红壤侵蚀特点及其坡地治理关键技术与模式探讨

严重的水土流失导致红壤的全面退化,研究红壤区坡地治理的关键技术与模式,对防治红壤水土流失意义重大。本文结合我国近10年来红壤侵蚀的研究成果,概述了红壤坡地的侵蚀特点;从工程措施、植物措施、耕作措施3个方面,探讨当前红壤区侵蚀坡地治理的关键技术;并在分析不同关键技术截流、分流、汇流贮用效果的基础上,总结了红壤区崩岗地、林地、荒坡地和坡耕地4种典型侵蚀坡地的径流调控模式,以期为有效治理红壤坡地侵蚀,促进经济和生态环境可持续发展提供借鉴和指导。     

黄土峁状丘陵生态环境建设模式及关键技术研究

针对黄土高原峁状丘陵区之特点,以流域为单元将治理区土地资源划分为川坝地、≤15°坡地梯田、15～25°旱梯田及25°以上陡坡地4种类型,并提出不同的治理方法,解决了本区粮食基本自给及坡地高效治理与合理利用问题,使治理区林草覆盖率达到46.1%,人均纯收入2056.5元,比对照分别提高了29%及42.7%,土壤侵蚀模数下降到1638.4t/（km²·a）,比对照下降了92.5%,实现了生态环境的初步好转。     

不同治理模式对玛曲沙化草原生态恢复过程中土壤水分和植被净初级生产力的影响

为了给高寒区沙化草原生态恢复提供科学依据,在玛曲高原草原选取补播改良、围栏封育和灌草结合3种植被恢复模式,通过测定土壤含水量、田间持水量、地上干物质累积和植被净初级生产力(NPP)等指标,分析不同治理模式对草原生态恢复过程中土壤水分、干物质累积和NPP变化并明确其影响。结果表明,沙化草原生态恢复过程中,土壤田间持水量10月较4月补播改良模式提高50%,灌草结合模式提高31%,围栏封育提高12%;在植被生长季,补播改良和围栏封育土壤模式的含水量均不同程度高于灌草结合,地上干物质量较围栏封育提高57.65%,较灌草结合模式提高230.10%。各恢复模式对NPP有显著影响,影响力补播改良 ＞ 围栏封育 ＞ 灌草结合,均差异显著,补播改良和围栏封育NPP分别较灌草结合提高66.05%和29.22%。可见,补播改良可提高土壤保水能力,为植被生长提高较好的水分环境,同时显著提高地上干物质累积和NPP,沙化草原生态恢复效果较好。     

红壤坡地降雨入渗、产流及土壤水分分配规律研究

选取农作区和荒草区两个不同利用模式下的红壤坡地，研究了降雨的入渗、产流及对土壤水分分布的影响。结果表明：（1）农作区和荒草区的径流系数都随着年限的延长而降低并达到稳定。降雨量成为影响径流量的唯一主导因素；农作区的径流系数显著高于荒草区（r〈0．05）。（2）农作区的入渗比率（入渗量／降雨量）低于荒草区；在持续降雨的情况下。农作区60cm以上土壤蓄水增量降低，但渗漏量保持不变．因此使入渗比率降低，而荒草区则在60cm以上土壤蓄水增量降低时，通过提高土壤的渗漏量保持较高的入渗比率。（3）降雨对土壤水分分布的影响受土壤初始含水量和垫面的影响。土壤初始含水量越低，降雨使土壤水分含量增量越大。在同等降雨置下，农作区只有40cm以上的土壤水分含量增加，而荒草区则为90cm以上。     

不同植被恢复模式土壤水分生态效应研究

采用野外调查、定点观测与室内分析相结合的方法,对渭北旱塬丘陵沟壑区不同植被恢复模式(A组为刺槐林1和荒坡,B组为封育和未封育,C组为刺槐林2和农田)土壤水分的变化规律进行了研究。结果表明,不同植被恢复模式土壤水分的季节动态变化趋势基本一致,近似于抛物线形,但也存在一定的差异。10月份以前,A、B两组植被恢复模式的土壤含水量均小于对照,此后较对照明显提高,说明在降水较少的月份,尤其是旱季,保水效果好;C组中,刺槐林2土壤含水量表现出和农田基本相似的变化趋势,且土壤含水量始终较农田高。3组不同植被恢复模式土壤水分平均值总体上随土层深度的增加而逐渐增加,当年降水对土壤水分的补偿作用均较好;其变异系数总体上随着土层的增加而逐渐减小;3组不同植被恢复模式不同层次土壤水分的变化幅度差异较大,随着土层深度的加大,土壤水分含量随时间的变化幅度呈减少趋势。     

