南方红壤坡地几种典型治理措施的径流调控效应

应用小区观测资料,对南方红壤坡地几种典型治理措施的径流调控效应进行了分析研究。结果表明,与裸地比较,水土保持植物措施的径流调控效益达到21.1%~94.2%,顺坡与横坡耕作措施的径流调控效益分别达到59.7%和72.3%在其它措施相同的条件下,南方普遍采用的梯田、水平竹节沟、鱼鳞坑这3种水土保持坡面工程措施,径流调控效益均在68.3%以上与单一措施比较,工程措施与植物措施、耕作措施优化组合的综合性水土保持措施,径流调控效益高达91.6%,这些优化组合的水土保持措施可在南方红壤区因地制宜地广泛推广。     

广东坡地红壤颗粒组成状况的研究：I.土壤颗粒组成的特征

本文对广东坡地红壤颗粒组成的特征进行了初步研究,结果表明,广东坡地红壤较粗颗粒的矿物组成以轻矿物石英为主,粘粒的矿物组成一般以１：１高岭土为主,在粘粒的化学组成中,盐基淋失严重,铁铝氧化物聚积,颗粒大小分布主要受成土母质的影响。     

土地利用方式对红壤坡地地表径流氮素流失的影响

为探明长期(1995年开始)不同土地利用方式对红壤坡地径流氮素流失的影响,通过2011年10月-2012年9月连续12个月23次径流水质动态分析,研究自然林、草地、农作、油茶林和湿地松5种坡地利用类型下径流水中氮素迁移特性及其泥沙和植物残体氮的年流失总量。结果表明:(1)径流水中氮素流失量随土地利用方式的不同表现出明显差异,径流水中氮素流失负荷为85.1~655.5g/hm2,大小顺序为农作油茶林湿地松草地自然林。(2)径流中氮素以无机态氮(DIN)为主,其中硝态氮是DIN的主要形态,占全氮的31.5%~54.8%,是铵态氮(NH+4-N)的1.8~5.8倍,可溶性有机氮(DON)含量较低,仅占径流TN的10.1%~17.1%,远小于颗粒态氮(PN)所占全氮比值(21.4%~37.2%)。(3)泥沙和植物残体氮素年流失量分别为37.0~154.2g/hm2和28.1~249.6g/hm2,占各利用方式下氮流失总量的17.0%~77.1%,其中自然恢复林地所占比例最高(77.1%),而其他利用方式泥沙和植物残体氮素年流失量(17.0%~30.3%)远低于通过径流水流失的氮量(69.7%~83.0%)。总体来看,径流量是导致土地利用方式间氮迁移通量产生差异的主要驱动因素。     

红壤丘陵岗地区坡地地表径流氮磷流失特征研究

农业非点源污染是水质恶化的主要贡献者,研究坡地农田生态系统N、P流失特征及其影响因素对提高土壤生产力和水环境质量具有重要意义。本研究基于2011年3月至2013年12月花生地(158场)和橘园地(152场)降雨–产流事件中N、P流失的监测数据,探讨南方红壤坡地农田生态系统N、P流失特征及其与降水特征、径流量的关系。结果表明:花生地N、P流失量明显大于橘园地,N流失浓度则是花生地小于橘园地。N、P流失量的季节变化和年际变化均与地表径流量的变化规律一致,养分流失量与地表径流量呈显著正相关关系(P0.01),流失高峰出现在每年的雨季4—6月。两种土地利用方式,P素流失显著低于N素流失,NO3–-N是可溶性养分流失的主要形态。降雨强度(I60)和径流量是影响养分流失的两个主要因素,均与养分流失量呈显著的幂函数关系(P0.01)。红壤坡地果园比坡耕花生地的水土和养分保持效果好,但在降雨产流高峰期仍需加强肥料施用管理和相关阻控措施的实施。     

红壤坡地不同植物措施消减径流峰值研究

采用野外径流小区实验,以自然裸露坡地为对照,利用2013年赣北第四纪红壤坡地的降雨和产流过程数据,在分析日降雨特征的基础上,研究了不同植物措施对次降雨条件下的坡面产流峰值及年产流量的消减效果。结果表明:(1)全年侵蚀性降雨季节分布不均,主要集中在3—6月份,降雨量占全年的80.3%,且暴雨及大暴雨多发;(2)降雨量及最大时段侵蚀性雨强I60对坡面产流量有显著的影响,坡面产流量与PI60呈极显著的线性相关关系;(3)不同植物措施对坡面最大时段径流峰值及年总径流深的消减效果,以柑橘+百喜草全园覆盖措施为最好,其次为柑橘+百喜草带措施,柑橘纯林则最差。     

