黄土丘陵区退耕坡面草地恢复与土壤物理性质空间分异特征

为了解地形对草地恢复与土壤物理性质的影响以及草地恢复与土壤物理性质之间的影响机制,因地制宜为当地生态恢复提供科学依据。选择吴起县枣庄沟小流域为研究区,对退耕坡面不同坡位草地恢复与土壤物理性质分异特征进行研究。从峁顶到沟底设置8个采样位置,在4面坡共布设128个采样点进行植被调查和土样采集,将0—40 cm土壤分0—10,10—20,20—40 cm 3层进行土壤物理性质测定,并分析其与植被分布的相关关系。结果表明:不同坡位植被分布与土壤物理性质均表现出沟缘线以上的下坡位较优,沟缘线以下的陡沟坡较差的趋势;植被恢复对土壤团聚体有明显改善作用,但对其与土壤物理性质的改善主要集中在0—20 cm表层土壤,对20—40 cm土壤影响较弱;坡度对植被盖度与土壤容重、孔隙度和饱和持水量影响显著且具有极显著相关性,但对团聚体与颗粒组成无显著影响;植被恢复对土壤颗粒组成改善效果缓慢,若土壤颗粒组成被破坏,短期内很难恢复。     

北方土石山区横坡垄作坡面土壤氮的空间分布特征

横坡垄作是坡耕地广泛采用的水土保持措施,垄沟内雨水的汇聚和泥沙沉积,使得土壤氮的空间分布特征明显有别于传统耕作坡面。以北方土石山区横坡垄作坡面为研究对象,样带法采集土壤样品,基于经典统计、地统计学、Kriging插值等方法,分析垄面、垄沟等特征点位全氮(TN)、硝态氮(NO^3--N)、铵态氮(NH4+-N)含量沿坡位变化及其剖面分布,明晰横坡垄作坡面土壤氮的空间分布特征。结果表明:北方土石山区土壤氮含量属于中低水平,变异系数介于17.64%～33.60%,但垄面土壤氮的变异水平高于垄沟。TN含量沿坡位的变异最为显著,表现为坡下>坡脚>坡中>坡上;仅垄沟NO^3--N、NH4+-N含量沿坡位存在显著变化,坡脚NO^3--N、NH4+-N含量较其他坡位显著增加66.30%～83.85%。垄面与垄沟间氮含量的差异在坡上、坡下和坡脚体现的较为明显;与垄沟相比,垄面坡上TN含量减少21.34%,坡脚NO^3--N和NH4+-N含量减少17.42%～37.47%,坡下土壤氮含量增加21.56%～38.16%。TN剖面分布与坡位和特征点位有关,NO^3--N、NH4+-N的剖面分布主要受控于特征点位,但氮含量剖面分布符合指数函数关系。综上,横坡垄作坡面土壤氮空间异质性明显,且主要受控于特征点位和坡位。研究结果可为提高横坡垄作措施下氮肥利用效率、精准农业的顺利推广提供技术支撑。     

汶川地震区新生水土流失对土壤养分的影响

采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究汶川地震区新生水土流失对不同恢复类型样地土壤养分的影响。结果表明:(1)地表裸露、自然恢复和人工种植类型样地pH高于对照样地,各种恢复类型间土壤有机质含量差异显著。(2)土壤全氮含量在人工种植、对照样地处于丰富状态,在地表裸露、自然恢复样地处于贫瘠状态,铵态氮含量在对照样地最高,硝态氮在新生水土流失作用下流失严重。(3)土壤全磷含量在地表裸露和自然恢复样地低于人工种植和对照样地,通过降雨-地表径流、渗漏淋失等途径流失,速效钾含量均处于缺乏状态。(4)土壤全钾含量在对照样地最大,自然恢复样地最小,各种恢复类型样地速效钾含量基本处于缺乏水平,人工种植样地由于培肥的作用速效钾含量得到提升。     

坡面侵蚀土壤磁化率变化机理的研究

研究了土壤磁化率与土壤物理性质的关系,结果表明:应用干筛法在不同粒级土团中获得的0.1～0.25mm粒级的土团主导土壤的磁化率,各组分土团中大于0.1mm的组分磁化率与粒径呈反相关,小于0.1mm的组分磁化率与粒径呈正相关。土壤比重、土壤总孔隙度、崩解速率等均与土壤磁化率呈负相关,且土壤崩解速率与土壤磁化率呈极显著负相关;土壤磁化率与容重、粒径小于0.25mm的水稳性团粒组分和大于0.05mm的机械组分含量呈显著正相关。坡面土壤侵蚀导致坡面物质发生再分布,使得土壤颗粒组成、容重、比重、孔隙度等土壤物理性质发生变化,进而使得坡面不同空间部位土壤磁化率出现差异。     

