紫色丘陵区坡耕地生物埂的蓄水保土效应

【目的】研究紫色丘陵区坡耕地生物埂的蓄水保土效应。【方法】采用土壤物理性质及土壤力学分析等综合性研究手段,对4种紫色丘陵区坡耕地生物埂措施的蓄水保土效应及其影响因素进行研究。【结果】（1）不同生物埂措施的土壤总孔隙度表现为桑树埂＞花椒埂＞紫花苜蓿埂＞自然生草埂;生物埂土壤初始入渗率、稳定入渗率和平均入渗率变化趋势一致,依次为桑树埂＞花椒埂＞紫花苜蓿埂＞自然生草埂。（2）生物埂土壤有效库容与对照自然生草埂相比差异明显（P＜0.05）,表现为木本埂＞草埂＞对照自然生草埂;在生物埂蓄水过程中,土壤的非毛管孔隙度和总孔隙度越大,土壤入渗性能越好,土壤水库库容越大;生物埂土壤容重越大,则土壤渗透性和通透性越差,导致土壤无效库容越大,坡耕地农作物水分利用困难。（3）生物埂土壤抗剪强度表现为紫花苜蓿埂（0.38 kg•cm-2）＞花椒埂（0.25 kg•cm-2）＞桑树埂（0.22 kg•cm-2）＞自然生草埂（0.18 kg•cm-2）,内摩擦角以花椒埂最大（20.76°）;生物埂土壤内摩擦角与机械组成分形维数、土壤初始含水率之间呈显著负相关,与微团聚体分形维数呈显著正相关;土壤黏聚力和抗剪强度与机械组成分形维数呈显著负相关,与土壤分散率呈显著正相关,与微团聚体分形维数相关性不显著。【结论】由于紫色丘陵区生物埂措施对土壤孔隙结构等物理性质具有改良作用,提高了土壤有效库容,这对抵御坡耕地季节性干旱作用成效明显;同时也增强了土壤抗剪强度,使得地埂抵抗降雨和径流剪切的能力增强,保证了坡耕地土地生产力的稳定。     

土壤侵蚀对坡耕地土壤水分及入渗特性影响

土壤水分对雨养农业坡耕地具有重要的意义,利用铲土侵蚀模拟试验小区,对不同侵蚀程度坡耕地的土壤水分特征曲线、土壤入渗、土壤水库特征及抗旱性能进行了研究。结果表明：（1）土壤侵蚀程度加剧可以使相同吸力下土壤的容积含水量降低,不利于坡耕地土壤的水分贮存,使坡耕地土壤抗旱性能降低。紫色土坡耕地土壤入渗速率随着土壤侵蚀程度加剧,0～10 cm层土壤入渗速率逐渐降低,同时随着土壤侵蚀程度加剧,不同垂直深度上各个土层土壤入渗速率差异逐渐减小。（2）不同侵蚀程度坡耕地土壤水库特征差异显著,紫色土坡耕地土壤总库容随着土壤侵蚀程度加剧先呈现上升趋势,土壤总库容的大小表现为S-10（422.7 t?hm-2）>S-5（413.1 t?hm-2）>S-15（408.2 t?hm-2）>S-0（404.9 t?hm-2）>S-20（403.5 t?hm-2）。随着侵蚀程度加剧紫色土坡耕地土壤水库无效水分有着不同程度的增加,土壤侵蚀可以减小水库持水效率,但侵蚀程度对水库持水效率影响不大。（3）不同侵蚀坡耕地0～40 cm层土壤的各贮水特征之间差异不大,同一土层深度不同侵蚀程度坡耕地最大吸持贮水量占饱和贮水量的75 %左右。随侵蚀程度加剧坡耕地土壤抗旱性变差,相同吸力下,不同侵蚀程度坡耕地耕层土壤累计损失水百分率随侵蚀程度加剧呈现不同程度的增加。研究结果可为地块尺度上紫色土坡耕地土壤水分和抗旱性能调控提供技术参数。     

