黄土区草被生长初期土壤抗冲性及其影响因素

为研究不同种植密度草被生长初期对黄土区的水土保持效果,采用室内盆栽和原状土冲刷相结合的方法,设置了裸地(CK)、低种植密度黑麦草(H1,204株/m2)、高种植密度黑麦草(H2,612株/m2)3种处理,对3种处理在不同土层(表层0~20 cm、次表层20~40 cm、底层40~60 cm)的土壤理化性质和根系变化进行研究,分析不同种植密度草被生长初期土壤抗冲性及其与影响因素的相关关系。结果表明:1)CK处理的土壤密度、有机质质量分数、团聚体质量分数在3个土层变化较小;H1和H2处理的土壤密度、有机质质量分数、团聚体质量分数、根表面积密度均有不同程度的改变,且表层土壤理化性质改善最为明显;2)H1和H2处理表层土壤抗冲指数(IAS,anti-scourability index)与同一土层CK处理相比明显上升,并随着土层深度的增加而下降,H2处理表层对土壤抗冲性影响最显著;3)除CK处理外,H1和H2处理IAS与土壤理化性质和根表面积密度均有相关关系(P0.05),但对土壤抗冲性大小起作用的影响因子存在一定差异。以上结果说明,种植草被在较短时间内就能改善土壤性质,提高土壤抗侵蚀性能,且在草被生长初期,高种植密度更能提高土壤抗冲性。研究结果可为黄土高原地区草被恢复初期种植密度的选择提供基础数据和理论参考。     

花岗岩红壤区不同治理模式土壤抗冲性因素试验

为探讨花岗岩红壤区不同治理模式下的土壤抗冲性特性,得出适用于花岗岩红壤区水土保持效果最优的植被恢复模式,选取红壤丘陵区不同治理模式下的土壤作为研究对象,运用湿筛法、原状土冲刷法,在3种冲刷流量(1.5,2.5,3.5 L/min)下,对不同治理模式的土壤抗冲性规律及其影响因素进行研究。结果表明:(1)不同治理模式土壤抗冲系数由大到小分别为条沟草灌带风水林全坡面播草芒萁地封禁裸露地开垦地。治理措施封禁、风水林、全坡面播草、芒萁地、条沟草灌带的冲刷产沙量处于低水平平衡状态,3种冲刷流量(1.5,2.5,3.5 L/min)下,其变化范围分别为0.01～1.12,0.02～1.53,0.02～2.57 g;CK1和CK2冲刷产沙量最大,其冲刷产沙量变化范围分别为0.08～65.20,0.07～60.56,0.24～80.60 g。(2)条沟草灌带和风水林的土壤总孔隙度、0.25 mm水稳性团聚体含量、根系表面积、体积、根长和生物量分别占所有治理模式的37.08%,80.38%,44.15%,45.12%,52.11%,57.91%。(3)条沟草灌带和风水林的团聚体平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、根长密度和根重密度均较大,分别占所有治理模式的55.76%,44.06%,52.18%,54.91%。说明条沟草灌带和风水林水土保持效果较优,研究结果为控制红壤区水土流失和揭示相关侵蚀机理提供参考。     

排土场边坡根系分布及其对土壤抗冲性的影响

以海州露天矿排土场边坡为研究对象,采用改进的原状土水槽冲刷法,研究了排土场边坡根系分布及其对土壤抗冲性的影响。结果表明:排土场边坡根密度平均每为8.46个100 cm-2,根系长度随根系径级的增大而不断减小,根系生物量随根系径级总体上呈下降趋势,土壤中根系以根径0.5 mm须根为主;土壤抗冲指数与时间之间存在极显著的指数回归关系;土壤抗冲指数大部分位于0.06~0.12 min g-1之间,这部分所占坡面总面积的83.02%,沿坡长方向土壤抗冲指数表现出先减小后增大的趋势,并在3个坡位之间存在极显著差异;根系对土壤抗冲性能强化值范围在0.01~0.05 min g-1之间,强化百分率为16.67%~83.33%,表明在相同径流冲刷强度与相同冲刷时间条件下,根系对于增强土壤抗冲性能的效果明显。     