网格式生物埂对坡面土壤养分分布特征的影响

网格式生物埂作为将水土保持生物措施与工程措施相结合的一种新型护坡技术, 对土壤养分特征和坡面分布规律有较大影响。本文采用野外调查和室内分析方法, 研究建设1~4年的黄花网格式生物埂对坡面土壤养分分布特点和分布规律的影响。结果表明: (1)网格式生物埂对土壤有机质含量和pH有显著改善作用, 随着建设年限的增加, 土壤pH逐渐降低, 而土壤有机质含量逐渐增大; 在不同坡位之间有机质含量表现为: 坡上>坡中>坡下, 与对照裸坡呈相反规律; (2)随着网格式生物埂建设年限的增加, 土壤全氮呈现先降低后增加的趋势, 且生物埂对于改善上坡位氮素含量效果较显著; 土壤碱解氮与全氮含量变化呈显著正相关, 且不同建设年限间生物埂土壤碱解氮含量在坡上和坡下位置差异均较显著; (3)生物埂建设1~3年, 相同年限的生物埂不同坡位的土壤全磷含量之间显著差异性规律不同, 但建设4年生物埂土壤全磷的坡面分布规律与对照完全相反, 表现为坡下>坡中>坡上, 且不同坡位差异达极显著水平(P=0.000); 有效磷含量随生物埂建设年限增加表现出一定的波动性, 变异系数达31.37%, 但相比对照平均值提高1.15~3.30倍, 而坡面分布随建设年限没有明显的变化规律; (4)网格式生物埂土壤全钾含量相比对照提高9.7%~28.2%, 但随着网格式生物埂建设年限的增加, 土壤全钾含量呈降低趋势; 生物埂能显著增加土壤有效钾含量, 且达到一定建设年限, 坡面不同位置土壤有效钾含量差异性显著增加。     

砒砂岩区典型坡面土壤颗粒组成空间分布特征研究

为揭示土壤颗粒组成在垂直和水平方向上的分布规律,采集砒砂岩区典型坡面0—100 cm剖面的土壤,运用经典统计学测定其颗粒组成。结果表明：坡面0—100 cm土壤质地主要为砂壤土(59.21%)和壤砂土(36.40%)。随土层深度增加,砂粒含量增加,粉粒和黏粒含量减少,土壤逐渐呈现粗粒化的趋势;坡面尺度上,表层0—10 cm砂粒为弱变异,其余各层各粒级均为中等程度变异,且随土层深度增加变异性增强,不同粒级的变异系数表现为砂粒<粉粒<黏粒。沿坡面等高线方向,样带B粗粒化程度最弱,10 cm土层以下,样带B粗粒化程度最强。沿垂直坡面等高线方向,坡中砂粒含量(73.60%)相比于坡上和坡下分别增加6.90%(p<0.05)和11.66%(p<0.05),坡下粉粒(31.85%)和黏粒(3.10%)含量相比于坡上和坡中分别增加13.13%(p<0.05),23.59%(p<0.05)和4.36%,51.70%(p<0.05),坡中粗粒化程度最强,坡下是细颗粒堆积的主要区域。研究结果可加强对砒砂岩区坡面土壤颗粒空间分布规律的认识。     

坡面侵蚀垂直分布特征动态变化过程初步研究

采用稀土元素示踪法对坡面侵蚀垂直分布特征动态变化过程进行了初步研究。结果表明，坡面侵蚀垂直分布特征在次降雨过程呈动态变化趋势，尽管在产流过程中相对侵蚀量的变化趋势基本相似，但比值差异很大，这主要取决于坡面径流的强度。此外，次降雨侵蚀产沙的垂直分布特征与侵蚀过程中产沙的分布特征差异亦很大，建议应加强侵蚀产沙过程的研究。     