不同利用方式红壤坡地土壤水分分配及水肥流失研究

研究南方红壤坡地3种典型利用方式（休闲荒地、常规农作和茶园）的土壤水分分布特征及水肥流失情况。结果表明:①不同土地利用方式下的土壤水分含量变化与降雨量变化密切相关,土壤水分含量高低顺序为休闲荒地>茶园>常规农作。②常规农作产流不稳定,产流量明显高于休闲荒地和茶园,休闲荒地和茶园的产流无差异。③随径流损失的养分以氮素损失为主,养分损失量高低顺序为:常规农作>茶园>休闲荒地。从涵养水源、水土保持及经济效益综合考虑,南方红壤坡地利用以茶园利用为宜。     

宁夏固原隔坡梯田模式建设内容及效益分析

1985年以来,固原县结合小流域综合治理,开展了隔坡梯田模式研究。截至2001年底,固原县共完成隔坡梯田1 000 hm2,隔坡种草2 000 hm2。据调查,隔坡梯田较同类地区连台梯田粮食产量增加750 kg/hm2,较同类地区坡耕地粮食产量增加1 500 kg/hm2;实施隔坡梯田模式与常规建设梯田、造林、种草相比,单位面积投资减少30％,节省劳力50％,介绍了该模式的适用范围及建设内容。     

兰州南部山区坡耕地与荒草坡地森林植被恢复技术及模式

在查阅相关资料、野外调查与研究的基础上,以加快兰州南部山区群众脱贫致富为前提,以扩大兰州南部山区森林面积和加强兰州南部区域"冷湖效应"为主要目标,以缓解兰州市大气污染为最终目的,从森林植被恢复与重建角度提出了兰州南部山区陡坡地退耕还林技术及模式和荒草坡地森林植被恢复技术及模式,以期为引森林入城区治理兰州市大气污染和改善空气质量提供技术支撑。     

隔坡梯田水保经济林营建模式研究

石灰岩低山区石多土薄,降雨少而蒸发量大,为增加坡面截流量,采用适当间距修隔坡梯田,以梯田绿化带动坡面,逐步增加坡面土层厚度,试验以单层梯田和复式双层梯田为主,隔坡距分别为4m、6m、8m,梯田用同一类型植被绿化。试验得出,在降雨46.8mm情况下,间隔4m比8m减少径流1.11m~2/hm~2,减少冲刷量1.15t/hm~2。单式隔坡4m梯田单位面积覆盖率高,降雨截留量大,经济效益最高,年产果量比隔坡8m高3389kg/hm~2。     

喀斯特山地典型植被恢复过程中的土壤水分生态效应

研究了喀斯特山区耕地、1年弃耕地、灌草地、15年疏林地、25年次生林(侧柏)地植被演替过程中土壤水分生态效应的变化.结果表明,土壤物理性质并不是简单的"改善"过程:表层粘粒含量由流失逐渐转为积累;容重先升高后降低,弃耕地和灌草地较耕地增加了6.6%和11.57%,疏林地和林地较耕地减少了5.0%和10.0%;总孔隙度变化趋势与容重刚好相反;土壤有效水含量以灌草地最低;各恢复阶段表层>0.25 mm水稳性团聚体含量较耕地的增幅为5.1%～12.5%,疏林地最高;团聚体破坏率随演替的进行依次降低,较耕地降幅为34.0%～64.7%,且与有机质呈显著负相关;土壤持水能力以林地和弃耕地最好,灌草地最差,耕地接近于疏林地,土壤供水能力强弱依次为耕地>疏林地>林地>灌草地>弃耕地,土壤持水和供水能力并不一致,但都与粘粒含量、孔隙状况和团聚体稳定性等土壤结构指标密切相关.     

