄沙打旺人工草地为对照,在对黄土丘陵区坡地退耕植被自然恢复过程群落演替、地上部分生物量的增长及其组成动态变化特征调查的基础上,定量分析了不同恢复阶段主要群落下土壤的入渗能力。研究表明,随着植被演替的进展,群落生物量逐步增加,土壤入渗能力显著改善。退耕草地土壤表层0-20cm土壤渗透能力(K10℃)每年可提高0.10mm。植被改善土壤入渗能力的有效深度达40cm。说明黄土丘陵区通过坡地退耕还林还草恢复植被可以改善土壤渗透性能,强化降雨就地入渗,减少水土流失。     

定西地区生态修复效果研究

生态修复期间,不同土地类型上植被响应最明显的是植被盖度和生物量;生态修复调节径流、减少土壤流失的作用非常明显,减水减沙效果以退耕草地最好,其次为灌木林地和乔木林地,荒坡草地最差;生态修复有助于土壤的正向发育,能够提高土壤有机质和氮磷含量。生态修复的重点是先要保护退耕地和林草地,其次是荒地。     

河北坝上植被恢复措施对土壤性质的影响

从土壤理化性质变化的角度探讨了不同植被恢复措施对当地土壤环境的影响。在河北坝上康保县选取了退耕还林还草、草地围栏封育、草地植树造林等15组样地,对每组样地进行了土样采集分析。结果表明:不同植被恢复措施均能不同程度地改善土壤性质。植被恢复区土壤团聚体稳定性增强,土壤孔隙增多,土壤容重减小;过度放牧则使土壤更加紧实;较高覆盖度荒地和草地能减少地表蒸发,使土壤含水量增加,乔木本身需水量大,发达的表层土壤根系会降低土壤水分;较高植被覆盖度能有效减弱土壤风蚀,但乔木林下植被稀疏、地表裸露和灌木林带间距过宽则会加剧风蚀。在不考虑施肥影响的情况下,植被恢复能不同程度增加土壤有机质、全N和全P含量,且对0—10cm土壤层的增加效果大于10—20cm土壤层;耕地由于施肥的影响,退耕后的区域土壤全N和全P含量有所下降。研究表明,对于改善土壤环境,退耕还荒草地、草地围栏封育是当地相对较好的植被恢复措施;灌木林地由于是当地物种,应该多加栽培,但需调整结构,也可结合乔木林种植,增大林下植被盖度,增强防风保土效果。     

黄土丘陵沟壑区不同退耕草地土壤水分研究

为了研究黄土丘陵沟壑区不同退耕方式、不同深度土壤水分含量的变化规律。以陕西省安塞县纸坊沟流域水平阶草地和自然草地两种退耕草地为研究对象,通过野外定位连续观测资料,研究了两种草地0—500 cm土层内的土壤含水量变化。结果表明:降水对土壤水分的影响比较明显,且水平阶退耕草地土壤含水量(13.38%)自然退耕草地(13.21%);水平阶退耕草地和自然退耕草地浅层土壤含水量的年内变化趋势基本相同;200 cm深度以下水平阶退耕草地普遍高于自然退耕草地;在不同生长周期土壤水分在不同深度具有明显差异,以生长期为例,0—100 cm深度平均土壤含水量自然退耕草地(12.46%)水平阶退耕草地(11.58%),100 cm深度处自然退耕草地(14.02%)水平阶退耕草地(14.44%);次降雨对不同深度土壤含水量的影响不同,对表层土壤含水量影响最大。研究结果表明:在退耕还草基础上应该适当采取一些水土保持措施来提高退耕地植被恢复的效果。     

人工草地在开发建设项目水土保持措施中的应用

开发建设项目带动地方经济跨越式发展,但由此产生的水土流失和对生态环境造成的破坏也是不容忽视的。草地植被的地下根系密集盘结、地上部分紧贴地面,既能直接减轻雨水对地面的冲击,又能减少径流,增加入渗率,从而减轻水土流失,快速实现生态恢复,因此建植人工草地是水土保持措施的一个重要组成部分。介绍了人工草地植被的主要种类、选择原则和建植方式。     

高寒地区不同土地利用方式对土壤抗风蚀能力的影响

采用风洞实验对祁连山东段天祝高寒地区天然放牧草地、退耕自然恢复草地、翻耕地、免耕留茬地和人工种植多年生草地5种土地利用方式下的原状土抗风蚀能力进行了研究。结果表明,多年生草地的临界侵蚀风速最大,免耕留茬地和天然草地次之,翻耕地和退耕自然恢复地最小;风蚀速率与风速变化成正相关,随着风速增大,风蚀速率相应增加;风蚀速率和风速变化服从幂函数变化关系。在近地表0-20cm范围内,降尘量总量依次为退耕自然恢复地翻耕地天然放牧草地多年生草地免耕留茬地;土壤抗风蚀能力表现为退耕自然恢复地天然放牧草地多年生草地免耕留茬地翻耕地。     