香椿人工林土壤抗蚀性研究

选择贵州省镇宁县香椿人工林为研究对象,按Ⅰ龄级（8～13龄）,Ⅱ龄级（15～25龄）,Ⅲ龄级（〉25龄）3个林龄级分别进行研究。通过土壤有机质含量、机械组成、〉0.25mm干筛团聚体含量、水稳性团聚体含量、结构破坏率等指标,研究了香椿人工林土壤的抗蚀性能。结果表明,Ⅰ龄级、Ⅱ龄级和Ⅲ龄级有机质含量分别为4.56%,5.02%,5.35%;〉0.25mm干筛团聚体含量分别为92.19%,96.72%,98.07%;水稳性团聚体含量分别为65.83%,70.72%,75.29%。对抗蚀指标间相关性进行了分析,结果表明有机质、水稳性团聚体及结构破坏率是评价土壤抗蚀性强弱的较好指标。林龄对土壤抗蚀性具有影响,经方差分析发现,林龄间差异显著,随着林龄的增大其土壤抗蚀性增强。有林地土壤抗蚀性比无林地强。     

不同植被条件下土壤抗冲性及其影响因素

采用野外实地放水冲刷的方法,以刺槐林、混交林幼林、天然次生林、退耕岷江柏林、岷江柏幼林、灌木林地为研究对象,研究了土壤抗冲性变化特征及其影响因素。结果表明,不同植被条件下土壤径流量随冲刷时间的变化较明显,总体上表现为先增大后减小,呈单峰变化。对照裸地(CK)径流随时间变化量低于灌木林地,但高于其它植被条件。不同植被条件下土壤冲刷过程中含沙量呈先降低后趋于平缓的变化规律。退耕岷江柏林、灌木林和岷江柏幼林地在产流过程中径流含沙量随时间变化较平稳,其中退耕岷江柏林地径流含沙量最小。混交林地含沙量总体较小,趋于稳定的时间滞后于其它植被条件。不同植被条件下土壤抗冲指数由大到小依次表现为:退耕岷江柏林>岷江柏幼林>刺槐林>灌木林>天然次生林>混交林幼林>裸地(CK)。不同植被条件下,土壤容重与抗冲指数呈显著负相关,微团聚体组成中<0.001mm颗粒与土壤抗冲指数间呈显著正相关关系,其它粒级颗粒与土壤抗冲指数之间的相关性均未达到显著。土壤速效磷与抗冲指数呈显著负相关关系。     

晋西黄土区不同土地利用方式对土壤抗冲性及糙率的影响

采用野外实地放水冲刷法,以次生林地、刺槐林地、荒草地、农地为研究对象,研究晋西黄土区蔡家川流域不同土地利用方式对土壤抗冲性及糙率的影响及其与可能的影响因子之间的关系。结果表明:(1)各样地土壤有机质含量大小为次生林地>农地>刺槐林地>荒草地。有机质含量与土壤抗冲性呈极显著负相关(p<0.01)。(2)试验地的糙率系数介于0.005 6～0.251之间,糙率系数n值大小顺序为次生林地>刺槐林地>农地>荒草地;(3)土壤抗冲性受土地利用方式、植物根系以及坡度等因素的影响较大。土壤抗冲性随根系生物量的增加而增强,且与<1mm的根系密度极显著相关(p<0.01);不同土地利用方式下土壤抗冲性大小表现为:次生林地土壤抗冲性能最强,刺槐林地和荒草地次之,农地最差。     