翻耕和覆盖对我国黄土区麦田土壤水分的影响

Effects of different methods of tillage and mulch on soil moisture at fallow stage were studied in rainy and rain-deficient years.Soil moisture content per 20 cm was measured vertically within 0-300 cm soil layers in an experiment with five treatments:deep-loosening tillage(DLT),traditional tillage(TT),plastic mulch(PM),straw mulch(SM) and plastic plus straw mulch(PSM),All mulch treatments were under no tillage conditions.Total storage of precipitation in soil from 0 to 300cm was determined before sowing,Results showed that the new methods of tillage and mulch were the basic ways to improve water condition in dryland wheat fields.In a rainy year,PM with no tillage played a significant role in storing and conserving precipitation.while in a rain-deficient year,the role was not significant,Due to evaporation.DLT did not promote the storage of soil moisture,SM was the best way to store and conserve soil moisture,In SM treatment the wheat yields increased by more than 20%.     

黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤含水率的影响

在干旱半干旱地区,土壤含水率是影响作物生长和植被恢复的重要因子。采用土钻法对黄土丘陵区典型流域不同土地利用方式下土壤含水率进行了比较。结果表明,农田土壤含水率显著较高,这与农田坡度较小及梯田建设有关,还与农作物蒸腾耗水相对较小有关。林地、灌木地和草地土壤含水率相对较低,且相互间无显著差别。黄土丘陵区土壤含水率主要受坡度和土壤稳定入渗速率的影响。但草地土壤含水率还与坡向及年生物量有关。土壤水分分布格局与该区土层深厚,地下水埋藏较深,土壤水分收入主要受降雨的补给有关。因此,该区农田建设应在坡度较小（＜10°）的地形上进行,并优先考虑梯田。坡度较大的地方应以天然灌木和草本群落的保育为主。人工乔灌林只适宜在沟道等水分条件较好的地方种植。     

黄土丘陵小流域蒸散发和水分平衡对植被恢复的影响

Evapotranspiration, soil moisture balance and the dynamics in a gully catchment of the Loess Plateau in China were determined with 6 land use treatments including natural grassland, shrubs （Caragana rnicrophylla）, two woodlands （Prunus armeniaca var. ansu and Pinus tabulaeformis）, cultivated fallow, and farmland （Triticum aestiuum L.） in order to obtain a better understanding of soil moisture balance principles and to improve vegetation restoration efficiency for ecological rebuilding on the plateau. Average runoff from cultivated fallow was very high, reaching 10.3% of the seasonal rainfall. Evapotranspiration under T. aestivurn was not significantly different from natural grasslands. Compared with natural grass, evapotranspiration was significantly greater （P 〈 0.05） in 2002 and there was an increase in soil moisture depleted in the 1-3 m soil under P. armeniaca, P. tabulaeformis and C. microphylla. During the two years of the study the average soil moisture （0-100 cm soil profile） of T. aestivurn was generally the highest, with P. armeniaca, P. tabulaeformis and C. rnicrophylla usually the lowest. Thus, according to the soil moisture balance principle for this area the planned reforestation project was not ecologically reasonable. Reducing human disturbance and restoration with grass could be more effective.     

Variations in soil infiltration capacity after vegetation restoration in the hilly and gully regions of the Loess Plateau,China

Purpose

To control the severe soil and water losses on the Loess Plateau, China, a series of vegetation restoration projects were conducted. A better understanding of the effect of vegetation types on the soil infiltration capacity is important for the sustainable development of vegetation restoration. The aim of this study was to establish a soil infiltration capacity index (SIC) and to analyze the mechanism influencing variations in the soil infiltration capacity after vegetation restoration on the Loess Plateau.

Materials and methods

Eight vegetation types (community dominated by Artemisia scoparia, Stipa bungeana, Artemisia gmelinii + S. bungeana, A. gmelinii + Stipa grandis, A. gmelinii + Artemisia giraldii, Sophora viciifolia, Caragana korshinskii, and Robinia pseudoacacia) and bare land as the control were selected for this study. The SIC was established by a steady infiltration rate (SR, 50–60 min) and stage I average infiltration rate (ARSI, 0–5 min) according to principal component analysis (PCA). Path analysis was used to investigate how the soil properties and plant fine root affected the soil infiltration capacity.

Results and discussion

The SIC values of the eight vegetation types were all higher than that of the bare land. The R. pseudoacacia community had the highest SIC value (0.43), followed by the A. scoparia community (0.30) while the bare land (??0.56) had the lowest value. Path analysis showed that the increase in the fractal dimension and non-capillary porosity of soil particles enhanced the SIC directly. Increases in the clay content increased the SIC by affecting the fractal dimension of soil particles, while increases in the fine root density reduced the SIC by affecting the non-capillary porosity. Plant functional groups (grasses and legumes) affected SIC indirectly via non-capillary porosity and plant root.

