黄土高原土壤抗冲性的试验研究方法探讨

在回顾黄土高原土壤抗冲性研究历史的基础上，提出用实施放水冲试验的方法，或径流小区实测资料分析法测定土壤抗冲性，所得结果最可靠，也比较切合实际。根据对山西水保所径流小区观测资料的统计分析，提出衡量土壤抗冲性的具体指标，并初步拟定黄地土高原土壤抗冲性分级方案。     

不同放牧制度对天山北坡草地抗冲性的影响

为了解不同放牧制度对天山北坡草地及其土壤抗冲性的影响，采用野外实地放水冲刷法，以地表径流产沙量为指标，以裸地作为参照，对自由放牧草场、季节性放牧草场和禁牧草场的径流产沙动态及土壤抗冲性进行研究，分析植被盖度、地上生物量、根系密度、坡度、土壤容重、有机质含量、土壤粒径含量等因子的差异，并采用灰色关联度分析影响土壤抗冲性的主要因素，为该区域水土流失防治提供科学依据与参考。研究表明：(1)随着放牧强度和频度的增加，植被盖度、地上生物量、根系密度、有机质、粉粒含量呈下降趋势，而土壤容重、砂粒含量、黏粒含量呈上升趋势。(2)随着冲刷时间延长不同放牧制度草场产沙量逐渐降低，随着放水量增加，产沙量的变化率表现为裸地(0.78)>自由放牧草场(0.72)>季节性放牧草场(0.39)>禁牧草场(0.22)。(3)随着放水量、放牧强度增加，土壤抗冲性均呈减弱趋势。土壤抗冲性表现为禁牧草场>季节性放牧草场>自由放牧草场>裸地，表明放牧活动对土壤抗冲性影响较为明显，封育禁牧及季节性轮牧可有效增强土壤抗冲性。(4)各因子中土壤容重、坡度、粉粒含量、根系密度对土壤抗冲性的影响较...     

林地枯落物抗冲机理研究

根据以往的研究，应用力学原理提出了能量抗冲指标，避免了研究同一冲样抗冲性受雨强、坡度等因素影响的可变性，增强了研究对象的可比性。研究表明，参试枯落物的抗冲能力随其厚度递增，其中油松、山杨、沙棘、刺槐这些枯落物层下的土壤抗冲能力也与其自身抗冲性一致。枯落物能减轻土壤冲失主要是由于它能降低径流速度，当有0．5cm枯落物层时，可降低流速度80％－90％。     

1962—2022年土壤抗冲性研究进展

土壤抗冲性作为评定土壤抗侵蚀能力的重要参数，对于揭示土壤侵蚀规律具有重要的现实意义。为归纳土壤抗冲性自提出以来的发展历程，该研究详细梳理了1962—2022年中国土壤抗冲性研究的相关成果，客观评价了各时期表征指标及测定方法的优缺，系统分析了土壤抗冲性的影响因素及机理；同时基于中国知网(CNKI)和Web of Science数据库，借助CiteSpace网络图谱可视化手段分析了作者之间和机构之间的合作关系以及关键词所体现的热点话题。结果表明：1)土壤抗冲性表征指标和测定方法多样化导致相关研究结果难以比较；2)植物根系、土壤理化性质和坡度等因素对土壤抗冲性的影响机理存在争议，尚需进一步验证；3)土壤抗冲性数学模型主要围绕黄土区植物根系的增强效应而建立，较少涉及其他指标因子。该研究不足很大程度上限制了土壤抗冲性的发展，并阻碍了与其他学科的交叉与融合。今后的土壤抗冲性研究须结合现代技术重点监测坡面和流域尺度径流冲刷与土壤抗冲的相互过程，揭示土壤结构体间抵抗径流破坏和推动下移的能力。以区域水土保持与生态环境的效应评价和预测为导向，落脚于土壤侵蚀防控和水土流失综合治理，为未来水土保持工作的发展提...     

坡面径流剪切力分布及其与土壤剥蚀率关系的试验研究

 径流剪切力是建立土壤侵蚀过程模型重要的水动力学参数,研究径流剪切力和土壤侵蚀产沙相关关系具有重要理论和实践意义。以径流冲刷模拟试验为研究手段,研究不同流量和不同坡度组合条件下坡面侵蚀过程中径流剪切力的分布特征,并对应分析土壤剥蚀率与各阶段径流临界剪切力的相关关系。结果表明:不同试验条件下,坡面侵蚀发育各阶段径流剪切力和土壤剥蚀率随冲刷流量的增加而增加,随小区坡度的变化受临界坡度影响;土壤剥蚀率与放水流量、坡度和径流剪切力等多因子呈线性相关,与流量或坡度的大小呈正比,与径流剪切力的大小呈反比;土壤剥蚀率与各径流剪切力单因子呈幂函数或指数函数相关,随径流剪切力的增加呈增加趋势;坡面产生跌坎时的临界剪切力和坡面径流平均剪切力均可以作为土壤侵蚀预测参数。     

