祁连山南麓植物根系改善土壤抗冲性研究

 对祁连山南麓相同土壤类型,相同立地条件,相同植被类型,相同林龄的样地进行对比,分析随着植物根系分布和数量差异,对土壤理化性质的影响,以及这种影响对提高土壤抗冲性的作用。结果表明,丰富的根系能够增加土壤有机质、水稳性团聚体含量,降低土壤容重,增加非毛管孔隙度,进而增强土壤疏松性和透水性,增强土壤下渗能力,增强土壤抗冲性。通过研究指出,为了防治青海省大通县水土流失,应该加强造林与管护。     

草类根系对土壤抗冲性的强化效应

本文以研究草本植物根系密度、根量及土壤抗冲性的剖面特征为基础,首次对不同土层深度根系的减沙效应及提高土壤抗冲性的有效范围进行了定量分析。结果表明,草类根系提高土壤抗冲性的作用与其在剖面中的分布状况的关系极为密切;20cm土层内,根系的减沙效应不受坡度及雨强的影响,减沙效应系数平均在0.82以上。20cm以下土层根系的减沙效应明显降低。根据对不同坡度及雨强下根系提高土壤抗冲性的效应曲线及减沙效应的综合分析,确定出在坡度≤30°、雨强≤4.0mm/min条件下,草类根系密度超过166根/100cm²时对增进土壤抵抗径流冲剧有极其明显的作用,其根系的有效深度下限值为30cm。     

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。     

水库消落带典型草本植物根系对土壤抗冲性能的影响

为明确水库消落带典型草本植物根系对土壤抵抗径流侵蚀性能的影响,以裸地为对照,通过原状土冲刷试验研究了狗牙根、扁穗牛鞭草和苍耳3种草地0—20cm土层的土壤抗冲性能,并探讨了不同草本植物的根系特征及其对土壤抗冲性能的影响。结果表明:(1)3种草本植物根系均集中分布在0—10cm土层,扁穗牛鞭草的根重密度、根长密度、根表面积密度和根体积密度均显著高于狗牙根和苍耳(P<0.05)。(2)冲刷过程中各土样的径流含沙量均是先急剧降低后趋于稳定,放水冲刷0~3min含沙量较高且快速降低,3~6min缓慢降低,6~10min趋于平稳。与对照相比,不同草地在10min冲刷过程中均可有效减少径流含沙量,其中0—10cm土层的径流含沙量大小表现为对照>狗牙根>苍耳>扁穗牛鞭草,10—20cm土层则表现为对照>狗牙根>扁穗牛鞭草>苍耳。(3)冲刷过程中各土样的土壤抗冲指数均为先缓慢增大后迅速增大,抗冲指数在0~3min内较小且缓慢增大,3~6min时逐渐增大,6min后迅速增大。与对照相比,不同草本植物根系均可有效增加土壤抗冲指数,其中各草地0—10cm土层的抗冲指数与对照相比有显著差异,扁穗牛鞭草草地土壤抗冲指数最大,是对照的2.15倍,其次为苍耳、狗牙根草地,分别为对照的1.60,1.43倍;10—20cm土层扁穗牛鞭草和苍耳草地的土壤抗冲指数与对照相比仍具有显著差异,而狗牙根草地则差异不显著。(4)草本植物根系对土壤抗冲性能的增强效应主要发生在0—10cm土层,扁穗牛鞭草根系对土壤抗冲性能的增强效应最大,其次是苍耳,狗牙根最小。土壤抗冲性能的提高与根系分布、形态指标等密切相关,D≤1.5mm径级根系根表面积密度和根体积密度是影响土壤抗冲指数的关键因子。     

黄土区大型排土场植被根系的抗蚀抗冲性研究

选取黄土区大型排土场不同复垦年限的植被为研究对象,分析了陡坡地(36~°42°)3种典型乔灌草植被根系的剖面分布特征及不同复垦年限(1~14年)不同复垦模式植被根系对土壤抗蚀抗冲性的影响。结果表明,与原地貌土壤剖面根系分布不同的是,排土场乔灌草的根系分布(Φ≤1 mm)从10 cm土层开始,随着土层深度的增加,呈现出幂函数减少的趋势;干土层出现的深度依次为刺槐林地>草地>柠条林地;不同复垦年限不同复垦模式(1~14年)55个样点的统计分析表明,土壤的抗蚀性指标和抗冲性指标都与根系密度在极显著水平上呈直线关系。     

植物根系对露天矿排土场边坡抗冲性的影响

以阜新海州露天矿排土场为例,采用野外定位观测、取样与室内实验分析相结合的方法,研究植物根系对排土场边坡抗冲性影响。结果表明:植物根系在减小排土场边坡土壤的冲刷、增强土壤的抗冲性方面起着非常重要的作用。土壤抗冲性的强弱与植物根系的分布、盘绕及固结状况密切相关。与石砾质边坡相比,岩土混合边坡和土质边坡是水土流失的多发地带,要尽快通过植被恢复加以治理。     