Conclusions

A comprehensive index, the SIC, was established to describe the soil infiltration capacity by the PCA method. Based on a comparison with bare land, vegetation restoration enhanced the soil infiltration capacity. The R. pseudoacacia community was the most effective at improving the soil infiltration capacity. The improvement in infiltration was closely related to direct increases in the soil non-capillary porosity and soil particle fractal dimension.

     

不同时间尺度反坡台阶红壤坡耕地土壤水分动态变化规律

为研究反坡台阶对红壤坡耕地土壤水分不同时间尺度变化以及土壤干湿变化的影响,在2016—2017年对布设反坡台阶坡耕地和原状坡耕地0～100 cm深度土壤水分状况进行了持续监测,计算了土壤相对含水率和增墒率。结果表明,反坡台阶对土壤水分的增加作用在枯水年更为显著(P0.05)。坡耕地旱季各土层土壤含水率变化相对不明显,基本上呈现出随着土层深度逐渐增加的规律;7月、9月和11月则呈现出明显的S状的规律;坡耕地布设反坡台阶后,各个时段各个土层土壤含水率均有了明显的提高,尤其是在5月土壤补水期和11月土壤失水期对土壤水分的增加效果更加明显。坡耕地土壤逐日含水率变异程度随着土层深度增加而逐渐减小;反坡台阶处理坡耕地和原状坡耕地5、20和40cm处土壤逐日含水率与降雨量呈现极显著的相关关系(P0.01),60cm处土壤逐日含水率与降雨量达显著相关(P0.05),而80、100 cm深度土壤逐日含水率与降雨量之间相关关系不显著。反坡台阶对坡耕地5、20、40、60、80、100 cm处土壤平均增墒率分别达到15.22%、15.25%、16.91%、15.60%、16.50%和16.17%,而其对不同深度土壤增墒率在年内均呈现出不同的变化规律。坡耕地布设反坡台阶,显著增加了土壤含水率,增加了土壤湿润期的持续时间,并且能显著提高坡耕地降雨利用率,这对于解决坡耕地的生态水文型干旱问题,提高山区坡耕地农业生产力具有重要意义。     

不同植被恢复模式对黄土丘陵区土壤抗蚀性的影响

提高土壤抗蚀性是防治土壤侵蚀、促进生态恢复的有效途径之一。以退耕1a撂荒地作为对照,该研究通过对恢复30a的刺槐、柠条、油松与刺槐-紫穗槐、油松-紫穗槐5种不同植被恢复模式进行土壤抗蚀性的探索研究,结果表明,与对照相比,不同植被恢复模式的土壤抗蚀性均明显增强,土壤有机质含量、土壤黏粒含量以及土壤颗粒间团聚程度显著提高。采用土壤有机质含量、水稳性团聚体含量、水稳性团粒平均质量直径、团聚度和分散系数等指标计算该区土壤抗蚀性,进行抗蚀性等量评价。不同植被恢复模式土壤抗蚀性大小顺序为:油松(PC16)、刺槐(RP21)、柠条(AK18)、油松-紫穗槐(PA17)和刺槐-紫穗槐(RA20),纯林土壤抗蚀性强于混交林。该区采用油松、刺槐和柠条纯林恢复模式效果要优于油松-紫穗槐和刺槐-紫穗槐混交模式。     

混播草带防治坡耕地水土流失效应的研究

为有效防治坡耕地水土流失,提高坡耕地持续利用,于2001～2002年选用非洲狗尾草、高羊茅和红三叶3种优良牧草,在云南昆明王家箐流域的坡耕地上进行了混播草带防治水土流失效应的研究。试验设混播非洲狗尾草与红三叶(A)、混播高羊茅与红三叶(B)、单播高羊茅(C)和无草带种植(D)4个处理,坡度在13.2°～14°之间;每个处理坡耕地上部等高种植9 m×2 m玉米,基部种植0.5 m宽的草带,底部设径流收集池。结果表明：选择适宜草种进行混播,所形成的草带水土保持效果优于单播草带;在雨季(5～10月)4个处理的水土流失量为D＞C＞B＞A,与对照D相比,处理A、B、C的径流量分别减少了79.19%、64.02%和51.53%,侵蚀量分别减少了92.04%、84.49%和78.70%;混播豆科和禾本科牧草,有利于增加草带的总盖度和草层高度,促进根系生长,增强草带的水土保持效果。     