不同利用方式红壤坡地土壤水分分配及水肥流失研究

研究了南方红壤坡地三种典型利用方式（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。     

施用方式对赤红壤坡地上污泥铜随径流迁移的影响

研究了以撒施、撒施+草和穴施方式施用于赤红壤坡地上污泥中的Cu在人工降雨条件下随径流的迁移情况。结果表明,污泥撒施后的前期(1d和18d)径流中混匀样总Cu(MTCu)、静置样总Cu(STCu)、颗粒态总Cu(TPCu)、悬浮态总Cu(TSCu)和可溶性总Cu(TDCu)浓度和流失量均达到峰值,其中MTCu、STCu浓度和流失量峰值分别为1674.9μg·L-1、105.4μg·L-1和21.59mg·m-2、1.32mg·m-2,分别是穴施和撒施+草对应峰值的4.2～13.7倍和5.4～24.9倍;此后Cu浓度和流失量均逐渐降低。与撒施相比,撒施+草径流中各形态Cu浓度和流失量削减率可分别达72.8%～91.7%和91.4%～97.1%,穴施对应削减率则可分别达78.2%～89.9%和68.6%～82.9%。撒施、撒施+草和穴施MTCu径流流失系数分别为0.83%、0.03%和0.26%,穴施和撒施+草均可有效防止污泥Cu的流失,但以撒施+草效果最好。颗粒相Cu是Cu流失的重要形式。     

红壤丘陵区坡地降雨壤中流产流过程试验研究

在红壤丘陵区，对自然降雨条件下坡地（上层0～40cm，下层40～110cm）降雨壤中流产流过程进行了研究，结果表明：不同土地利用方式下，油茶林壤中流产流量大于同层恢复区；壤中流峰值流量恢复区大于同层油茶林；油茶林壤中流产流过程较恢复区开始早、结束晚。随着土层加深，滞后时间延长。同一土地利用方式下，产流量、峰值流量、滞后和拖尾均为上层小于下层。壤中流对降雨及地表径流的响应均为上层快于下层。不同的降雨类型，壤中流产流机理不同。峰值型降雨壤中流产流过程滞后时间较小，壤中流产流类型多为驱赶流。     

红壤坡地磷素流失规律及其影响因素

以江苏省德清县排溪冲小流域为例,研究红壤坡地磷素流失的时间分布特征及其影响因素,结果表明：（1）泥沙结合态磷是坡地磷流失的主要形态,在径注台占总磷的66．25％－79．27％,（2）坡地壤磷的流失主要发生在6－8月,这段时间磷的流失量分别占全年总流失量的60％以上,（3）影响红壤坡地磷流失时间分布特征的因素主要为降雨和农事活动,研究坡地土壤磷流失的时间分布特征及其影响因素,可为调整农业活动的时间和采取合理的农业措施以减少土壤磷的流失提供依据。     

广东坡地红壤颗粒组成状况的研究：III.土壤颗粒组成与土壤 …

根据所收集的土壤理化分析资料,探讨了广东坡地红壤类型颗粒组成对土壤理化性质的影响,研究结果表明,土壤〈０．０１ｍｍ物理性粘粒或是〈０．００１ｍｍ粘粒含量与土壤结构系数,〈０．００５ｍｍ孔隙度,土壤持水量,土壤阳高子代换量,土壤有机质,土壤Ｎ和Ｐ含量均呈显著正相关,〈０．０１ｍｍ颗粒含量与土壤有效持水量呈显著指数相关,由此可见,土壤颗粒组成是影响土壤肥力的重要因素。     

红壤坡耕地不同抗旱措施对土壤养分的影响

通过在红壤坡耕地上营建不同抗旱措施,以顺坡耕作为对照,研究梯田、柱孔和坑穴3种抗旱措施对土壤养分的影响。结果表明:坑穴措施对土壤有机质、全氮和全磷的改良效果优于柱孔和梯田,而柱孔对土壤全钾的改良效果最好,与顺坡耕作相比,梯田没有提高土壤的全磷质量分数;坑穴改良碱解氮和速效磷的能力高于柱孔,而速效钾则相反,坡耕地改为梯田形式后,提高了有效磷质量分数,碱解氮和有效钾的质量分数却在降低。     

前期土壤含水量对坡面产流产沙特性影响的模拟试验(简报)

