我国南方工程边坡土壤生态修复技术创新的认知与实践

我国高速公路、高速铁路和城镇化建设的快速发展,促进了我国工程边坡生态修复技术的创新。现中国边坡生态修复技术成果,随同动车装备和筑路技术,形成了我国高速道路建设举世瞩目的三大技术进步,已成为我国"一带一路"战略重大支撑技术体系。我国"两高"建设是以牺牲土壤生态环境为代价的,产生了大量的创伤裸露边坡,生态修复及安全防护问题非常突出。本文就路域边坡土壤破坏特征、土壤生态修复本质、工程边坡林草种选择、V型槽种植带、喷混基材配置、机械化施工等几个重大技术问题的思考与技术创新途径进行了探讨,并提出了利用路域边坡土地资源发展林草种子产业的引领技术。     

高速公路关庙休息站边坡保护工程之效果

台湾第二高速公路南部路段之地理位置为横跨台南、高雄、屏东三县,沿线通过地质复杂的泥岩、砂岩及砾石层等地质区,经常导致土壤冲蚀、边坡崩塌且有危及行车安全与公路景观。针对其中关庙休息站周边边坡所实施之水土保持处理措施进行调查与评估,探讨不同边坡保护工程之处理情况下,对当地之植被复育、土壤物性与边坡稳定性等影响。研究结果得知,南二高关庙休息站周边道路边坡均属于泥岩地区,初期所构筑的边坡过陡,植生不易,调查发现铺设植生网地区较容易导致土壤硬度偏高、植物生长情形不佳、冲蚀量增加,而水泥型框工法则有较佳的边坡保护效果     

山体土壤水分布特征及其影响因素——以东江流域为例

土壤水是流域水文及生态环境的重要因素,研究流域山体土壤水分布规律对防治土壤侵蚀、控制水土流失、恢复生态环境具有重要意义。选取广东省东江流域内具有不同覆被、地形、土壤特征的典型山体,利用TDR测定山体不同位置的土壤含水率,分析土壤水的空间分布规律及其影响因素。结果表明,山体不同坡位至上而下、所覆土壤垂向由上到下土壤粘性增加,土壤持水能力增强。地形及地表覆被变化是影响东江流域土壤水分分布的重要因素,植被覆盖稀少的山坡,土壤水分分布主要取决于山坡地形变化,呈现由山体上部向下部逐渐增加,随坡度的增加而减小;有植被覆盖的山体取决于植被覆盖程度,植被覆盖程度高的山坡表层土壤含水率大。研究成果为流域水土流失治理及生态环境保护提供重要参考依据。     

高速公路生态护坡技术的水土保持效应研究

对高速公路生态护坡工程开展试验观测。研究探讨生态护坡技术的水土保持效应。结果表明，在高速公路高陡边坡上采用生态护坡技术建植草本植被。在短期内可完全覆盖坡面，水土保持效果显著，可抑制边坡侵蚀的发育，有效控制坡面沟蚀的发生，在中雨到暴雨的情况下，边坡径流系数在15．97％以下，土壤流失量极小。生态护坡技术的水土保持机理主要与草本植被对降雨的截留、雨滴能量的削减、坡面径流的抑制、根系的锚固与加筋作用，以及生态护坡技术本身的工艺特性有关。     

库区坡面植被水土保持生态建设模式

通过对坡面产沙、植被水土保持机理以及库区坡面植被水土保持生态建设模式的研究,结果表明:减小水流拖拽力、水流上举力以及增大土壤的黏聚力都有利于水土保持;植被冠层及枝干的水土保持作用主要体现在植被冠层的水分截留、削弱降雨的溅蚀功能以及抑制地表径流等几个方面;而根系的水土保持作用主要体现在菌根及分泌物能降低土层重度、增加土层的黏聚力,根系能增加土体的有效孔隙度、改善土体的渗透性能。库区坡面有效的水土保持栽植模式应该是:在坡顶,以封山育林为主;在坡面,应垄沟结合,辅以坡改梯等配套工程措施,种植附加值较高的经济作物。     

Restoration of Gypsicolous Vegetation on Quarry Slopes: Guidance for Hydroseeding under Contrasting Inclination and Aspect

