元谋干热河谷植被恢复对土壤酶活性的影响特征

选取5种植被恢复模式,研究了不同模式对土壤酶活性的影响以及土壤肥力与土壤酶活性的关系。结果表明,植被恢复后土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性相比光板地都有明显提高,顺序依次为酸角〉小桐子〉印楝;同种植被的土壤酶活性表现出根际大于非根际的特性;不同的植被恢复模式和种植方式对酶活性都有较大的影响,等高垄沟模式具有较好的保土保肥能力,创造了良好的微生物环境,增强了土壤酶活性;植被恢复模式下酶活性与土壤肥力之间的关系密切,特别是有机质、全氮与土壤蔗糖酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶的相关性较好。因此,用土壤酶活性来评价植被恢复的效果是可靠的。     

干热河谷冲沟发育区不同层位土体抗冲性研究

[目的]对干热河谷冲沟发育区不同层位土体抗冲性进行比较研究,为冲沟侵蚀治理措施制定提供科学依据。[方法]通过原状土槽冲刷法进行试验研究。[结果](1)各层土体抗冲性均随冲刷时间呈幂函数增大(除第Ⅳ,Ⅴ层土体因裂隙的存在而在冲刷前期表现为抗冲性能随冲刷时间呈线性增加外);(2)不同层位土体初始抗冲性差异显著,依次为:Ⅰ层Ⅱ层Ⅵ层Ⅲ层,Ⅳ层Ⅴ层。[结论]研究区各层位土体抗冲性在存在差异,总体上表现为随土层深度的增加呈旋回式减小。     

干热河谷不同活跃程度冲沟沟床土体抗冲性差异

为探明极端气候条件下干热河谷不同活跃程度冲沟沟床的抗侵蚀性能,选取活跃冲沟、较活跃冲沟和稳定冲沟三类沟床表层土体,设置0,50%和100%3个不同初始含水率的处理,进行原状土水槽冲刷试验。结果表明,不同活跃程度冲沟沟床的土体抗冲性有所差别,其土体抗冲性在不同初始含水率条件下均表现为活跃冲沟较活跃冲沟稳定冲沟。初始含水率对冲沟土体抗冲性影响较大,随初始含水率的增加,三类活跃程度冲沟沟床的径流产沙量逐步降低,其土体抗冲性均表现为初始含水率0的土体抗冲性最弱,初始含水率50%的土体抗冲性次之,初始含水率为100%的土体抗冲性最强。土体容重、粘粒含量在不同初始含水率条件下均是影响三类冲沟沟床土体抗冲性的关键因子。     

干热河谷区耕作侵蚀作用下坡面水力侵蚀特性

为了研究耕作侵蚀对坡面水动力学特性的影响,选择金沙江干热河谷地区的坡耕地作为研究对象,采用放水冲刷的试验方法,探讨耕作侵蚀影响侵蚀区土层厚度和作为侵蚀物源传输纽带这2种耕作侵蚀形式作用下坡面水动力参数的变化与分布规律,并分析坡面水动力参数与坡面产流和土壤剥离速率之间的关系。结果表明:耕作侵蚀区不同耕作侵蚀强度处理中,随着耕作侵蚀强度的增大,坡面产流速率和土壤剥离速率均呈现增大趋势;0~35年耕作侵蚀强度处理下坡面水流流态主要表现为紊状缓流,耕作侵蚀强度达到40年时则为紊状急流;阻力系数呈现随耕作侵蚀强度增大而减小的趋势,剪切力则呈增大的趋势。在耕作沉积区不同耕作位移处理中,随着耕作位移量的增大,坡面产流速率呈减小趋势,而土壤剥离速率呈增大趋势;0,12 kg/m的耕作位移处理下坡面水流流态主要表现为紊状急流,当耕作位移量达到21 kg/m,即下坡部位的细沟因土壤耕作位移被完全填充时,水流流态则为紊状缓流;随着耕作位移量的增大,阻力系数表现为增大趋势,剪切力则呈减小趋势。将坡面产流速率、土壤剥离速率与水动力参数进行相关性分析后,发现雷诺数能够较好的描述耕作侵蚀作用下坡面水力侵蚀状态。研究结果为干热河谷区坡耕地土壤侵蚀机理及治理方法提供了科学依据。     