1980－2015年云南坡耕地资源时空分布及演变特征分析

坡耕地资源作为山丘区耕地的重要组成部分,分析坡耕地时空分布及演变特征对合理规划利用坡耕地资源、开展区域坡耕地水土生态环境治理具有重要意义。该文利用1980－2015年7个时相土地利用数据,采用土地利用转移矩阵、动态度模型、核密度分析和景观指数模型对云南坡耕地时空分布及演变特征进行分析。结果表明：1）云南坡耕地面积为472.55万hm2,占耕地面积的比例为69.79%,平均坡度为15.62°,不同分区坡耕地空间分布差异显著。2）近35年坡耕地与林地、草地、水田等土地利用类型发生了显著的动态转移过程,但转出与转入总体均衡,转移过程中坡耕地面积呈小幅增加趋势。3）大部分坡耕地坡度大于8°,其中＞15°坡耕地比例高达78.54%,近35年来各坡度分级坡耕地均处于动态演变过程,坡度＜15°的坡耕地面积呈增加趋势,而坡度＞15°的坡耕地面积呈减小趋势,不同坡度分级坡耕地面积存在"减小→增大→减小"或"减小→增大→减小→增大"的动态变化过程,＞25°坡耕地动态变化的波动幅度最大。4）近35年坡耕地核密度分布呈小幅度变化趋势,大部分区域坡耕地分布处于低密度区,高密度区面积占比最小,坡耕地分布呈现出4个显著的聚集分布带。5）坡耕地景观优势度在8种土地利用类型中处于中间位置,而破碎化特征则在8种土地利用类型中最为显著,近35年坡耕地景观破碎化程度减小,坡耕地集中连片程度得到加强。     

两种工程堆积体边坡模拟径流侵蚀对比研究

基于对重庆市城镇建设中工程堆积体野外调查结果,选择广泛存在的紫色土和黄沙壤工程堆积体为研究对象,采用野外实地放水冲刷试验,对比分析了不同土石比及坡度的工程堆积体边坡径流侵蚀过程。结果表明:(1)工程堆积体土壤入渗率随冲刷过程呈先快速减小、后逐渐稳定的变化趋势,且波动幅度大小随冲刷流量的不同出现差异,下垫面稳定入渗率均在0.4~1.7 mm min~(-1)之间。(2)不同下垫面堆积体产流率随冲刷时间均呈先增加后稳定的谷峰交织变化趋势且随放水流量增大而显著增强;在相同放水流量时,黄沙壤堆积体平均产流率最大可为紫色土堆积体的1.89倍。(3)不同下垫面堆积体径流含沙量随冲刷时间呈先增加后稳定的波动趋势;径流含沙量在不同流量条件下介于0.21~1278.49 g L~(-1);冲刷过程中坡面面蚀向沟蚀的转化对径流含沙量有显著影响,最大可增加13.73倍;堆积体坡面侵蚀过程存在突变期、活跃期和稳定期3个阶段,细沟发生的偶然性和随机性对产沙量波动贡献率最大。(4)工程堆积体在不同放水流量条件下侵蚀泥沙颗粒粒径分布差异性明显,紫色土堆积体最大侵蚀泥沙颗粒均大于黄沙壤堆积体。研究结果可为重庆市城镇建设工程堆积体新增水土流失量预测和植被生态恢复提供重要科学依据。     

地形因子对紫色土坡耕地土壤侵蚀作用的试验研究

地形因子在坡耕地土壤侵蚀过程中起着重要作用,重庆市紫色土坡耕地的地形具有坡度陡、坡长短的特点。该文采用野外人工模拟降雨方法研究了不同地形因子条件下紫色土坡耕地的产流产沙特征,结果表明:(1)径流输沙率过程与雨强变化表现为具有一定相关性和一致性的动态响应过程,随着坡长增加,产流量增加很快,4m坡长的产流量约为2m坡长的2.7倍;在20.6°坡度以下,随着小区坡度增大,产流量以接近直线的关系增长,在20.6°时产流量增加到最大。(2)相同坡长小区不同降雨条件下的产沙量存在一定波动性,相同坡度和降雨下4m坡长小区的产沙量约为2m小区的1.3倍,经推导,4m坡长坡耕地径流输沙率大致为2m坡长的0.48倍。(3)在相同坡长条件下,坡度与土壤流失量可拟合为二次多项式关系,紫色土坡耕地土壤侵蚀的临界坡度约为22°。研究成果可为重庆市三峡库区坡耕地水土流失量预测和坡耕地综合整治提供参数和依据。     