汶川地震生态治理区土壤种子库及其与地上植被的关系

为了比较地震灾区不同气候类型植被恢复区土壤种子库时空分布特征,采用野外调查取样和室内试验相结合的方法,研究了四川省汶川县威州镇和绵竹市汉旺镇4类生态治理区[干旱干暖河谷受损治理区(DHD)、干旱干暖河谷未受损区(DHU)、亚热带湿润季风气候受损治理区(HMD)、亚热带湿润季风气候未受损区(HMU)]土壤种子库的萌发动态、数量特征、物种组成、多样性特征及其与地上植被之间的关系。结果表明:未受损区具有2个萌发高峰期,受损治理区只有1个萌发高峰期,不同气候类型治理区土壤种子库在不同土壤深度表现出不同的萌发潜力;4类治理区土壤种子库平均密度为192~1 544粒·m?2,表层密度和平均密度均为未受损区受损治理区,干旱干暖河谷气候区亚热带湿润季风气候区;4类治理区共有50种植物萌发,草本植物占显著优势;HMU、HMD、DHU、DHD地上植被与土壤种子库物种组成的S?rensen相似性系数分别为26.23%、44.9%、30.77%、16.00%,Jaccard相似性系数分别为15.09%、28.95%、18.18%、9.09%;不同类型样地土壤种子库特有种和共有物种均表现出不同的生活型格局。基于以上分析结果,在灾区进行植被恢复时,应该考虑治理区的气候环境,因地制宜的进行人工引种和制定恢复措施。     

陕北黄土坡面微地形土壤物理性质研究

陕北黄土坡面由于侵蚀等原因使坡面不平整,形成了各种微地形,造成了土壤物理性质的差异。对黄土高原丘陵沟壑区的微地形土壤物理性质进行了调查分析。结果表明,研究区内5种微地形与原状坡相比较,塌陷、切沟、浅沟、缓台的土壤物理性状均有所提高,而陡坎的各项性能比原状坡有所降低,主要表现在0—20cm土壤。土壤容重在0—20cm由大到小的顺序为：原状坡〉陡坎〉缓台〉浅沟〉切沟〉塌陷。土壤含水量、最大持水量、田间持水量和毛管持水量表现出比较一致的变化趋势,塌陷、缓台、切沟和浅沟这4种微地形孔隙和水分状况均高于原状坡和陡坎。土壤的总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度的变化趋势和土壤持水性能的变化趋势一致。通过对5种微地形物理性质进行灰色关联度分析发现,其灰色关联度由大到小的顺序为：塌陷〉切沟〉浅沟〉缓台〉陡坎〉原状坡。     

汶川地震灾区典型区不同植被类型土壤种子库特征——以北川县苏保河、魏家沟流域为例

为了解汶川地震灾区典型区不同植被类型土壤种子库特征及其与灾害受损程度间的关系,采用野外调查取样和室内试验相结合的方法,研究了北川县苏保河与魏家沟流域4种植被类型(未受损林地、受损林地、灾后恢复草地和灾后裸地)土壤种子库的物种组成、种子密度、多样性及其与地上植物群落的关系。结果表明:4种植被类型样地中,土壤种子库密度为212.5~1 758.3个·m-2,每样带(200 m2)平均物种数为4.3~14.7个。4种植被类型土壤种子库的组成物种多为多年生或一年生草本植物,土壤种子库与相应地上植被的物种数仅受损林地与灾后恢复草地中呈显著相关;物种组成的Sorensen相似指数除裸地低于0.250外,其余均高于0.250。基于以上分析结果,在灾区进行植被恢复,需要考虑次生灾害对植被的持续破坏可能性,采用工程措施及人为引种的方式增加成活率和延续性。     

汶川震区震后土体入渗特征试验研究

汶川地震对土体产生强烈扰动,改变了流域下垫面特征,影响到流域产流过程,其中土体入渗特征是导致产流变化的基本因素。选择强震区都江堰龙溪河流域为典型研究区,采用双环法进行野外原位土体入渗试验,得出了泥石流流域不同类型土体的入渗特征。试验结果表明:(1)不同类型土体的最终稳定入渗率大小顺序依次为:林地(0.32mm/min)>草地(0.30mm/min)>耕地(0.28mm/min)>泥石流堆积体(0.19mm/min)>滑坡体(0.17mm/min)>裸地(滑坡后壁)(0.07mm/min);(2)研究区土体的稳定入渗率与孔隙度呈幂指数的正相关关系(R=0.95);前期含水率和细颗粒含量对林地、草地、耕地等土体入渗率的影响不明显,但滑坡体、泥石流堆积体、裸地等土体的稳定入渗率与细颗粒含量之间呈较强的负相关关系。细颗粒含量对土体入渗的影响远小于由根系及其腐烂空洞的影响,从而导致根系发育土体内的细颗粒含量对土体入渗影响不大。此外,土体表面结皮能显著降低研究区土体的入渗性能。     