干湿交替对干热河谷冲沟发育区不同土壤崩解性的影响

通过选取干热河谷区典型发育的3种原位土壤(燥红土、变性土和新积土)剖面平台,采用"浇水—曝晒"循环的方法模拟研究区干湿交替的气候条件,设置0,1,3,5次干湿交替频度,以探明不同干湿交替处理对干热河谷冲沟发育区3种典型土壤的崩解性差异及其影响因素。结果表明:(1)3种土壤的崩解过程有所差异,燥红土崩解速度较慢,崩解持续时间短,崩解残留土较多;变性土崩解速度极慢,崩解持续时间长,崩解残留土量最多;新积土崩解过程迅速,土壤崩解速度极快,几乎无残留土量。(2)3种土壤的崩解性差异明显,最大崩解指数从大到小依次为新积土(97.56%)变性土(38.67%)燥红土(12.92%);平均崩解速率表现出相似结果。(3)干湿交替对3种土壤崩解性均有一定增强作用,对燥红土和变性土崩解性增强作用主要表现为提高其最大崩解指数和增大其崩解速率2个方面,而对新积土崩解性的影响则主要表现为缩短其崩解完成所需时间。研究结果从干湿交替的角度为冲沟土壤的崩解性研究提供一定的理论参考,为认知该区水土作用过程及开展水土保持工作奠定理论基础。     

元谋干热河谷植被恢复中水平阶整地对土壤蒸发的影响

对元谋干热河谷植被恢复中水平阶改造后的水平阶面和阶间草坡与自然草坡土壤蒸发的研究结果表明:(1)整地初期,水平阶面、阶间草坡和自然草坡土壤蒸发季节变化和日变化规律一致,但同时段内三者的土壤蒸发量存在差异,表现为水平阶面>自然草坡>阶间草坡。(2)不同地类的土壤蒸发量为桉树林坡面>自然草坡>阶间草坡。(3)水平阶面、阶间草坡和自然坡面的土壤蒸发量均随土壤含水率的增大而增大,随土壤含水率的减小而减小。(4)不同坡位间的土壤蒸发没有显著差异。(5)干热河谷典型的干热气候致使自由水面蒸发量是饱和土壤蒸发量3.35倍。     

金沙江干热河谷冲沟区优先流影响下的土壤力学特性

为探究金沙江干热河谷冲沟区优先流与土壤力学的相关机理,揭示优先流影响下土壤抗剪强度特征规律,丰富干热河谷冲沟发育区沟侵蚀机理,为该地区进一步开展沟蚀治理提供理论依据。在典型冲沟发育区选择完整冲沟为研究对象,基于染色示踪、土壤理化、原状土直剪试验,利用RDA等统计方法分析优先流与土壤力学指标间的相关性,明晰优先流和抗剪强度的关系。结果表明：(1)由于冲沟发育使冲沟内由集水区到沟底优先流发育程度逐渐降低。土壤含水率、容重、总孔隙度、有机质含量均呈优先流区大于基质流区,机械组成分形维数整体上基质流区(2.680～2.874)大于优先流区(2.746～2.893)。(2)冲沟区优先流通过影响土壤黏聚力和内摩擦角进而对抗剪强度产生影响,一定程度上会降低土体抗剪强度。集水区、沟头抗剪强度大于沟床和沟底。优先流区黏聚力(1.24～2.65 kPa)小于基质流区黏聚力(1.91～4.27 kPa),优先流区内摩擦角(19.52°～22.47°)略大于基质流区内摩擦角(17.68°～22.35°),优先流区抗剪强度(36.66～43.68 kPa)整体小于基质流区抗剪强度(38.74～47.32 kPa...     