云南省降雨侵蚀力时空分布与演变趋势研究

由于生态环境演变及人类活动的影响,云南地区生态环境极度脆弱,土壤侵蚀强度大,侵蚀程度严重。降雨侵蚀力(R)是采用USLE/RUSLE模型进行土壤侵蚀评估的重要参数,但目前针对云南地区R值的计算模型及适宜性方面的研究较少。本研究采用昆明气象站1951—2010年共60 a逐日降雨数据,对中国南方地区常用的5种R计算模型在云南地区的适宜性进行分析,筛选出适宜云南地区的R计算模型,并基于均匀分布于云南省的36个国家基本气象站1951—2012年降雨观测数据,分析云南省降雨侵蚀力时空分布与演变特征。研究表明:在5种降雨侵蚀力计算模型中,模型B具有较好的稳定性,且有效系数(Ef)最大,相对偏差系数(Er)最小,在云南地区有较好的适宜性。云南地区多年平均降雨量为1 106.84 mm,7个分区多年平均降雨量分布在745.83~1 533.33 mm之间,不同地区降雨量分布不均匀,季节分布集中在夏季,降雨空间分布呈现出自西南向东北递减的趋势。云南地区多年平均R为2 719.31 MJ·mm/(hm2·h),7个分区多年平均R分布在1 837.23~3 949.12 MJ·mm/(hm2·h)之间,季节分布集中在夏季,空间分布也表现出自西南向东北递减的趋势。7个分区降雨侵蚀力趋势系数分布在-0.34~-0.02之间,各分区近60 a来降雨侵蚀力均呈现出减小趋势。本研究可为云南水土生态环境建设和土壤侵蚀模型构建提供借鉴和参考。     

山水林田湖草系统治理在铁路工程生态修复中的应用

山水林田湖草系统治理是新时期铁路建设工程生态修复的重要指导方向。在分析铁路建设工程生态环境破坏特征基础上,从铁路建设工程路域范围的土壤、植被和水体3个系统要素角度,结合生态环境问题及生态破坏评估指标,提出铁路建设工程山水林田湖草生态修复理念和生态修复系统,构建山水林田湖草生态修复模式。今后应加强铁路建设工程地表变形远程监测预警系统研发,完善山水林田湖草生态修复模式,建立生态修复效果评价体系。研究结果可为铁路建设及类似线性工程生态修复提供理论参考和技术依据。     

“土壤侵蚀原理”研究型教学方法

 基于研究型教学活动的师生关系分析,通过对专业核心课程“土壤侵蚀原理”的研究型教学实践思路和内容进行分析,认为：基于问题情景假设和研究模拟的研究型主题讨论、土壤侵蚀情景模拟和综合性实验是研究型教学开展的重要环节;基于计箅机辅助教学CAI( Computer-Assisted Instruction)的研究型理论教学和基于知识-能力-索质KAQ(knowledge-ability-quality)的综合性研究型实验教学,可培养大学生的主动学习意识和创新思维及能力;情景假设、研讨式等多种研究型教学方法和手段,可提高学生专业知识系统性和解决实际问题的能力。研究型教学方法的实施,可使学生在低年级阶段有效地参与科学研究,从课程学习这个环节提高学生专业学习的主动性,为专业综合素质培养和提高提供坚实基础。     

重庆市长寿区水资源可持续利用评价

水既是人类和地球上一切生物生存环境的基本条件,也是保障人类社会及经济活动持续发展的重要资源。该文在对国内外水资源持续利用评价指标研究现状系统分析的基础上,结合长寿区水资源利用特点,采用主成分分析法对评价指标进行筛选,选择了24项指标作为水资源可持续利用评价指标。采用层次分析法确定了24个指标权重,利用综合指数模型计算出长寿水资源可持续发展度为第四级,水资源可持续利用能力较差,提出了长寿区水资源可持续利用的对策。     

2种果草模式根系生态学特征研究

以退耕自然生草地为对照,研究了2种果草模式的地下生物量和根系空间分布特征,重点分不同级径对与土壤抗蚀性密切相关的有效根密度、根系总生物量、根系总长度以及根系总表面积进行了较系统的研究,结果表明果草模式下植物根系形成网络状空间分布格局,促进了土壤的抗冲性土体构型形成,紫花苜蓿是值得推广的果园间作牧草。