浦阳江下游江岸草本植物根系对土壤抗冲性的影响

采用7级目测法对浦阳江下游江岸草本植物进行了调研,筛选出了当地的优势草本,并对其根系密度、土壤抗冲性增强效应进行了分析,补充了植物根系对江岸土壤抗冲性影响的基础资料。研究发现:（1）浦阳江下游江岸的优势草本植物是狗牙根、水蓼、芦苇、芒、双穗雀稗;（2）5种草本植物根系（d≤1.0 mm）在土壤表层（0—30 cm）均有较多分布,根系密度随着土层的垂直分布深度增加而减少,其规律服从指数函数关系分布;（3）5种优势草本根系均能增强浦阳江下游江岸土壤的抗冲性,增强值分别如下:芦苇14.16,芒12.53,狗牙根5.39,双汇雀稗5.01,水蓼4.41。5种优势草本均能在浦阳江消落带植被构建中发挥土壤抗冲性增强效应,尤其是芦苇与芒的增强效应最为明显。     

黄土高塬沟壑区退耕地土壤抗冲性及其与影响因素的关系

为了评价退耕地土壤抗冲性的变化,该文以黄土高塬沟壑区自然退耕农地为研究对象,通过径流小区冲刷法对不同覆盖度塬面退耕地(TAL,table-land abandoned land)和沟头退耕地(GAL,gully-head abandoned land)土壤抗冲性进行了研究。结果表明,1)与对照(Ⅰ)相比,TAL和GAL处理水稳性团聚体、根系密度和根系生物量均显著增加(P0.05),覆盖度大于0时,崩解速率显著减小44.87%~79.16%和33.79%~70.65%,有机质显著增加70.12%~222.70%和59.20%~194.88%,覆盖度最大时,土壤容重和渗透系数才显著减小和增大。2)TAL处理0覆盖度小区抗冲系数(AS,anti-scouribility)较对照无差异,其余覆盖度则显著增大2.31~7.57倍,GAL处理AS较对照显著增大0.99~7.12倍,覆盖度越大,根系提高土壤抗冲性能的效果越显著。3)TAL和GAL处理AS分别与容重、崩解速率、水稳性团聚体含量、渗透系数均呈极显著指数函数关系,与有机质含量、根系生物量及根系密度均呈极显著线性函数关系。水稳性团聚体是影响塬面和沟头退耕地土壤抗冲性的关键因子。结果可为研究区退耕还林还草工程生态功能评价及水土流失治理提供理论依据。     

黄土风沙区根系强化抗冲性土体构型的定量化研究

为了探明黄土风沙区根系网络串连、根土黏结及生物化学作用对于创造抗冲性土体构型的相对重要性,以沙黄土为研究对象,通过含根土壤、无根土壤及模拟根系土壤冲刷试验,分析了根系固土总效应、物理固结效应及生物化学效应等参数.结果表明:物理固结效应在根系总效应中的贡献值平均为70.9％;与苜蓿密度90株/m2相比,物理固结效应在处理360株/m2中增加了6.8％;在物理固结效应中,根系串连作用较为关键,平均占比78.2％;根系物理固结效应与根表面积密度在极显著水平(P＜0.0l)上呈指数递增函数关系.植物根系物理固结效应是强化沙黄土抗冲性土体构型的主要表现形式,且根表面积密度可较好地反映根系固土效应.     

不同土地利用方式下土壤抗冲性动态变化特征及其影响因素

采用原状土冲刷槽法,以桉树人工林、茶园、撂荒地、枇杷园、杉木人工林土壤为研究对象.研究了土壤抗冲性动态变化特征及其影响因素.结果表明:土壤初始径流含沙量均较大,但随着冲刷时间的延长径流含沙量逐渐降低,并在3～6 min后逐渐趋于稳定;土壤抗冲性能随冲刷时间的延长呈波状变化,但总体上仍符合随冲刷时间延长,抗冲性增强的规律;土壤抗冲性能随冲刷时间的变化可用幂函数方程很好的拟合,其相关指数介于0.717～0.989;土壤抗冲性主要受容重、坡度、植物根系等因素的影响.其中<1 mm须根是增强土壤抗冲性能的关键因子.<1 mm须根根长、根表面积、根体积与土壤抗冲性强化值△ANS呈显著或极显著正相关,其相关系数介于0.926～0.980.     