为了研究黄土区降雨前期土壤含水量对不同土壤坡面降雨入渗、产流和产沙特性的影响,采用室内降雨模拟试验方法,探讨了前期土壤含水量从风干土状态至近饱和条件下塿土和砂黄土坡面降雨入渗、产流产沙的特征。研究结果表明：在雨强（80 mm/h）和坡度(10°)较大情况下,前期土壤含水量对塿土坡面产流时刻、入渗和产流过程影响不明显;砂黄土坡面产流时刻受前期土壤含水量影响显著,随着前期土壤含水量的增大先延长后缩短,其极差值达到28.91 min;前期土壤含水量在风干土～10%和15%～25%两段范围内,砂黄土坡面入渗产流规律差异十分显著。基于土壤水分累积入渗过程特征,塿土前期含水量可分成“三区”,砂黄土则可分成“两区”;利用前期土壤含水量与坡面土壤流失量的二次多项式关系,分别确定出塿土和砂黄土坡面土壤流失量最少的前期含水量值为11.25%和12.74%,为黄土区坡地水土管理提供理论依据。     

降雨过程中碱性坡耕地土壤侵蚀的研究

坡地土壤侵蚀的治理是水土保持工作的主要任务之一。为了研究碱性坡耕地土壤在降雨过程中的入渗和侵蚀特性,该试验采用室内人工降雨模拟器方法对两种不同碱度的壤质黄土在不同坡度条件下的入渗和侵蚀进行了调查。试验土壤的可交换钠百分比(ESP)分别为2.8和52.0,土壤表面坡度为5%～25%。试验数据显示,在降雨过程中,土壤的入渗能力随ESP的减小或表面坡度的增大而增加,土壤的可侵蚀性随土壤ESP或表面坡度的增大而增加。两种ESP的土壤在各种表面坡度情况下的土壤累积侵蚀量随累积降雨量直线增加,并随土壤坡度的增大而增加。但当土壤坡度大于15%时,高ESP土壤的累积侵蚀量随土壤坡度的增加远大于低ESP土壤的增加。USLE经验公式较好地预测了低ESP土壤的坡度系数,但不能精确计算高ESP土壤的坡度系数。由于土壤细沟侵蚀的发生,WEPP模型低估了两种ESP壤在大坡度情况下的坡度系数。     

保水型有机肥对旱坡地香蕉的施用效应

试验结果表明，保水型有机职通过改良土壤结构，提高土壤的持水能力，在旱坡地形成适宜香蕉生长的良好的水分和养分供应环境，有利于肥料养分吸收和水分利用，从而促进香蕉的健壮生长，减轻水分胁迫的影响，并可节约灌溉水，与香蕉专用肥比较，增产13．9％，增收4425元／hm^2，节水25％。试验结果预示着保水型肥料在旱坡地香蕉生产中应用是一项有效的增产增收措施。     

不同植物篱系统对坡耕地农田径流污染物的去除效果

采用人工模拟实验,探讨了四种植物篱系统在不同坡度（5°、10°和20°）、不同污染物进水浓度（低、中、高）下对坡耕地农田径流污染物TN、TP、NH3-N、TOC、COD的去除效果。植物篱系统分别是红叶石楠+小叶女贞+黑麦草（T1）、红叶石楠+小叶女贞（T2）、小叶女贞+黑麦草（T3）、红叶石楠+黑麦草（T4）。结果表明：植物篱系统对污染物的去除率均随坡度的增加而下降,TP、NH3-N、COD尤为明显,当坡度由5°增加到20°时,TP的去除率由52.25%~76.75%降至33.68%~60.34%,NH3-N的去除率由36.84%~68.33%降至34.30%~45.46%,COD的去除率由13.26%~38.69%降至3.15%~26.74%。除NH3-N外,随污染物进水浓度的升高,植物篱对污染物的去除效果越明显,TP的去除率可由33.33%~60.11%升至57.06%~81.44%,TOC的去除率可由-0.84%~2.92%升至9.64%~17.69%, COD的去除率可由-14.75%~11.25%升至20.62%~42.33%。植物篱系统对TN、TP、NH3-N、TOC、COD的去除效果显著优于裸土（对照系统）,在不同坡度下去除率最高分别能由12.81%升至47.02%、34.29%升至76.75%、18.27%升至68.33%、-0.93%升至11.52%、2.31%升至38.69%,在不同污染物进水浓度下分别能由15.57%升至53.05%、37.93%升至81.44%、17.60%升至64.05%、2.92%升至17.69%、-33.40%升至11.25%。总体而言,植物篱系统平均去除效果依次为T1>T4>T3>T2,即红叶石楠+小叶女贞+黑麦草去除效果最佳,这与三种植物的地表覆盖率高、根系发达以及在功能上相互取长补短、协同固定污染物有关。     