黄土退耕坡地工程治理与林草优化配置模式研究

为使黄土退耕坡地植被快速恢复,减少水土流失,根据不同植物的生性特点,结合坡地不同的工程治理措施,研究提出了以草为主,草、树间作的治理模式,解决了退耕坡地当年裸露地表水土流失严重的问题。指出对于15°～20°的坡地,以大台田＋艹律草＋经济林治理模式最好,当年植被盖度可达47.2％,4年后可达75.9％,土壤侵蚀量较对照下降34.30％;对于20°～25°坡地,以隔坡梯田+艹律草+乔木生态林的治理模式最好,当年植被盖度可达33.9％,4年后达49.4％,土壤侵蚀量比对照下降67.04％;对于25°以上坡地宜采用大鱼鳞坑+冰草+灌木组合治理模式,当年植被盖度可达28.7％,4年后达36.3％,土壤侵蚀量比对照下降68.17％。三种模式均能有效地减轻雨滴对疏松表土的溅蚀,提高了土壤含水率和植被覆盖度,利于形成林草和谐共生的稳定群落。     

黄土丘陵区侵蚀土壤质量评价

通过建立侵蚀土壤质量单因素评价模型和综合评价模型,选出了黄土丘陵区适宜的侵蚀土壤质量评价方法,定量评价了该区土地利用方式对土壤质量的影响。结果表明,采用加权综合法对土壤质量进行综合评价能够较好地反映土壤质量的实际情况,敏感地反映土地利用方式变化对土壤质量的影响。应用因子分析法所筛选的8项土壤质量简化评价指标能够很好地反映29项综合评价指标的信息,评价结果具有较高的代表性。拟定了黄土丘陵区侵蚀土壤质量分级标准,将研究区土壤质量分为5级。黄土丘陵区10种土地利用类型间土壤质量差异显著,以天然乔木林地土壤质量最佳,属1级;其次是天然灌木林地和大棚菜地,土壤质量属2级;天然草地土壤质量属于3级,人工乔灌林地土壤质量接近3级;人工草地、撂荒地、农地和果园土壤质量属于4级。     

耕作模式对坡耕地土壤水分和大豆产量的影响

为了探讨北方土石低山地区不同耕作模式对坡耕地的土壤水分特征及其对作物产量的影响,以10°坡耕地大豆田为研究对象,监测了传统耕作(CT)、免耕(ZT)、免耕秸秆覆盖(NT)和横垄(CR)4种不同处理下0～100cm土壤水分垂直变化和水平变化,测定了大豆产量和水分利用效率。结果表明:1)在大豆不同生育期中,各处理在0～40cm土壤水分含量均表现为:NTZTCRCT,当土层深度大于40 cm时,各处理间土壤水分含量的大小关系发生波动变化,其中ZT和NT能明显改善0～50cm土层土壤水分含量,较CT处理保墒效果提高25.34%～35.57%。2)CT和ZT处理坡位间土壤水分含量的大小关系,受大豆生育期内总降雨量的影响较小,分别表现为:下坡位中坡位上坡位和下坡位≈中坡位上坡位,而NT和CR处理坡位间土壤水分含量的大小关系,会随着大豆生育期内降雨总量的不同而产生微变。3)各处理剖面土壤水分空间分布格局均表现出下湿上干的特点,CT和CR湿润土层(体积含水率≥11.6%)分别位于坡底40～100 cm和坡顶40～100 cm处,而干燥土层(体积含水率≤8.6%)则分别位于坡顶10～30 cm和坡底10～20 cm处。ZT湿润土层(体积含水率≥12%)分布集中性较差,NT湿润土层分布集中性最好,且范围最大,占据了整个坡面40～100cm深度范围。4)所考虑的3个因素对土壤水分含量影响作用的大小表现为:耕作模式剖面深度坡位。5)在2a试验中,与CT相比CR、ZT和NT处理产量分别平均增加8.77%、15.68%和26.74%,水分利用效率分别平均提高6.32%、11.6%和20.61%,因此建议在研究区种植大豆时,优先采用NT耕作模式。