土壤结构改良剂对风沙土水稳性团聚体改良效果及机理的研究

采用PAM、β-环糊精、沃特保水剂、腐殖酸等4种土壤结构改良剂,通过室内土柱培养,以研究其对风沙土有效的改良效果,并探讨其作用机理和合理的施用浓度。结果表明,4种改良剂均可促进〉0．25mm水稳性团聚体的形成,在低浓度（0．05％～0．1％）下其趋势为：沃特保水剂〉β-环糊精〉PAM〉腐殖酸,在高浓度（0．2％～0．4％）下趋势为：PAM〉β-环糊精〉沃特保水剂〉腐殖酸。4种改良剂在浓度为0．05％～0．4％时,均可有效地降低风沙土团聚体的分形维数,改善风沙土结构,尤其沃特保水剂改良效果最明显。在低浓度下,4种改良剂均可有效地降低土壤容重。回归分析和方差分析表明,沃特保水剂主要作用于5～1mm粒径的团聚体,其适宜浓度为0．05％左右。     

黄土坡面细沟侵蚀试验研究及土壤抗冲性评价

通过室内放水冲刷试验,分析了坡面侵蚀过程中跌坑产生与发育的机理,阐明了朔源侵蚀、边壁崩塌和细沟下切侵蚀之间的相互关系。研究了各放水流量下坡面产沙及细沟径流的变化规律,建立了坡面产沙量与细沟面积比例和流量关系。本通过对冲刷过程中各侵蚀营力的分析,得到了径流剪切作用产沙方程。研究表明,径流剪切产沙率和单位面积径流剪切力呈显的正相关关系,土壤颗粒被分离的临界剪切力为0．258N／m^2。     

喀斯特高原山地土壤抗冲性与土壤物理性质的关系

为探究喀斯特高原山地不同土地利用类型土壤抗冲性及其与土壤物理性质的关系,以马尾松人工林地(PMP)、桂花人工林地(OFP)、天然乔灌混交林地(ASL)、天然草地(NGL)、撂荒地(AL)、农地(CL)为研究对象,采用原状土水槽冲刷试验法,根据研究区地形及气候特点,设置3个坡度(5°,15°,25°),3个冲刷流量(3.2,4.8,6.4 L/min),冲刷时间均为15 min,结合土壤物理性质(容重、孔隙度、水稳性团聚体、机械组成等),定量分析不同土地利用类型下土壤抗冲性及其与土壤物理性质的关系。结果表明:(1)在原状土冲刷试验过程中,各地类初始径流含沙量较高,但随着冲刷时间的延长,径流含沙量呈先降低后趋于稳定趋势,且随着坡度和冲刷流量的增大,径流含沙量趋于稳定的时间有所提前;(2)土壤抗冲系数随坡度和冲刷流量的增大而减小,且坡度对土壤抗冲性的影响比冲刷流量更明显。在同等条件下,各地类土壤抗冲系数依次为NGL＞PMP＞ASL＞AL＞OFP＞CL,土壤抗冲系数分别为13.44~87.84,[JP]8.14~93.15,2.93~45.36,1.21~10.01,1.25~5.48,0.17~1.27(L·min)/g;(3)土壤抗冲性与土壤容重、砂粒含量、水稳性团聚体含量呈极显著正相关(P＜0.01),与总孔隙度、黏粒含量呈显著负相关(P＜0.05),其关系均可用幂函数表示(R²＞0.78)。研究结果可为喀斯特区土壤侵蚀研究和水土保持防治提供科学依据。     