薄层紫色土坡耕地胶体颗粒随地表径流及裂隙潜流迁移规律

为查明薄层紫色土坡耕地土-岩二元结构中胶体颗粒随地表径流和泥岩裂隙潜流迁移的规律,在2015年3场自然降雨事件中对1 500 m~2大型坡耕地径流场进行监测研究。结果表明:1)地表径流的产流方式主要受土壤前期水饱和度、降雨强度和历时影响;裂隙潜流则主要受降雨量控制,其峰值流量对降雨的响应滞后于地表径流30 min左右;坡中部和坡下部对地表径流、裂隙潜流的贡献明显高于坡上部。2)地表径流中胶体颗粒质量浓度数十倍于裂隙潜流,最高可达4 827 mg/L,单场降雨事件中地表径流胶体迁移总量可超过7 kg。3)地表径流和裂隙潜流中胶体迁移速度快于径流,胶体质量浓度峰值的出现早于径流量峰值;地表径流中的胶体颗粒质量浓度主要受土壤水饱和度和径流过程控制。该研究结果对于估算农田中胶体结合态污染物的迁移通量具有参考价值。     

丘红壤坡耕地苎麻与花生水土保持效果对比研究

通过径流小区试验,进行了苎麻与花生水土保持效果的对比试验,重点分析降雨量、作物覆盖度、叶面积指数等农艺性状及冠层截留量与地表径流量的关系。试验从4月份作物种植后开始测定,7月底作物收获结束。结果表明,无论是地表拦蓄径流量,还是泥沙侵蚀量,苎麻处理都优于花生处理;与花生处理相比,苎麻处理的冠层截留量提高了22.9%~908.3%(p<0.01),土壤入渗率增加了16.2%~157.7%;红壤坡耕地径流量与降雨量呈显著正相关,与覆盖度和叶面积指数呈显著对数或指数负相关。     

Impact of soil redistribution in a sloping landscape on carbon sequestration in Northeast China

Soil organic carbon (SOC) in eroded soil can be redistributed from upper slope positions and deposited and sequestered in depressional areas. However, the SOC lost from soil erosion is normally not considered when soil carbon budgets are derived and this could result in an overestimation of SOC loss from the agricultural areas. The impact of soil redistribution on the SOC budget of a sloping landscape in the Black soil region in Northeast China was studied using the presence of the ¹³⁷Cs tracer which has been deposited since 1954 and the fly‐ash tracer, which was deposited in 1903. Five landscape positions (summit, shoulder‐, back‐, foot‐ and toe‐slope) were selected and included in this study. The depths of ¹³⁷Cs and fly ash and the SOC content of the deposition layers were used to calculate the change in C content of the soil in the various landscape positions over the last century. We found that the most severe soil erosion occurred in soils in the shoulder‐slope position followed by the back‐slope and the summit positions. Soil deposition occurred in the toe‐slope position followed by the foot‐slope position. A total of 683 kg C was eroded from the summit, shoulder‐ and back‐slopes (in a 1 m wide strip) over the past 100 years and 418 kg C (about 61·2 per cent) was deposited in the low‐lying areas (foot‐ and toe‐slopes). Over half (61·5 per cent) of the deposition (257 kg SOC) occurred over the past 50 years. Most of the previously reported loss of C from the upper slope positions in the Black soils was in fact sequestered in the deposition areas in the landscape. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

东北黑土区典型坡面耕作侵蚀定量分析

东北黑土区水土流失主要集中在坡耕地,以往研究多关注水蚀而忽略了耕作侵蚀的存在。为印证并定量描述黑土耕作侵蚀,该文采用物理示踪法,测定了典型坡耕地耕作位移量及其分布格局。结果表明:铧式犁耕作后示踪剂沿耕作方向发生扩散,上坡耕作示踪剂集中分布在0~20 cm范围,而下坡耕作示踪剂集中分布在0~20和50~150 cm。一次耕作引起的耕作位移量为32.68~134.14 kg/m,耕作迁移系数234 kg/m。坡度是影响耕作位移的重要因素,二者呈显著的正相关关系,且对上坡耕作的影响大于下坡耕作。研究区耕作年侵蚀速率0.4~11.0 Mg/(hm2·a),凸起的坡背、坡肩处及坡度较大的位置侵蚀严重。虽然黑土区坡度较小,但由于耕作深度大,速度快,耕作侵蚀严重,应引起足够重视。     

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。