汶川地震重灾区土壤侵蚀敏感性评价

以通用土壤流失方程为基础,选择降雨侵蚀力、土壤可蚀性、地形起伏度、植被覆盖自然因子作为土壤侵蚀敏感性的评价指标,根据汶川地震重灾区自然环境特征,制定评价指标的分级标准,在GIS技术支持下生成单因子敏感性评价图,在此基础上基于ArcGIS的空间叠加分析功能,完成单因子的叠加运算,从而实现土壤侵蚀敏感性综合评价。结果表明:研究区土壤侵蚀敏感性以高度敏感和中度敏感为主,轻度敏感次之,不敏感和极敏感所占比例较小。空间上土壤侵蚀敏感性呈块状不连续分布,但侵蚀敏感性区域又相对集中,分布特征与地貌类型关系较大。针对不同的土壤侵蚀敏感等级,提出了相应的水土保持对策。     

河北坝上低山区坡地灌丛沙堆表面土壤理化性质

[目的]揭示河北省坝上地区低山坡地不同坡向和坡位小叶锦鸡灌丛沙堆土壤理化性质变化规律,为坡地草地生态环境稳定提供理论依据。[方法]基于对山坡638个灌丛沙堆野外测量和86个室内土样分析的数据,运用地统计学和样品室内分析的方法。[结果](1)从低山坡脚到坡顶,灌丛沙堆pH值、粗砂、中砂和细砂总含量逐渐减少,粉砂、极细砂逐渐增加;有机质、全氮和全磷含量逐渐增加。(2)迎风坡不同坡位上灌丛沙堆表面颗粒中粗砂、中砂、细砂总含量大于背风坡相同坡位,极细砂和粉砂小于背风坡相同坡位。表面的土壤养分(有机质、全氮和全磷)为迎风坡坡脚大于背风坡坡脚,迎风坡坡中和坡顶的灌丛沙堆土壤养分含量小于背风坡坡中和坡顶灌丛沙堆,但是pH值变化与灌丛沙堆养分变化趋势相反。[结论]受坡位和坡向的影响,灌丛沙堆土壤理化性质空间分布具有一定的差异性。     

黄土陡坡人工植被下土壤表层的水文效应

[目的] 探讨栽植坡度、坡向对绿化陡坡土壤表层水文效应的影响,为黄土陡坡植被恢复过程中水资源的有效利用提供科学依据。 [方法] 在干旱半干旱区选择46°~55°和56°~65°两个陡坡级的阴坡、半阴坡、阳坡、半阳坡4种坡向绿化8 a的乔灌木陡坡,测定0—40 cm土层的土壤基本性状、持水量和渗透性能,分析各土壤因子和地形因子的关系。 [结果] ①坡度和坡向立地因子之间交互作用对0—40 cm土层土壤容重、质量含水量、总孔隙度、最大持水量有显著影响(p<0.05),对0—20 cm土层土壤毛管孔隙度、毛管持水量有显著影响(p<0.05),其他因子影响均不显著(p>0.05)。 ②不同坡度间,最大持水量表现为：46°~55°>56°~65°陡坡;平均渗透速率则表现为：56°~65°>46°~55°陡坡;同时不同坡向间,最大持水量表现为：阳坡(522.42 t/hm²)>半阳坡(505.03 t/hm²)>阴坡(502.27 t/hm²)>半阴坡(496.15 t/hm²);土壤平均渗透速率表现为阳坡(0.79 mm/min)>半阳坡(0.59 mm/min)>阴坡(0.42 mm/min)>半阴坡(0.30 mm/min)。 ③双因素方差分析表明,坡度级和坡向的双因素交互作用对陡坡的水文特征影响最大。 [结论] 46°~55°陡坡的土壤基本性状优于56°~65°陡坡,而阳坡和半阳坡的水源涵养能力高于阴坡和半阴坡。     