农业措施对玉米季坡耕地水沙过程的调控效应

为明确侵蚀性降雨条件下不同农业措施对玉米季坡耕地水沙过程的影响及减沙效应,通过自然降雨条件下径流小区观测试验,研究顺坡耕作(CK)、横坡垄作(CT)、横坡垄作+秸秆覆盖(CT+SM)、横坡垄作+地膜覆盖(CT+PM)、横坡垄作+有机质输入(CT+OM)5种农业措施对紫色土玉米季坡耕地径流深、径流系数、径流曲线数、产沙量、土壤可蚀性指标的综合影响。结果表明,历次降雨事件CK径流系数变幅为18.89%~32.23%,CT+OM和CT+PM显著削减了径流量和产沙量,径流量较CK减少15%~35%、泥沙量减少12%~75%。土壤可蚀性指标随降雨量和径流量增加均呈增加趋势,但增加幅度随着降雨量或径流量的增加而减小;土壤可蚀性与地表径流量之间呈幂函数递增关系,确定系数R2为0.70~0.87(p0.05);土壤可蚀性与降雨量呈对数曲线关系,R2为0.85~0.91(p0.05)。历次降雨横坡各处理土壤可蚀性指标(Kw)显著低于顺坡垄作,CT和CT+OM的Kw均值分别为0.025kg·m~(-2)·mm~(-1)和0.023 kg·m~(-2)·mm~(-1),与CK相比平均分别减小17%和24%;CT+PM和CT+SM的Kw值最小,均值分别为0.021 kg·m~(-2)·mm~(-1)和0.018 kg·m~(-2)·mm~(-1),与CK相比分别减小29%和38%。综上,横坡垄作增加地膜覆盖或秸秆覆盖是控制紫色土玉米季坡耕地地表径流、降低土壤可蚀性的有效措施。本研究为控制紫色土玉米季坡耕地水土流失、削减农业面源污染负荷提供了理论依据。     

黄土高原沟壑区土壤抗冲性研究──以黄委会西峰水土保持试验站为例

通过对西峰水保站１９６４－１９８０年径流小区观测资料的统计分析，结果表明，次暴雨侵蚀模数与径流深之间以幂函数相关为最好（ｇ＝ａＨ＾ｂ）。笔以单位面积、单位径流深的冲刷量均值做为描述土壤抗冲性的指标，并对其影响因素进行了分析。     

红壤缓坡地径流与土壤可蚀性对土壤有机碳流失的影响

探明坡面径流和土壤可蚀性对土壤有机碳流失的影响,对于研究土壤有机碳固定和区域碳循环有重要作用。该文通过野外径流小区模拟降雨试验研究不同雨强(30~100 mm/h)和耕作条件下(翻耕和免耕)土壤有机碳流失过程及其与坡面径流和土壤可蚀性的关系。结果表明,坡面产流过程对泥沙态有机碳流失过程具有明显影响,除大雨强条件下泥沙态有机碳流失速率在10~30 min呈现短时间峰值外,各径流小区泥沙态有机碳流失过程与坡面产流过程总体变化趋势基本一致,均表现为产流开始后,其流失率随降雨历时延长而增加,而后逐步趋于平稳,但坡面产流过程对径流有机碳流失过程无明显影响;坡面径流率大小影响土壤有机碳流失,坡面径流率变化能解释80%土壤有机碳流失的变化,坡面径流率与土壤有机碳流失呈线性正相关关系,且坡面径流率对泥沙态有机碳流失的影响比其对径流有机碳流失的影响更明显;土壤可蚀性对土壤有机碳流失的影响是非线性的,且土壤可蚀性指标越大,土壤有机碳流失率越大,但土壤可蚀性对土壤有机碳流失的影响存在有限性。坡面径流和土壤可蚀性是土壤有机碳流失的重要影响因素。     

秸秆覆盖和有机质输入对紫色土土壤可蚀性的影响

以紫色土坡耕地为研究对象开展野外径流小区定位监测试验,设置有机质(OM)、秸秆覆盖(SW)、有机质+秸秆覆盖(OM+SW)和对照(无秸秆覆盖,不增施有机质,CK)4个处理,对2014年侵蚀性降雨条件下不同处理小区径流及产沙特征进行分析,以单位径流冲刷侵蚀量(K_w)作为土壤可蚀性指标,研究四川省中江县紫色土区秸秆覆盖和有机质输入对坡耕地土壤可蚀性的影响。结果表明:秸秆和有机质输入能显著降低紫色土区坡耕地产流量,4个处理减小径流的效果表现为OM+SWSWOMCK;有机质、秸秆覆盖均显著降低单位径流侵蚀量,从而减小土壤可蚀性,OM、SW、OM+SW处理对土壤可蚀性的平均消减率分别为22.30%、29.76%、35.04%,秸秆覆盖处理(SW)对土壤可蚀性的减小效应略高于有机质处理(OM),但二者差异不显著。综合分析得出,增施有机质的同时进行秸秆覆盖可作为紫色土区坡耕地减小土壤可蚀性的有效措施。     