半干旱黄土丘陵区退耕地林草植被恢复对土壤质量影响评价

[目的]探讨退耕还林还草对土壤质量的综合影响,为半干旱黄土丘陵区退耕地植被恢复与建设提供理论依据。[方法]选择半干旱黄土丘陵区的宁夏回族自治区彭阳县白阳镇中庄村示范区不同退耕地林草植被恢复样地为研究对象,采用AHP决策法对不同林草植被恢复下土壤理化因子进行综合评价。[结果]土壤水分是影响土壤环境状况的最主要因子,其权重值达到了0.210,其次为土壤的总孔隙度和土壤有机质含量,其权重值分别达到0.136,0.108,同时土壤的毛管持水量、土壤碱解氮含量和土壤脲酶含量也对土壤环境具有十分重要的作用,其权重值分别达到0.085,0.071及0.064。[结论]通过对影响土壤环境的化学性质、物理性质和生物活性的综合评价,认为林地、人工草地和天然草地不同程度地改善和提高了土壤的环境质量,以林地改善程度最大。     

人工植被建植对坡地水土流失的影响

自然降雨条件下,以裸露坡地为对照,研究两种人工植被玉米与草地建植对坡地水土流失的影响,结果表明:草地雀麦地建植1 a以后.越年7月份覆盖度可达75.6%,是同期玉米地的1.7倍,8月份高度、密度、叶面积指数达到最大,且1个生长季内的地上生物量可达4 238.0 kg/hm2,0-30 cm地下生物量为4 991.4 kg/hm2,是玉米地的5.5倍.人工植被建植可以显著提高土壤人渗率,降低坡地水土流失,2007年草地雀麦地表年径流量和土壤侵蚀模数为14 528.9 m3/km2和77.9 t/(km2·a),保水、固土能力达到87.5%和98.9%,是玉米地的1.7倍和1.1倍,与玉米地相比,水土保持效果更好.同时,不同植被次地表径流流失防治效果受降雨影响较大,降雨量与降雨强度越大,草地防治效果越明显,且草地建植与玉米种植相比,次土壤侵蚀防治效果更加稳定,有利于年土壤侵蚀总量减少.     

不同草带覆盖位置条件下坡沟系统侵蚀产沙差异性

以坡沟系统单元为研究对象,利用室内降雨试验,结合三维激光扫描和微地貌分析技术,研究不同草带覆盖位置下坡沟系统侵蚀产沙差异性。结果表明:一些布设在合适位置的草带能够在p0.05水平上显著影响坡沟系统的径流量和产沙量。植被布设于坡面中下部比布设于坡面上部具有更好的水沙调控作用,植被布设于坡面长度60%时,径流量和产沙量分别减少7.35%和62.93%,直接拦沙功效优于蓄水减沙功效,水土保持功效达到最优。植被布设于坡面下部时,其侵蚀输沙过程的剧烈程度得到了缓解,植被调控侵蚀发育的作用体现。植被布设于坡面中下部时,下垫面仅有52%的区域发生侵蚀,其侵蚀输沙过程的剧烈程度明显减少,植被调控侵蚀作用有效限制了侵蚀发育。植被布设于坡面中部和中上部时,加剧了侵蚀的发育程度。研究结果有助于更好地理解植被优化配置。     

暴雨条件下植被对黄土沟坡重力侵蚀的影响

研究植被对重力侵蚀的作用机理可为黄土高原水土保持规划提供依据。通过对坡度70°、坡高1.5 m的黄土沟坡裸地模型和根土复合模型(简称根土模型)的降雨模拟试验,对比分析暴雨条件下植被对沟坡重力侵蚀的影响。结果表明:植被对沟坡重力侵蚀总量的影响不显著,根土模型5次降雨后次降雨重力侵蚀量平均值仅较裸地模型减小12%。植被能够一定程度上促使沟坡雨后重力侵蚀的增长,根土模型雨后重力侵蚀总量占次降雨重力侵蚀总量的比例为12%,而裸地模型相应的比例仅为1%。沟坡植被对不同类型重力侵蚀的影响差异较大,相同下垫面地形条件下和同样的5次降雨后,根土模型发生的崩塌、滑坡、泥流总量较裸地模型分别变化了-72%,220%,-69%。植被对沟坡重力侵蚀的作用是多方面因素综合的结果,植被根系的"加筋"固结作用促使重力侵蚀量减少,但植被的自重和促进渗透作用又可加剧重力侵蚀,植被根系的根劈作用也可能加剧滑坡的发生。在易于发生泥流的沟坡带,植被措施可作为水土保持工程措施的重要补充。研究结果可为重力侵蚀机理分析和治理规划提供参考。     