汶川地震对岷江柏林土壤微生物群落及养分的影响

为了探索地震灾害对森林土壤肥力和微生物多样性的影响,以四川理县地震灾区不同受灾程度的岷江柏林土壤养分及细菌、古菌群落为调查对象,在受灾区选择2个典型土壤类型、7个人工岷江柏(Cupressus chenginana)林为调查对象,其中,在熊尔山调查点(山地褐土)选择1个受地震影响小的林分作为对照,3个受灾林分,在蒲溪沟调查点(山地棕壤)选择1个对照和2个受灾林分。结果表明:受地震影响,熊尔山和蒲溪沟两个研究区的p H平均值显著升高了11.5%。与对照相比,土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、有效铁、有效锰和有效铜的含量都出现显著下降(P0.05)。以干土计的细菌和古菌的基因拷贝数范围分别为2.42×10~7~5.81×10~7copies g~(-1)和1.77×10~6~5.66×10~6copies g~(-1),比对照降低了1~2个数量级。细菌数量高于古菌数量,而细菌和古菌均与土壤养分因子(土壤有机质,全氮,碱解氮,有效磷,速效钾,有效铁,有效锰)达到显著正相关水平,与土壤p H为极显著负相关,与有效铜含量没有显著相关关系。总之,地震破坏了土壤微生态环境,土壤细菌和古菌数量减少,土壤肥力降低,应进一步明确营养元素对土壤微生物影响的机理。     

汶川地震前后崩塌和滑坡分布特征与敏感性对比分析

以汶川地震活动断裂龙门山断裂带穿过的12个县(市)为研究区,分析了研究区汶川地震前后崩塌和滑坡空间分布特征,并使用统计学方法Logistic回归模型分别对震前震后的崩塌和滑坡敏感性进行评价,结合崩塌和滑坡敏感性变化矩阵,分析了汶川地震后崩塌和滑坡敏感性的空间变化特征。震前崩塌和滑坡高敏感区主要沿河谷分布,而震后崩塌和滑坡高敏感区主要沿龙门山断裂带分布。震前的极高敏感区震后仍表现为极高敏感区,而靠近断裂带的区域,震前的低敏感区转换为高敏感和极高敏感区。     

藏西沙化草地根系分布与土壤理化性质的关系

[目的]调查和分析沙化过程中草地根系与土壤理化性质的关系,为藏西草地沙化的治理提供理论依据。[方法]以西藏西部典型的沙化草地为研究对象,通过S采样法进行采样,对0—15 cm土层土壤理化性质进行研究。[结果]随着沙化程度的加剧,土壤根系含量下降,pH值与速效钾含量先升高后降低,容重升高,含水量、有机质、全氮、碱解氮、速效磷降低。土壤根系含量与pH值和容重间存在极显著负相关关系(p<0.01),相关系数分别为-0.806和-0.735;与含水量、有机质、全氮、碱解氮和速效磷存在极显著正相关关系,相关系数分别为0.771,0.658,0.590,0.686,0.382。[结论]草地沙化过程中植物根系含量与多个土壤理化性质指标存在相关关系,并受土壤理化性质的制约。     

红壤地区地形位置和利用方式对土壤物理性质的影响

对不同地形部位和不同利用方式下的低丘红壤进行了采样和分析,结果表明地形变化和利用方式对土壤的理化性质和水分特性有明显的影响。对受人为扰动较小的林地和茶园而言,随地形位置的降低,土壤粘粒含量降低,有机质含量、土壤水稳性团聚体数量、土壤通气性均明显增加,而对受人为耕作影响较大的旱地和桔园,其养分含量、土壤结构性质变化没有明显规律。红壤的持水和供水性质也受到影响,坡顶的持水量比坡中和坡底要大,同时由于毛管孔隙数量比例小,土壤难以保证连续快速的水分供应是红壤作物易旱的重要原因。     

汶川特大地震对四川水土流失的影响及其经济损失评估

在对"5.12"汶川特大地震震后四川灾区水土流失面积、强度及土壤侵蚀量变化规律进行分析的基础上,预测了当地的水土流失发展趋势。利用环境经济学的基本原理和方法,估算了土壤侵蚀的货币化经济损失,得出四川省土壤侵蚀总经济损失503.22亿元。基于震后水土流失的分析结果,对灾后重建水土保持工作提出一些合理化建议。