花岗片麻岩低山丘陵区不同植物径流小区水土流失规律研究

以山东省临朐县辛庄试验站多年的观测资料为依据,分析了径流小区内不同林草植被与径流和侵蚀的关系,研究表明,在相同坡度、坡长条件下,4种草本植物的径流小区的汛期径流量、侵蚀量随降雨量的增大而增加,4种草本种植的径流小区的汛期径流量与侵蚀量呈Y=aX＋b线性关系,花生径流小区侵蚀量的增长率分别是自然草地、沙打旺和草木樨径流小区的1．72倍、2．34倍和3．54倍。4年生灌木林地的径流量和侵蚀量明显小于对照荒坡,土壤物理性状、土壤含水量、土壤饱和贮水量和土壤渗透速度以葛藤林地最好,其次是桑树、胡枝子、花椒、李树林地,花生小区最差;分析降雨量、降雨强度对灌木径流小区径流量和侵蚀量的影响,表明不同灌木林的蓄水保土效益以葛藤最好,其次为桑树、胡枝子、花椒、李树。     

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。     

长武王东沟试验区沟坡道路侵蚀及其防蚀措施

该文通过野外调查，定位监测和野外人工径流冲刷试验，结合土壤容重试验资料，在对沟坡道路侵蚀分类研究的基础上，对不同沟坡道路侵蚀的影响因素进行了综合分析，并对沟坡防蚀道路进行规划设计和效益评价。     

晋西黄土高原不同地类土壤抗冲性研究

以晋西黄土高原不同林龄的油松林地为研究对象,以荒草地和农地为对照,以地表径流的泥沙含量为指标,采用野外实地放水冲刷法,对不同林龄油松林地的土壤抗冲性进行研究,分析坡度、林龄、枯落物、生物多样性指数对土壤抗冲性的影响.结果表明:(1)油松林地的土壤抗冲性大于荒草地和农地的土壤抗冲性;(2)坡度对油松林地的土壤抗冲性有较大影响,土壤抗冲性随着坡度的增加而减弱;(3)在一定坡度下,随着林龄的增加土壤抗冲性增强;(4)枯落物对油松林地的土壤抗冲性有显著影响,去除枯落物的油松林地土壤抗冲性明显小于有枯落物的油松林地,土壤抗冲性随着枯落物厚度的增加而增强;(5)生物多样性和土壤抗冲性关系密切,林地土壤抗冲性随多样性指数的增大而增强.     

福建省长汀县不同土地利用方式下的坡地侵蚀特征

根据福建省长汀县径流小区2014-2018年的实测资料,对不同土地利用方式下的坡地侵蚀特征进行研究,分析各径流小区土壤流失量、径流量与降雨、水土保持措施、植被等因子的关系。结果表明：不同土地利用方式、不同水土保持措施的径流小区土壤流失量、径流量特征不同;年降雨量对各径流小区的年土壤流失量影响不显著,不同水土保持措施对径流小区的年土壤流失量影响显著;年降雨量和不同水土保持措施对各径流小区的年径流量影响均为显著;年土壤流失量和年径流量与年降雨量的相关系数均与水土保持措施及径流小区植物的种类和生长有关;各径流小区的年土壤流失量与年径流量均呈正相关,即年径流量越大,年土壤流失量越大。研究结果为长汀县水土流失治理提供参考。     

冲刷时间对土壤分离速率定量影响的实验模拟

土壤分离过程为侵蚀产沙提供了物质准备 ,对它发生、发展的过程进行准确模拟 ,具有重要的实践和理论意义。利用变坡实验水槽 ,在较大流量 (0 .5～ 1 .5 L / s)和坡度 (5°～ 1 5°)范围内 ,系统研究了冲刷时间对土壤分离速率的定量影响。研究结果表明 :不同流量和坡度条件下 ,土壤分离速率均随着冲刷时间的延长而呈良好的幂函数形式下降 (Dr=At B) ,系数 A随着流量和坡度的增大而增大 ;土壤分离速率与坡度和流量间的关系随着冲刷时间的不同而不同 ,当冲刷时间在 1 0 s以内时 ,随着冲刷时间的增加土壤分离速率与流量和坡度间的相关性增大 ,当冲刷时间大于 1 0 s后 ,随着冲刷时间的增大其相关性反而减小 ;以土样下切 2 cm为条件 ,建立了最佳冲刷时间与流量和坡度间的幂函数关系 ,为相关实验径流冲刷时间的设计提供了思路     

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.     