三峡水库消落带植被重建途径及其固土护岸效应

三峡水库蓄水运行后将出现一个落差达30 m的消落带,由于库水涨落和水文地质条件改变,导致其植被破坏,土壤裸露,在降水、库水位周期性地涨落和波浪的作用下,土壤侵蚀强烈,如何重建消落带植被成为广泛关注的热点问题。通过系统总结三峡水库消落带植被重建的科研实践及经验,提出了消落带植被重建的基本思路和途径,并利用侵蚀针定位观测方法,对比分析了不同植被重建途径下的固土护岸效应。结果表明,人工种植草地和自然恢复草地较其对照分别减少了土壤侵蚀74%和55%,显示出极显著的控制土壤侵蚀的效应。而表层土壤受人为扰动强烈的传统耕作耕地土壤侵蚀强度相较于对照高11%。     

我国东南部花岗岩古地貌与现代侵蚀关系的研究——以湖南衡山为例

 研究中国东南部花岗岩侵蚀地貌与水土流失的关系,以期为本区农业和环境持续发展提供参考。通过分析衡山花岗岩古地貌坡形、坡向和物质构成对现代侵蚀的影响,发现:古代侵蚀地貌是现代侵蚀产生和发展的基础;在人类干扰较少时,现代侵蚀应为正常侵蚀,而在植被受到破坏时,就有可能产生加速侵蚀。同时,现代侵蚀又是对地貌的重新塑造过程,现代侵蚀与石蛋地貌、沟壑崩岗地貌、坡谷地貌的形成与发育,存在密切关系。单一的人工植被,在一定程度上减缓土壤侵蚀,稳定地貌发育,但与自然形成的草、灌、乔混交林相比,相差甚远。     

The effects of ryegrass roots and shoots on loess erosion under simulated rainfall

Numerous studies have demonstrated that vegetation coverage is very important to control soil erosion by water. However, the combined impacts of plant roots and shoots on soil erosion by water and the relative contributions of the roots and shoots are not clearly understood. Four rainfall simulation experiments with the rainfall intensity at 1.5 mm min^− 1 were conducted at an interval of 5 weeks to investigate the effects of ryegrass (Lolium perenne L.) shoots and roots on soil erosion and runoff reductions. Ten ryegrass planted pans and four fallow pans were prepared for the experiments. The first rainfall simulation experiment was conducted after ryegrass had been planted for 12 weeks. It showed that compared with the runoffs in the fallow pans, the runoff in the planted pans decreased 25% and 70% in the 12th week and the 27th week, respectively; and the sediment decrements amounted up to 95% in the 27th week. The results also indicated that the shoot effect on runoff reduction, accounting for over 50% except in the 27th week when the shoot affect also accounted for 44%, was relatively greater than the root effect. However, the roots contributed more to soil loss reduction than the shoots, and in particular accounted for 90% of soil loss reduction at the 27th week. Both the soil erosion rate and average infiltration rate were linearly correlated with root surface area density in cm² root surface area per unit soil volume. Ryegrass planting could improve soil physical properties, especially soil aggregate stability, which increased from 33.1% in the 12th week to 38.5% in the 27th week. The study results are probably useful in evaluating the effects of plant shoots and roots on soil erosion control.     

保护性耕作对农田地表径流与土壤水蚀影响的试验研究

在黄土坡地建立天然降雨径流小区,采用翻斗式自动测试系统同步动态地监测降雨—径流的过程,试验研究了保护性耕作农田水土保持的效果和耕作、覆盖及压实3种因素对农田水土流失的影响。2年的试验表明,雨强和雨型与坡地水土流失密切相关,在暴雨情况下,由秸秆覆盖与少免耕相结合的保护性耕作具有明显的保持水土作用;采用少免耕而无秸秆覆盖配合的情况下,水土流失甚至高于传统翻耕。在试验的6种处理中,免耕覆盖不压实的保水保土效果最佳,相对传统翻耕年径流量减少52.5%,年土壤流失量减少80.2%。在覆盖、压实及耕作3因素中,秸秆覆盖对保持水土的作用最大,可减少年径流量47.3%,减少年土壤水蚀77.6%;压实次之,地表耕作的影响较小。     