黄土高原典型流域土壤抗冲特性研究

以黄土高原吕二沟流域为研究对象,采用原状土冲刷水槽法对研究区梯田耕地、坡耕地、草地、梯田果园、刺槐林共5种土地利用类型的土壤进行了抗冲试验。结果表明:(1)研究区不同土地利用类型的土壤抗冲性大小依次为:刺槐林>草地>梯田>果园>坡耕地;(2)根系对土壤抗冲性具有显著影响,有根系土壤相对无根系土壤的抗冲性有明显提高,平均提高了44.02%;(3)研究区土壤随坡度的增大抗冲能力减弱,其中22°～25°减少幅度最大;(4)对研究区不同土地利用类型土壤抗冲指数在流域尺度进行了空间异质性模拟,总体表现出越靠近流域上游和侵蚀沟坡上位置的土壤抗冲性越大的特性,其中刺槐林地和草地表现更为明显。     

不同根系构型草本与灌木复合对土壤饱和导水率的影响因素分析及模拟

[目的] 探究不同根系构型草本与灌木复合时的根土性质的差异对土壤饱和导水率的影响,并综合考虑根系和土壤性质建立估算土壤饱和导水率的经验方程,为黄土高原植被恢复后的水文模型建立提供理论参考。[方法] 选取不同根系构型草本与灌木的混合样地,分别为柠条锦鸡儿加冰草(须根系)和柠条锦鸡儿加铁杆蒿(直根系)。采用双环刀法测定不同样地土壤饱和导水率。[结果] 样地类型和土层深度对土壤饱和导水率的影响达到显著水平,两者对土壤饱和导水率影响的因子贡献率分别为26%和52%。直根系铁杆蒿与柠条锦鸡儿混合样地的土壤饱和导水率高于须根系冰草与柠条锦鸡儿混合样地,并且不同样地的土壤饱和导水率随土层深度的增加均表现出降低的趋势。根长密度、团聚体以及土壤容重能够较好地模拟土壤饱和导水率,其拟合精度R²可以达到0.86。[结论] 直根系草本与灌木复合时较须根系草本与灌木复合相比具有更高的饱和导水率。在不同样地中,根长密度、团聚体以及土壤容重是影响饱和导水率的主要因素。     

晋西黄土区不同植被类型土壤抗冲性及表层根系分布特征

采用原状土冲刷水槽法,以油松林、刺槐林、山杏林、荆条地及荒草地土壤为研究对象,研究了晋西黄土残塬沟壑区蔡家川流域不同植被类型土壤抗冲性能及植物根系对土壤抗冲性的影响。结果表明:(1)在原状土冲刷试验过程中,各植被类型径流量随冲刷时间的变化趋势不明显,含沙量随时间延长先减少后趋于平稳,土壤抗冲指数呈逐渐增加的趋势。(2)各植被类型总根长密度、根表面积密度、根体积密度及根生物量密度均表现为刺槐、油松林地较大,山杏、荆条、荒草地较小且相差不大,总根系参数之间均存在正相关关系。各植被类型不同根径范围(0～0.5,0.5～1.0,1.0～2.0,2.0～5.0,5.0 mm)的根系指标中,0～0.5 mm径级的根长密度均最大,根体积密度总体表现为细根比粗根小。(3)不同植被类型植物根系均能增强土壤的抗冲性,增强效应表现为刺槐林地和油松林地较强,山杏、荆条、荒草地较弱。植物根系指标中1 mm径级的根长密度、根表面积密度、根体积密度与土壤抗冲性增强值呈显著或极显著正相关关系。其他径级根系参数与土壤抗冲性增强值相关性不显著。     