The establishment of gypsicolous vegetation of high conservation value on land impacted by quarrying requires restoration measures to overcome constraints imposed by the new landforms created in the process. The aim of this study was to assess the suitability of three standard hydroseeding methods to restore gypsicolous vegetation on quarry spoil slopes under a dry Mediterranean climate. The treatments were as follows: paper cellulose mulch, paper cellulose mulch + organic blanket, and wood fibre mulch, compared against a control. These treatments were tested on two slopes (10–15% vs 60–65%) and two contrasting aspects (north vs south). We evaluated the cover of all plant species 2·8 years after treatment, assessing both target gypsicolous species and non‐target species. Our results showed strong compositional and cover differences between hydroseeded and control plots. Control plots had a low cover of target species with a vegetation composed of early‐successional species that had the potential to hinder target species establishment over time. All hydroseeding treatments improved target vegetation cover, with wood fibre performing best in most situations studied here, alternatives being the cheaper but less effective paper mulch on shallow slopes, or the more expensive paper mulch + blanket on steep slopes in case of high erosion risk. Shallow and southern‐steep slopes were more suitable for the recovery of gypsum vegetation by hydroseeding, compared to northern‐steep slopes where non‐target species developed more readily outcompeting target species. These results will help to guide management decisions to restore gypsicolous vegetation by hydroseeding in disturbed gypsum habitats. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

高寒矿区排土场不同坡向植被和土壤特征研究

针对高寒矿区排土场人工植被恢复问题,选取青海江仓矿区南北2个排土场的4个坡面(南坡、北坡、东南坡与东坡)为研究对象,进行了不同坡向立地条件下植被与土壤的调查分析。结果显示:除幼苗高度外,不同坡向植被高度、盖度、地上生物量、生殖枝数量具有显著差异(P<0.05),东南坡与南坡(阳坡)长势较好。土壤全氮、有效磷含量及pH在不同坡向差异不显著(P>0.05),土壤全磷、碱解氮、速效钾、有机质、含水量在不同坡向具有显著差异(P<0.05)。北坡土壤有机质含量比其他3个坡面平均高出127.95 g/kg(P<0.05),土壤含水量在北坡与东坡(阴坡)显著高于南坡与东南坡(P<0.05)。土壤细菌与放线菌数量在东南坡显著高于其他3个坡面(P<0.05)。利用随机森林方法得出,土壤细菌数量、含水量、碱解氮含量、全磷含量、有机质含量及植被高度是影响露天煤矿排土场不同坡向立地条件下植被与土壤特性的主要因子。因此,为减小矿区排土场复绿过程中坡向不同带来的影响,在人工建植初期应加大东坡与北坡(阴坡)的种子播量,适时追施氮肥,并选择加厚无纺布(>50 g/m^...     

不同种植模式下地表径流污染的空间分布特征

对重庆市渝北区鸽子沟小流域7种不同种植模式径流小区的雨后径流进行了水样分析,结果表明:与治理前相比,整个集雨区的径流污染治理程度以中、下坡植被覆盖度较高的复合种植模式径流小区总体治理效果最为显著,中坡为单一种植模式,下坡为植被覆盖度较低的复合种植模式径流小区总体治理效果最差。下坡为新栽柑橘的复合种植模式径流小区Cd含量最高,中坡为单一种植模式,下坡为植被覆盖度较低的复合种植模式径流小区Pb含量最高。径流污染程度最小的是中、下坡植被覆盖度较高的复合种植模式径流小区,径流污染程度最大的是下坡为新栽柑橘的复合种植模式径流小区。径流中TN,Cd,TP,Pb含量和泥沙有显著相关关系;COD和TP、泥沙呈显著关系;TN含量是影响COD的主要影响因子。     

干旱阳坡半阳坡微地形土壤水分分布研究

采用固定点动态监测的方法,对黄土丘陵区吴起县合家沟流域阳坡和半阳坡各微地形土壤水分进行了对比研究.结果表明,微地形对土壤含水量具有显著影响,阳坡各微地形土壤水分顺序为:切沟>平缓坡>切沟沟头>陡坡>极陡坡;半阳坡各微地形土壤水分顺序为:平缓坡>浅沟>陡坡>极陡坡.0-20 cm土层土壤水分变异系数最大的是切沟,最小的是切沟沟头.最后指出在植被恢复过程中,应根据不同微地形的土壤水分分布特征,结合"适地适树,适林适草"的植被恢复原则,合理配置乔、灌、草的营建模式.     