不同土地利用方式对干热河谷地区土壤可蚀性的影响

以四川宁南县金沙江下游的河谷地带为研究区域,选择相同海拔下7种主要的土地利用方式为研究对象,通过室内测试分析,并运用统计和相关分析等方法,研究不同土地利用方式下的土壤可蚀性变异特征。结果表明：在干热河谷区,天然植被水桐树林破坏改为其它土地利用方式后,土壤有机质、全氮、全磷和碱解氮含量显著降低,速效磷和容重没有显著变化,速效钾有一定程度升高,不同利用方式对其影响作用不同,但总体来说改造为合欢林和撂荒草地对土壤理化属性的影响相对较少。相对于天然水桐林,其它土地利用方式土壤可蚀性明显增加,其大小依次为：花椒地〈撂荒地〈草地〈新银合欢地〈桑地〈甘蔗地。相比较而言,无论是天然林地还是人工经济林地,其土壤可蚀性都处于较低的水平;受人为活动影响强烈的农业用地,其土壤可蚀性水平一般较高。说明该地区农业耕作措施可导致土壤对侵蚀营力分离和搬运作用敏感性增强,抗蚀性能较低,更加容易遭受侵蚀,因此在金沙江干热河谷区,从水土保持角度出发,应该尽可能地减少人为活动对土地的干扰,提高土地抵抗侵蚀的能力。     

元谋干热河谷沟蚀地区植被恢复对土壤养分和酶活性的影响

为了解元谋干热河谷沟蚀地带植被恢复初期土壤养分含量及土壤酶活性的变化,在植被恢复区与未恢复区(裸地)设置样方,对土壤养分含量和酶活性进行了研究。结果表明:(1)植被恢复前后,土壤理化性质与土壤酶活性差异显著,恢复区的土壤碳(C)、氮(N)含量和土壤酸性磷酸酶(AP)、β-D-葡糖苷酶(BG)、β-1,4-N-乙酰氨基葡糖苷酶(NAG)、脲酶(URE)活性显著高于未恢复区(侵蚀裸地);但单位C含量下的土壤酶活性变化不显著,表明土壤C积累是土壤酶活性变化的关键影响因子。(2)土壤酶活性化学计量特征变化显著。相比于未恢复区,恢复区的土壤C:N酶活性比(BG∶NAG)显著下降,N∶P酶活性比(NAG∶AP)显著增加,说明N元素限制增大、C元素限制缓解,P元素不是主要限制因子。(3)土壤酶活性与土壤碳氮含量显著相关。土壤酶活性、NAG∶AP与土壤TN、TC、TP及C∶N、C∶P和N∶P呈显著正相关,而BG∶NAG则与这些因素呈显著负相关,表明养分含量变化是引起植被恢复前后土壤酶活性及其化学计量特征变化的主导因子。     

元谋干热河谷区退化坡地土壤裂缝形态发育的影响因子

土壤开裂影响土体内水分散失、溶质运移及土体结构,是元谋干热河谷坡地退化的一个重要过程及特征。该文通过对元谋干热河谷退化坡地典型土壤裂缝样方的实地调查及数据的室内分析,系统分析了土壤理化属性对裂缝发育程度的影响。研究结果表明:1)土壤裂缝发育程度与土壤黏粒含量、土壤胀缩度、土壤容重呈正相关,与土壤有机质含量、土壤总孔隙度呈较弱的负相关;2)土壤裂缝发育程度的首要影响因子是土壤结构性因子(土壤容重、总孔隙度和黏粒含量),其次为土壤胀缩度,然后是土壤有机质。该研究可为进一步研究土壤开裂导致的土地退化过程奠定基础,为制定开裂土体的改良措施提供参考。     

元谋干热河谷山地植被修复区土壤种子库研究

 为了解干热河谷不同植被修复方法的土壤种子库的变化模式,采用对不同处理地段(包括水平阶间坡面、自然坡面、沟底)和对照(放牧地)的土壤种子库组成、大小进行比较研究的方法,研究元谋干热河谷山地植被修复区的土壤种子库。结果表明:1)植被修复区土壤种子库密度、丰富度均大于对照区;2)修复区内第2年土壤种子库密度、丰富度均大于第1年;3)水平阶间坡面和各类型间的土壤种子库密度差异显著;4)种子库中草本植物占很大比例;5)孔颖草和扭黄茅是种子库2大优势种。研究项目所采取植被修复措施在很大程度上改善土壤种子库的数量结构和物种组成。     