不同植被恢复模式对露天煤矿排土场土壤抗冲性的影响

为了探究不同植被复垦模式对排土场土壤抗冲性的影响,以辽宁省阜新市海州露天煤矿排土场复垦区内灌木林地(紫穗槐)、榆树林地、刺槐林地、混交林地(刺槐和榆树混交)、荒草地和耕地6种复垦模式为研究对象,采用野外采样和室内改进土壤抗冲槽的方法获取了径流含沙量、抗冲性指数、根系指标和根系对土壤抗冲性的强化值(ΔANS)等评价指标。结果表明:土壤冲刷过程中,不同复垦模式下的径流含沙量在冲刷6 min内变化幅度较大,伴随着冲刷时间的延长,6 min后含沙量相对稳固;不同复垦模式土壤冲刷过程累积径流含沙量表现为耕地较大,荒草地、6986树林地、混交林地和刺槐林地次之,灌木林地较小。土壤抗冲性变化与土壤冲刷过程含沙量呈反比,随土壤冲刷时间延长,土壤抗冲性增强。平均抗冲性指数趋势表现为灌木林地较大,刺槐林地、混交林地、榆树林地次之,荒草地和耕地较小。土壤抗冲性与土壤理化性质的相关性研究表明,在冲刷过程中,土壤容重越小,孔隙度越大,黏粒含量越高,土壤紧实程度越高,土壤抗冲性越强。不同复垦模式土壤抗冲性能强化值(ΔANS)范围为0.06～0.73,强化百分率在28%～630%;植物根系对土壤抗冲性变化特征表现为:灌木林地混交林地刺槐林地榆树林地荒草地耕地,植物根系对灌木林地的强化作用最为明显。     

黄土高塬沟壑区植被自然恢复年限对坡面土壤抗冲性的影响

为评价黄土高塬沟壑区坡面植被自然恢复对土壤抵抗径流侵蚀性能的影响,以农地为对照,通过野外原位冲刷试验研究了不同植被恢复年限（0~28 a）的坡面土壤抗冲性变化及其与土壤性质和根系密度的关系。结果表明,1）土壤各项性质均随恢复年限的增加不断改善,其中土壤容重和崩解速率随恢复年限呈递减的指数函数关系（P<0.01）,而饱和导水率、有机质含量、水稳性团聚体、MWD及各直径根系密度则随年限以线性或指数方式递增（P<0.01）。2）植被恢复3 a的坡面土壤抗冲性较农地增加不显著（P>0.05）,恢复3a后土壤抗冲性显著增加1.98～9.82倍（P<0.05）,且土壤抗冲性与恢复年限呈极显著线性关系（R2=0.98,P<0.01）。3）土壤抗冲性与容重和崩解速率呈显著的负相关关系,与饱和导水率、有机质含量、水稳性团聚体及MWD则呈极显著正相关关系;抗冲性与根系密度的关系可采用Hill曲线模拟,<0.5 mm是提高抗冲性的最有效根系直径。4）土壤抗冲性的提高与土壤性质的改善和根系密度的增加密切相关,土壤容重、团聚体稳定性（MWD）及<0.5 mm根系密度是影响土壤抗冲性的关键因子。     

径流及泥沙中7Be含量分布与影响因素研究

通过分析次降雨下,来自坡耕地、荒草地、灌木林地径流小区径流、泥沙中7Be含量,发现径流中7Be浓度较小,均值为0.92 Bq/L,但次降雨过程由于受径流量的影响,随径流流失的7Be量较大。坡耕地小区随径流流失7Be占整个小区7Be流失量的11%~33%,对示踪结果影响较大。与地表土壤相比较,侵蚀泥沙中7Be含量较大,尤其是荒草地和灌木林地小区。坡耕地小区侵蚀泥沙颗粒分选性对泥沙中7Be含量影响不明显,它主要受侵蚀类型的影响,面蚀对侵蚀泥沙中7Be含量贡献最大。     

不同植被类型对地表径流影响的灰色关联度分析

影响地表径流的因素有气候、地质、植被等诸多因子,植被因素的影响甚为突出。以重庆缙云山4个不同植被类型小区为研究对象,采用灰色关联度的方法,对影响因子进行了对比分析。分析了降雨状况参数和植被状况参数对地表径流的影响,结果发现降雨量与径流的关联度最大,影响参数中影响程度顺序为:乔木覆盖度>林分高度>枯落物的厚度>坡度>林下木的覆盖度>土壤厚度;在对小区植被类型之间的灰色关联度差异分析中,发现混交林与径流的关联度最大,其次为阔叶林、楠竹林,最小为农地。