边坡工程中土壤水力侵蚀规律及侵蚀控制卷材的应用探讨

首先总结了边坡水力侵蚀的基本规律,指出裸露的坡面是发生严重土壤侵蚀的重要场所,得出在所有影响坡面土壤侵蚀的因素中,坡面覆盖是最关键的因素。在此基础上,重点探讨工程建设中形成的各种边坡(或斜坡)从开始裸露到植被覆盖或工程覆盖之间的一段时间内的侵蚀控制问题,提出使用人工覆盖材料特别是侵蚀控制卷材是控制坡面土壤侵蚀的必然选择。     

人工边坡生态恢复抗侵蚀效果研究

大规模的基础设施建设形成的岩石边坡,严重破坏了原有植被覆盖的地表,从而引发严重的水土流失。对高、陡、破坏严重岩石边坡的人工修复是生态恢复的重点和难点,但人工边坡又具有不稳定性和较强异质性的特点,通常造成边坡生态恢复效果不佳。边坡的抗侵蚀效果是衡量边坡生态恢复成功与否的外在表现,阐述了边坡坡面地质特征、边坡表面形态、坡面平整程度、坡长、坡度等内在因素和降雨、坡面植被、人工土壤、生态防护工程形式等外在因素对人工边坡生态恢复工程抗侵蚀效果的影响。     

干旱河谷区草坡防火工程对坡面径流侵蚀的影响

为探究干旱河谷区草坡防火工程对坡面径流侵蚀的影响，以四川省凉山州的3个27.5°的草地坡面为研究对象，进行流量分别为6,9,12 L/min的模拟冲刷试验。3个坡面的处理为：(1)移除植被地上地下部分，平整坡面代表草坡防火通道；(2)移除植被地上部分代表草坡防火隔离带；(3)未进行处理作为对照。通过收集坡面出口的产流量和产沙量，研究不同的防火工程在不同的放水冲刷流量下分别对坡面径流侵蚀的影响。结果表明：(1)草坡由于修建防火通道导致坡面土质松散，水分入渗量增加，初始产流时间表现为草坡防火通道(20.33 min)>对照坡面(7.62 min)>草坡防火隔离带(5.22 min);(2)3个流量下的累计产流量和累计产沙量均表现为草坡防火通道>草坡防火隔离带>对照坡面，并且随着放水流量的增加3个坡面之间的差异显著增加，表明草坡防火工程的修建加剧陡坡水蚀；(3)对照坡面的产流量和产沙量之间呈线性关系，而草坡防火通道坡面的产流量与产沙量之间的关系呈指数、对数或线性关系，草坡防火隔离带坡面的产流量和产沙量之间呈对数或线性关系，表明草坡防火工程的修建改变水沙之间原有的线性关...     

水力侵蚀下砒砂岩区植被格局对微地形和侵蚀的影响

[目的]研究植被格局下微地形与侵蚀的关系,可为砒砂岩地区坡面侵蚀规律研究和水土流失防治提供理论参考。[方法]以砒砂岩区鲍家沟流域内的3种植被格局(均匀分布、聚集分布、随机分布)坡面为研究对象,通过自然降雨条件下采用野外径流小区实测结合三维激光扫描技术,分析了植被格局对微地形和侵蚀的影响。[结果]降雨后不同植被格局坡面的产流量、产沙量依次为裸坡坡面>聚集分布坡面>随机分布坡面>均匀分布坡面,与裸坡相比,均匀分布坡面的产流量、产沙量分别减少了64%,75%,其径流泥沙的拟合函数为Y=0.3619x^0.7309,R²=0.9866;不同植被格局坡面侵蚀—沉积的空间分布存在一定差异,与其他坡面相比,均匀分布格局坡面的土壤侵蚀强度最弱,侵蚀区面积最小,为12.38 m²,沉积区面积最大,为3.44 m²。不同植被格局坡面地形因子均随降雨呈现增大的趋势,且与裸坡坡面相比,聚集分布坡面地表粗糙度、地表起伏度、地表切割度、微坡度增幅最小,分别为5%,2%,0.5%,9%。聚集分布坡面地表粗糙度与产...     