不同植被格局下凸型坡径流流速时空变化及产沙研究

以凸型坡为研究对象,利用室内径流冲刷试验,研究了不同植被配置下凸型坡水蚀动力的变化过程以及侵蚀产沙的差异。结果表明:裸坡条件下径流流速呈现出极强的空间波动状态,随水力断面与坡顶距离的逐渐增加表现出先减小后增大的空间变化态势,导致侵蚀最为严重的部位出现在上坡上部和下坡上部。将草带布设于与坡顶距离60%～80%位置处对径流流速影响较大,降幅为22%,蓄水效益和减沙效益分别为12%和69%,能够较好地发挥直接拦沙的水土保持功效。不同植被空间配置下的径流量和产沙量均表现出与径流流速相一致的空间变化特征,随着草带距坡顶距离的逐渐增加,径流量和产沙量呈现出先增加后减小的趋势,植被通过调控水蚀动力过程实现了对径流和侵蚀产沙的调控。在此过程中,植被的空间配置方式改变了径流流速时空变化特征,从而对水蚀动力过程起到了很大程度的调控。研究结果有助于加深对植被、冲刷与水蚀动力过程之间耦合关系的理解。     

红壤丘陵区坡长对作物覆盖坡耕地土壤侵蚀的影响

坡长对坡耕地土壤侵蚀的影响随雨强的不同而变化,为解决南方红壤丘陵区坡耕地水土流失问题,该文采用野外人工模拟降雨的方法,研究了南方红壤丘陵区作物覆盖坡耕地上不同雨强下坡长对其土壤侵蚀的影响,并探讨了侵蚀增强的临界雨强和设置水土保持措施的合理坡长,结果表明:产沙量随坡长延长整体呈增大趋势,但存在一定的波动,二者的关系可用幂函数(决定系数0.84)表示。坡长延长相同长度时,产沙量不呈比例增加,但每隔4 m产沙量增量有减少的趋势,且径流侵蚀产生的泥沙中主要为粒径0.002~0.02 mm的粉粒及粒径0.002 mm的黏粒,加剧了耕地土壤粗化,因此,可每隔4 m设置水土保持措施,有效减少坡耕地水土流失。坡面径流侵蚀产沙量随着雨强的增大而增加,坡长越长,产沙量随雨强增加速度越快,二者呈幂函数关系(决定系数0.76),60 mm/h是红壤丘陵区侵蚀增强的临界雨强;雨强、坡长与产沙量均呈正相关关系,且雨强对坡耕地产沙量的影响较坡长大。对不同雨强下坡长对作物覆盖坡耕地土壤侵蚀的影响研究,可以为南方红壤丘陵区坡耕地水土流失的治理提供一定的理论依据。     

元谋干热河谷优势乡土草群落水土保持效益研究

通过在金沙江元谋干热河谷不同坡度径流小区内人工构建优势乡土草群落,研究了自然降雨对不同坡度径流小区产流量和泥沙量的影响。结果表明:不同径流小区产流量和土壤侵蚀模数与降雨量呈正相关,与植被盖度呈负相关;种植处理与对照CK差异显著,且小区坡度越大越显著;降雨利用率随坡度增加而减少,而且乡土草植被群落盖度越大小区降雨利用率越高。通过构建乡土草群落能有效地降低水土流失,增加降雨利用率,且随着坡度增大,水土流失治理效果越明显。     

The significance of drilling date and crop cover with reference to soil erosion by water,with implications for mitigating erosion on agricultural land in South East England

Early drilling of autumn‐planted cereals is strongly advised in UK government publications targeted at farmers, in part as a measure to combat soil erosion by water. However, in years when rainfall is heavy in early autumn, this strategy is ineffective. Late drilling of autumn‐planted cereals also increases the risk of erosion, but for a different reason: crop cover develops more slowly in cooler weather, resulting in a longer exposure of nearly bare ground. The crucial factor affecting both strategies is the timing of autumn and early winter rainfall. We discuss a conceptual model based on the notion of a ‘window of opportunity’ for erosion, comprising the relationship between drilling date, date of attainment of a sufficiently protective crop cover and the timing of rainfall; variations are presented for different weather conditions and management choices. Of these three factors, only the date of drilling can be chosen by the farmer. The date of attaining a sufficiently protective crop cover can only be predicted approximately. The timing of rainfall cannot be predicted. Thus, erosion control advice to farmers, which is based on choice of date of drilling to minimize erosion during the ‘window of opportunity’, is both difficult to formulate and likely to be ineffective. Sites at risk of erosion need to have better thought‐out mitigation measures in place, rather than relying on a fortuitous temporal pattern of autumn and winter rainfall to minimize the risk of erosion.