土壤理化及力学性质对干热河谷台地边坡沟蚀发育的影响

金沙江干热河谷土地整理台地边坡沟蚀发育严重,水土流失强烈,高投入的土地整理工程效益难以发挥,严重威胁着该区的生态安全和社会经济发展。为查明干热河谷土地整理台地边坡沟蚀发育关键影响因子、防治台地边坡沟蚀发育,该研究采用野外实地测量法和实验室测定的方法,研究了干热河谷土地整理台地边坡的沟蚀发育形态特征,系统分析了土壤理化性质和力学性质对台地边坡沟蚀发育形态特征的影响。结果表明:1)非毛管孔隙度是影响台地边坡沟蚀发育形态特征的主要指标,但非毛管孔隙度对台地边坡沟蚀发育宽度、深度、截面积、密度以及割裂度的影响形式和影响程度有较大差异。2)抗剪强度仅对台地边坡沟道深度和截面积影响显著,而对沟道宽度、密度和割裂度的影响甚微。3)分散率对台地边坡沟道宽度和割裂度的影响较为明显,对沟道深度、截面积和密度无显著影响。4)沟道宽度和密度均主要受非毛管孔隙度控制,割裂度受分散率的影响最大,但沟道深度和沟道截面积受土壤性质的影响相对较弱。     

干热河谷区6种典型林型土壤改良效应评价

采用野外调查和室内分析相结合的方法,测定巧家县境内干热河谷区6种典型林型(华山松+马桑+黑麦草、华山松+兴安落叶松、核桃、华山松、花椒、桑树)林地和对照(农田)的主要理化性质,并利用隶属函数评价法,评价6种林型的土壤改良效应,旨在为退耕还林筛选理想的林型提供科学依据和实践参考.研究结果表明:1)退耕后,不同林型林地土壤物理结构得到不同程度改善,土壤养分状况进一步好转,土壤密度、土壤含水量、有机质质量分数、土壤全量养分和速效养分的质量分数均表现为乔灌草混交林＞乔木混交林＞纯林;2)不同林型土壤改良效应综合评价结果为华山松+马桑+黑麦草＞华山松+兴安落叶松＞华山松＞农田＞桑树＞核桃＞花椒,华山松+马桑+黑麦草乔灌草混交模式土壤改良综合效应最佳,其次是华山松+兴安落叶松:在不同树种的纯林之间,华山松土壤改良效应综合评价最高,核桃和桑树土壤改良效应综合评价相当,花椒最差.可见,华山松+马桑+黑麦草乔灌草混交是当地土壤改良的理想模式,适宜大力推广.     

基于流变学法研究容重和含水率对土壤结构力学稳定性的影响

土壤结构力学稳定性不仅与土壤质量和肥力密切相关,而且还与农业器具设计和农业水土工程建设紧密联系。该研究以黄土高原广泛分布的塿土和黄绵土为研究对象,采用振幅扫描试验模拟振荡荷载过程,研究土壤容重和含水率对土壤结构力学稳定性的影响。结果表明：1）随土壤容重的增加,土粒间接触点增多,使得剪切强度参数：线性黏弹区的剪切应力和储能模量均增加,土壤结构强度增强;黄绵土屈服点的剪切应变和塿土的积分z随容重增加先增大后降低,表明土壤颗粒存在一个最稳定的排列组合方式。同时,剪切强度参数对土壤容重的响应更为敏感。2）随含水率的增加,土壤颗粒间黏聚力和摩擦力降低,剪切强度参数：线性黏弹区的剪切应力、屈服点的剪切应力、最大剪切应力均降低,土壤结构强度降低;当剪切应变在线性黏弹区时,塿土的弹性随含水率的增加而增加,而较大的剪切应变下的塿土的弹性和黄绵土总的弹性随含水率增加均降低。3）对比2种土壤,因塿土的黏粒、有机质、阳离子交换量、比表面积等较高,增加了土粒间的胶结强度,使得塿土的弹性和剪切强度较高,而黄绵土结构更具脆性。该研究结果表明基于流变仪中的振幅扫描测试所获取的流变学参数能够定量表征土壤细观结构力学稳定性,为进一步深入认识土壤微观力学特性提供了丰富的评价参数。     

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.     