攀援植物在北方水土保持生态修复中的应用

水土保持生态修复过程中,陡坡和垂直陡壁一直是治理的难题。我国北方地区山多,坡多,坡陡,是生态环境较难修复的原因之一。就攀援植物在坡面、垂直陡壁的绿化方面进行了探讨研究,筛选了5种北方常见的攀援植物,分别对其生长特性、优缺点等方面做出了评价,并根据坡面的不同特性阐述了植物配置的原则和配置的种类,提出了栽植中宜采取的一些辅助措施。     

1998—2012年中国西南岩溶区植被覆盖时空变化分析

基于1998—2012年长时间序列SPOT-VEGETATION植被指数数据集,采用最大值合成法、变化矢量分析法、一元线性回归变化斜率法和Mann-Kendall非参数检验法对我国西南岩溶区植被覆盖的时空变化进行了分析。结果表明:（1）SPOT-VEGETATION植被指数数据可以较好地在宏观尺度上监测西南岩溶区的植被覆盖状况;（2）1998—2012年,西南岩溶区NDVI年均最大值呈上升趋势,整体上植被覆盖情况得到改善,约71.85%的区域植被覆盖情况得到不同程度的改善,主要集中分布在贵州、云南和广西;局部地区植被覆盖情况恶化,主要分布在四川、云南;基本不变的区域约占总面积的27.62%;（3）近14 a的变化矢量分析结果显示高变化和中变化的区域合计占54.17%,两个7 a相比,1999—2005年的变化大于2006—2012年,前者是后者的1.82倍;（4）变化斜率法和Mann-Kendall非参数检验法对西南岩溶区植被覆盖状况的分析结果基本一致。     

山区植被覆盖度变化的地形分异特征——以贵州开阳县为例

植被覆盖度是生态恢复的重要指示器,研究其变化特征可为资源合理利用、生态恢复提供科学参考。以贵州省开阳县为研究区,基于landsat4-5 TM,Landsat8 OLI遥感影像,获取2002年、2019年30 m分辨率植被覆盖度数据,从阴坡与阳坡视角研究山区植被覆盖度变化和地形分异特征。结果表明:(1)2002—2019年阴坡与阳坡植被覆盖度总体呈南高北低分布,期间阴坡与阳坡植被总体处于恢复趋势。(2)研究时段内阴坡与阳坡植被覆盖度随海拔上升表现为增加趋势; 海拔小于600 m的地区阳坡和阴坡植被覆盖度差距最大; 2019年二者植被覆盖度在海拔小于600 m的地区下降明显,高于800 m的地区均有较大提升。(3)阴坡和阳坡植被覆盖度随坡度增加总体呈上升趋势,坡度大于35°后二者差异增强; 植被覆盖度增量随坡度增加总体表现为上升—下降特点。(4)阴坡和阳坡植被覆盖度随地形起伏度增加呈上升趋势。2002年阳坡各等级地形起伏度的植被覆盖度总体高于阴坡,2019年二者植被覆盖度差异性随地形起伏度上升而增强。综上,阴坡和阳坡植被覆盖度与海拔、坡度、地形起伏度呈正相关关系,二者在不同等级地形梯度上具有较大差异性。地形因子对山区阴坡、阳坡植被覆盖度的影响是多方面的,不仅从海拔和坡向上影响水热组合条件,也从坡度和地形起伏度上影响人类对山区林地资源的开发利用。     