北京石质山区不同水土保持措施对土壤物理性质及抗冲性的影响——以房山区蒲洼小流域为例

为评价北京山区多年来小流域综合治理的水土保持效果,也为以后小流域治理和植被重建提供理论支撑,以房山区蒲洼小流域为研究地,采用典型样地调查、野外抗冲性实验和室内样品处理的方法,对比分析不同水土保持措施的土壤物理性质、土壤质地和抗冲性.结果表明:随着土层加深,各类措施下土壤密度均呈现增大趋势,总孔隙度和毛管孔隙度呈现减小趋势,而非毛管孔隙度没有明显规律.不同水土保持措施下,土壤密度、总孔隙度和毛管孔隙度均有改善(侧柏林除外),改善程度由好到差依次为:辽东栎次生林＞油松落叶松混交林＞石坎梯田＞油松林＞落叶松林＞灌丛;各类措施下土壤颗粒均以细、中粉粒为最多,分形维数显示各类水保措施土壤通透性均较为良好;相比荒地,各类措施下土壤冲刷量显著减小,径流时间延长,冲刷量依次为油松落叶松混交林(0.82 kg/cm3)＜侧柏林(1.14 kg/cm3)＜落叶松林(1.30 kg/cm3)＜辽东栎次生林(3.91 kg/cm3)＜油松林(5.96 kg/cm3)＜荆条灌丛(10.88 kg/cm3),延缓径流冲刷时间由大到小依次为:辽东栎次生林(55.65 s/m)＞油松落叶松混交林(46.82 s/m)＞落叶松(28.19 s/m)＞荆条灌丛(22.39s/m)＞侧柏林(17.48 s/m)＞油松林(16.94 s/m).土壤抗冲性与细、中粉粒体积分数(正相关)、非毛管孔隙度呈显著(负相关)关系最为密切,由此推出大根径的根系穿插形成的非毛管孔隙对土壤抗冲性是负效应.综上,油松落叶松林混交林提升土壤蓄水持水性能、土壤抗冲性均显示出很大的优势;石坎梯田效果也较好,是小流域治理应首先考虑的2类措施.     

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。     

根系与土体接触面相互作用特性试验

 为探索根系与土体间相互作用的特性,基于库仑理论,采用直接剪切的方法,对油松根系和刺槐根系与黄土在不同含水量、土壤密度条件下进行不同法向荷载作用下的剪切试验,得出了油松根系和刺槐根系与黄土之间的剪切特性,刺槐根系与黄土间的摩擦阻力大于油松,并讨论了法向应力、树木根系种类、土壤密度及含水量对接触界面剪切特性的影响。     

固化土集流面无侧限抗压强度影响因素研究

该文采用无侧限抗压强度作为反映指标,对影响固化土强度的剂量、龄期、密度、含水率、凝结时间和养护环境等主要因素进行研究,提出增强土壤固化剂集流面强度的措施。研究结果表明：固化剂集流面的剂量选择12％左右,养护龄期需要7 d以上,压实度控制在0.94以上。在同一密度下含水率为最优含水率的(80±5)%范围内时,固化土的强度达到最大。在混合料拌和好12 h内尽快完成施工。施工结束后,应立刻进行覆盖防蒸发处理,24 h后方可进行洒水或浸水养护。温度和湿度越高越有利于固化剂集流面强度的增长和外观的平整。     

土壤含水率与干密度对油松根-土界面摩擦性能的影响

为研究土壤物理特性对植物根系固土性能的影响,通过对油松单根施加拔出荷载进行直接拉拔实验,分析土壤含水率与干密度对拔出过程中根-土界面摩擦性能的影响。结果表明：单根拉拔实验中根系有被拔出和被拉断2种破坏模式：根-土最大摩擦力与根系直径有明显的线性相关关系,通过建立单根简化模型分析根-土间的摩擦情况,证明与实验结论一致;且根系直径在一定范围内时,根-土的最大摩擦力随土壤含水率的升高先增大后减小,而随土体干密度的升高单调增大。     

地下滴灌夏玉米的初步试验研究

通过观测地下滴灌夏玉米全生育期不同生长阶段的土壤水分、根系的生长发育状况及其生物量、产量等,研究分析了地下滴灌不同的土壤水分处理条件下的土壤水分运移与分布规律,以及其对夏玉米的根系、产量和生物量的影响关系,建立了根系吸水模型,并研究其节水机理。阶段试验结果表明：地下滴灌可以高效地控制灌溉用水量,对作物的根系、产量及生物量产生直接影响;有可能通过土壤水分调控来影响作物能量的协调、平衡关系,达到最优根冠比,合理提高水的利用率和利用效率。     

闽南农业小流域土壤反硝化作用研究

土壤反硝化是流域土壤氮损失的重要途径之一。利用乙炔抑制培养法对五川流域内表层土壤的反硝化进行测定,研究发现,闽南农业小流域土壤具有较强的反硝化作用强度,在种植季节土壤平均反硝化作用强度为N 0.1 kg/(hm2.d),最高达到N 0.6 kg/(hm2.d),其中蔬菜地反硝化作用强于其他土地利用类型。反硝化作用同土壤的含水量、温度以及NO3-含量都存在有正相关关系,温度是流域土壤反硝化作用的最主要影响因子。五川流域土壤经由反硝化作用氮损失量占流域施肥量的16%,稍高于国内其他地区。     

Modelling soil erosion and sediment yield at a catchment scale: the case of Masinga catchment,Kenya

Development of improved soil erosion and sediment yield prediction technology is required to provide catchment stakeholders with the tools they need to evaluate the impact of various management strategies on soil loss and sediment yield in order to plan for the optimal use of the land. In this paper, a newly developed approach is presented to predict the sources of sediment reaching the stream network within Masinga, a large‐scale rural catchment in Kenya. The study applies the revised universal soil loss equation (RUSLE) and a developed hillslope sediment delivery distributed (HSDD) model embedded in a geographical information system (GIS). The HSDD model estimates the sediment delivery ratio (SDR) on a cell‐by‐cell basis using the concept of runoff travel time as a function of catchment characteristics. The model performance was verified by comparing predicted and measured plot runoff and sediment yield. The results show a fairly good relationship between predicted and measured sediment yield (R²=0·82). The predicted results show that the developed modelling approach can be used as a major tool to estimate spatial soil erosion and sediment yield at a catchment scale. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.