施用有机肥对咸水灌溉农田耕层土壤有机质及水稳性团聚体的影响

为探索施用有机肥对咸水灌溉农田耕层土壤水稳性团聚体的调控效应,在麦玉两熟制农田咸水灌溉(1,2,4,6 g/L)配施有机肥(OF)和未施有机肥(NOF)长期定位试验的基础上,研究了2018-2019年不同处理对农田耕层0-20 cm土壤盐度(EC_1:5)、土壤有机质(SOM)含量和水稳性团聚体稳定性的影响。结果表明:咸水灌溉有增加耕层土壤盐度,降低SOM含量和水稳性团聚体稳定性的趋势,随灌溉水矿化度的升高,SOM含量、>0.25 mm水稳性大团聚体质量分数(WR_0.25)、团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)逐渐减小,土壤EC_1:5和分形维数(D_m)逐渐增大,其中4,6 g/L与1 g/L灌水处理间的差异达显著水平。增施有机肥可降低咸水灌溉农田0-20 cm土壤EC_1:5,当灌溉水矿化度 ≥ 2 g/L时,OF处理的耕层土壤EC_1:5较NOF处理降低4.64%~48.29%;施用有机肥显著提高农田SOM含量、WR_0.25、MWD和GMD,各灌水处理的提高幅度分别为80.75%~127.32%,10.36%~90.44%,12.90%~129.11%和11.88%~81.57%。在该研究条件下, ≥ 4 g/L咸水灌溉会显著增加土壤盐度,降低有机质含量,破坏土壤团粒结构,应谨慎使用;施用有机肥能促进耕层土壤盐分淋洗,降低盐分对土壤环境的负面影响,有助于实现咸水资源安全高效利用。     

中国农耕区土壤有机质含量及其与酸碱度和容重关系

对我国农耕区土壤有机质区域变化及其与酸碱度和容重关系进行系统分析,为耕地地力提升和改善土壤结构提供支撑。基于国家级耕地长期定位监测点913个,统计分析全国及7大区域（东北NE、华北NC、西北NW、长江中游MYR、长三角YRD、华南SC、西南SW）耕层土壤有机质含量、酸碱度及容重变化特征。结果表明,全国农耕区耕层土壤有机质含量平均值为22.4~24.8 g/kg。其中有机质含量中等偏低的监测点位占比达72.5%。不同区域耕层土壤有机质含量差异显著（p<0.05）,MYR耕层土壤有机质含量显著高于其他6个区域。全国农耕区耕层土壤pH和容重平均分别为（6.90±1.20）,（1.30±0.15） g/cm³。不同土壤利用方式对土壤有机质、酸碱度及容重产生影响。水田耕层土壤有机质含量显著高于旱地,旱地耕层土壤pH和容重则显著高于水田。亚当斯方程和指数函数分别推荐拟合土壤容重对有机质含量响应关系（R²=0.09,RMSE=0.17,n=759）,以及土壤pH对土壤有机质含量响应（R²=0.16,RMSE=1.24,n=886）。全国农耕区耕层土壤有机质含量总体中等偏低,呈现出东南向西北依次降低趋势。土壤pH及容重与土壤有机质呈现显著的负相关关系。亚当斯模型及指数方程能较好地拟合土壤容重及pH对有机质的响应关系,可用于非线性插值法补充土壤容重及pH缺失值。     

陕西省土壤有机质含量及其与影响因素的关系

[目的]分析陕西省土壤有机质空间分布特征及其影响因素,并揭示土壤有机质与地形、植被类型、气候和土壤其他属性的关系,为该区土壤碳汇(碳源)功能变化研究提供科学基础。[方法]通过采集陕西省12个样区不同植被类型和地形条件下的85个表层土壤样品,并利用SPSS 16.0中的K-means聚类和Canoco 4.5软件中的冗余(RDA)方法进行分析。[结果]土壤有机质浓度在2~6级之间;并表现为由南至北,由西至东大致呈降低趋势;在各样区,最大值是最小值的1.89~14.84倍;同一样区不同样地土壤有机质含量等级不同;各影响因素中,除经度和无霜期的影响不显著外,其他各环境因子的影响均显著,退耕年限和植被类型的影响最大,坡度和坡向的影响程度较低,且交互影响作用明显。[结论]除农地转变为果园外,农地退耕能够显著提高土壤有机质含量,并随着恢复年限的延长,有机质含量增加日益显著,生态系统逐渐由碳源转变为碳汇。