模拟自然降雨条件下植物根系增强边坡土体抗剪强度特征

该研究以位于青藏高原东北部黄土区的西宁盆地作为试验区,采用柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii Kom.)、霸王(Zygophyllum xanthoxylon(Bunge)Maxim.)、垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)、细茎冰草(Agropyron trachycaulum(Linn.)Gaertn.)的单播种植,以及柠条锦鸡儿分别与细茎冰草、垂穗披碱草混播种植等2种方式,开展了原位模拟降雨试验并采用直接剪切试验,系统分析了模拟降雨试验前后试验区边坡表层以下3个不同位置处复合体抗剪强度大小及其随深度变化规律。结果表明:模拟降雨试验前,由柠条锦鸡儿与细茎冰草、垂穗披碱草混播的边坡a层(0~20 cm)根-土复合体黏聚力分别为19.5、18.9 k Pa,均较相同条件下单播边坡a层复合体黏聚力大;混播种植边坡各层根-土复合体黏聚力均较模拟降雨试验后裸坡a层土体黏聚力大,其中柠条锦鸡儿与细茎冰草混播边坡、垂穗披碱草混播边坡模拟降雨试验后,a层复合体黏聚力分别较裸坡a层黏聚力的增幅为30.65%~56.45%;柠条锦鸡儿、霸王、垂穗披碱草、细茎冰草单播边坡b层复合体黏聚力增幅为4.17%~38.89%;柠条锦鸡儿分别与细茎冰草、垂穗披碱草混播边坡b层黏聚力增幅为29.17%~34.72%;边坡c层土体黏聚力增幅相对不及a层、b层显著,反映了草本起到浅层加筋作用,灌木则起到深部锚固作用。     

Modified solar insolation as an agronomic factor in terraced environments

We present a model that calculates incident solar radiation falling on terraced and unterraced fields in steep slope environments. The results are presented as a function of altitude, latitude, slope aspect, slope angle, and season. The net solar benefit or cost from slope leveling (terracing) differs significantly according to these situational factors. For instance, terracing will confer a net direct solar radiation benefit of 15 per cent on south‐facing 30‐degree slopes at the Equator for a typical growing season; it will reduce net annual direct solar receipt by 21 per cent on south‐facing 30‐degree slopes at 45° N latitude. Modified solar radiation must be considered as potentially important in the historical origins, functioning and abandonment of terracing. It should be a component in agronomic evaluation of modern terrace construction, restoration, or maintenance. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

易地扶贫搬迁项目区土地利用合理性评价

合理利用土地资源是实施易地扶贫搬迁项目的内在要求。为探明扶贫搬迁项目区土地利用合理性及其制约因素,进一步给项目区土地资源利用指明方向。该文以中国西部山区典型贫困县——云南寻甸县的3个典型易地扶贫搬迁项目为实例,分析了搬迁项目区土地利用特征及原因,并对项目区土地利用合理性进行了评价研究。结果表明:1)在脆弱的自然地理环境及有限的项目投入资金成本等因素的限制之下,安置区(迁入区)用地以建设占用耕地为主,占用其他地类(林地和荒草地)为辅,新增建设用地比例较大。且占地地块坡度较陡,6°～25°地块是主要安置区域,少数安置区地形坡度大于25°。2)短期内,受到区域物资供应短缺、产业发展困难及传统文化思想和生活习俗等因素的制约,迁出区宅基地复垦、陡坡耕地退耕还林存在明显滞后现象。3)3个典型项目区土地利用合理度值均在0.50以上,其中,打磨箐搬迁项目为0.530 9,处于"低度不合理"等级;迤郎库搬迁项目和上龙潭箐搬迁项目分别为0.605 3和0.642 6,均处于"低度合理"等级。安置区地形坡度(I1)、迁出区宅基地复垦率(I6)与迁出区陡坡耕地退耕率(I7)是项目区土地利用合理性的共同制约因素。安置区离散度(I3)与安置区建设所占地类(I9)对项目区土地利用合理性产生不同程度的影响。4)安置区地形坡度(I1)、迁出区宅基地复垦率(I6)、迁出区陡坡耕地退耕率(I7)及安置区建设所占地类(I9)4个评价指标亦是全县易地扶贫搬迁项目区土地利用合理性的主要影响指标。     

滇西北纵向岭谷区水土保持对策研究——以怒江州为例

怒江州地处滇西北纵向岭谷区,地质地貌、降水、土壤等自然因素有利于水土流失。受"通道-阻隔"作用的影响,人类及其经济活动沿河展布或分布于山间盆地,陡坡垦殖、砍伐森林以及毁林、毁草开荒等不合理的土地利用,加剧了河谷区和两岸山间盆地的水土流失。水土保持对改善怒江州的生态环境、保障粮食和能源安全以及应对气候变化具有重要的意义,但也面临全球气候变暖、生态环境脆弱、贫困人口集中、农业生态环境退化等严峻挑战。怒江州的水土保持对策是:大力发展林业及相关产业;结合林草植被恢复,加快畜牧业发展;采取多种措施,提高耕地粮食单产。