攀枝花干热河谷区环境对水分的影响

以"水分"为核心,通过对区域气候、土壤水源涵养功能、植物的耗水特点和土壤水分动态4方面的分析,提出攀枝花干热河谷植被恢复的一些关键技术.得出:1)旱季水热的非同步性是植被恢复困难的所在;坡向导致的微气候差异是干热河谷阴坡、阳坡植被分异的主要原因.2)攀枝花干热河谷地段粗骨性红壤土层浅薄,蓄水能力较弱,土壤层饱和蓄水量和稳渗率分别为3.8～5.0 mm/cmm土层、0.77～4.72 mm/min),土壤有效水约为饱和蓄水量的50%.3)该土壤母质因其特殊性,仍有较强的蓄水能力,饱和蓄水量(1.8～2.8mm/cm土层)和人渗率(0.13～0.26 mm/min)虽低于土壤层,但其有效蓄水量却与土壤层相近.4)深层土壤,特别是母质层水分数量对维持植物旱季生存有着重要的意义.因此,增加土层厚度、提高土壤,特别是母质层的入渗能力是该类土壤植被恢复的关键技术措施.5)不同植物旱季日均耗水量差异较大,树种的合理配置与否直接影响植被恢复成效.目前该区营造的麻疯树、番麻、构树、加纳比松、车桑子和台湾相思均具有较强的耐早能力.     

豆禾牧草茎秆的力学特性试验

为了应用力学性能指标对豆禾牧草茎杆进行评价,以多年生豆科牧草紫花苜蓿、绿宝石小冠花和禾本科牧草扁穗冰草、无芒雀麦4个品种刈割期茎秆为试验对象,在500 N微机控制电子万能试验机上进行拉伸和剪切试验,测得4个品种拉伸和剪切（砍切、斜切和滑切）的最大载荷、应力、应变和弹性模量等力学指标。用统计软件对牧草茎秆力学特性进行相关性分析。结果表明：豆禾牧草的抗拉强度与其直径之间呈幂函数负相关关系;刈割期茎秆外径差异不大,豆科略大于禾本科牧草,但禾本科牧草抗拉强度是豆禾牧草的3～4倍;茎秆抗剪切强度均随直径增大有减小的趋势;加载速度为100 mm/min时,砍切的切割阻力最大,斜切的切割阻力比砍切低30%～40%;当滑切角为30°时,滑切阻力比砍切阻力降低50%～60%。试验结果为设计牧草收获机、打捆机及深加工等机具提供了理论依据。     

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。     

冻融状态和初始含水率对土壤力学性能的影响

冻融状态影响土壤的抗剪强度从而威胁季节性冻土地区的工程安全、边坡稳定以及土壤流失。通过直剪试验测定了不同冻融状态和初始含水率对青藏地区（S1）和北京地区（S2）土体抗剪强度的影响。结果显示,2种土在未冻和已融状态下的抗剪强度相似,且均随着土含水率的增加而减小,但S1土抗剪强度比S2土大7.5%～9.7%;在冻融状态下,S1土抗剪强度随着土含水率的增加而增大,而S2土则随之减小。S1冻融土抗剪强度在低含水率（≤13.5%）时小于未冻土和已融土,而在高含水率（≥24.5%）时则反之;S2冻融土抗剪强度小于未冻土和已融土。在冻融状态下2种测试土的内摩擦角显著小于未冻土和已融土,而黏聚力整体上则大于未冻土和已融土。与未冻土或已融土相比,2种土在冻融状态下的强度相对较低,宜作为季节性冻土地区工程设计以及土壤流失防治的基本状态。