城镇化人为扰动下垫面类型影响水源涵养功能的评价

城镇化引起的各种人为扰动地貌单元的水源涵养功能较原地貌明显降低是造成城市水土流失的主要原因,在降雨和排水管网设计能力一定条件下,也是加剧城市内涝的主要原因。该文采用野外调查、室内物理分析及AHP(analytic hierarchy process)层次分析综合评价法,系统地分析了各种人为地貌单元的物质组成和持水性能变化并综合评价了其对原地貌水源涵养功能的影响特征。结果表明:1)各种扰动地貌单元2 mm土体颗粒质量分数在45%以上,原地貌2 mm土壤颗粒质量分数在92%以上;扰动地貌不均匀系数和曲率系数分别在11.05~41.30和0.32~3.15之间变化,其中不均匀系数较原地貌减小了4.51%~80.27%;各种扰动地貌单元土壤容重为施工便道(1.74 g/cm3)边坡绿化带(1.54 g/cm3)1 a弃渣堆积体(1.48 g/cm3)2 a弃渣堆积体(1.34 g/cm3)3 a弃渣堆积体(1.31 g/cm3),比坡耕地依次增加33.85%、18.46%、13.85%、3.08%和0.77%;扰动地貌的土壤总孔隙度、土壤田间持水量和饱和含水量则表现出相反趋势。2)人为扰动地貌单元土壤入渗性能总体小于原地貌单元,而原地貌土壤稳定入渗率则在2.83~6.22 mm/min之间变化;当项目区林地转化为新弃渣堆积体时对降雨和城市洪水动态调节功能影响最大,转化为施工便道时影响最小;人为扰动地貌单元土壤水库总库容、兴利库容和滞洪库容总体低于原地貌,当项目区草地转化为施工便道时对土壤持水能力及调蓄地表径流能力危害最大。3)各种扰动地貌单元水源涵养能力明显小于原地貌单元,以施工便道(0.421)最差,林地最好(0.651);在城镇化过程中应重视城镇水面、林草地的空间分布及占地面积,对短期松散堆积体也最好进行临时绿化措施。4)加强对扰动地貌物质组成、大孔隙结构和降雨-径流-入渗连续性定位研究,同时关注各扰动地貌在不同压实条件下土壤水库蓄水性能对项目区雨洪过程线和排水系统的影响。研究结果可为城市水土保持生态服务功能恢复、城市绿化带建设和洪水内涝缓解提供科学依据。     

紫色土崩解特性对容重和含水率的响应特征

以紫色土为研究对象,通过室内重塑土试验,采用多元回归方程和曲面响应等分析方法,研究容重和含水率对紫色土崩解特性的影响。结果表明:(1)在相同容重下,崩解量随着含水率的增加而减小,不同含水率的土样崩解时间有所不同;土样完全崩解时间总体上随着含水率的增加而延长,且崩解量主要集中在崩解阶段前3 min。(2)在相同含水率下,崩解量随着容重的增加而减小,土样完全崩解时间总体上随容重的增大而延长,且崩解量主要集中在前4 min。(3)在相同容重和含水率下,土样崩解速率均随着容重和含水率的增大而减小;较之容重,含水率对崩解速率的影响较大。容重和含水率的交互作用对崩解速率影响显著,即随着容重和含水率的增加,土样崩解速率减小。研究成果为紫色土的侵蚀防治提供了参考。     

红壤坡耕地耕层质量特征与障碍类型划分

为有效防止坡耕地耕层质量退化,以红壤小流域典型种植制度坡耕地耕层为研究对象,采用耕层质量指数法（Cultivated layer quality index,CLQI）分析了坡耕地耕层质量变化特征,基于聚类和主成分分析法划分了耕层障碍类型,并定量辨识了耕层质量环境影响因子作用特点。结果表明：红壤小流域坡耕地耕层土壤属性参数变化特征差异明显（P<0.05）,其中耕层平均厚度为(18.88±3.17)cm,接近作物生长适宜厚度;土壤饱和导水率为（3.39±2.6）mm/min,耕层土壤入渗及持水性能略低;平均pH值为5.06±0.64,土壤呈弱酸性;土壤全量养分贫瘠,速效养分含量丰富。小流域坡耕地耕层质量总体处于合理水平,但存在明显退化趋势,以合理耕层（Ⅲ级）为主（占72.2%）,较不合理耕层（Ⅳ级）占22.2%,中度合理耕层（Ⅱ级）占5.6%;不同坡位耕层质量指数由大至小依次为坡下（0.482）、坡上（0.454）、坡中（0.444）。红壤坡耕地耕层类型可划分为粘重板结型障碍耕层、养分贫瘠型障碍耕层、水分限制型障碍耕层、土壤酸化型障碍耕层、薄化型障碍耕层和无障碍耕层6类;粘粒含量、土壤有机质含量、土壤饱和导水率、pH值和耕层厚度可作为耕层障碍类型诊断及调控指标。红壤坡耕地耕层质量关键性环境影响因子为有效土层厚度、单位面积坡耕地化肥施用量、坡向和耕作方式,施有机肥、深松耕作和秸秆覆盖具有明显调控效应。研究结果可为红壤坡耕地耕层土壤有效恢复、调控途径拟定及坡耕地合理耕层构建技术选择提供理论指导。     

基于KAQ的土壤侵蚀原理实验教学体系研究

在深入分析本专业人才培养的KAQ结构与功能的基础上，对本科生土壤侵蚀原理课程的实验教学体系建设原则、建设内容和保障条件进行了初步研究。认为室内基础性实验、野外综合性实验和大型模拟实验是本课程实验教学的三个有机组成部分。从不同知识点和不同认识层面发挥其能力培养和创新意识培养的作用；实验内容更新、实验教学方法改革和连续性野外观测是保障实验教学目标实现的重要条件。     

重庆市生产建设项目弃渣场水土保持型生态修复模式

随着社会经济的快速发展重庆市生产建设项目类型和数量大幅度增加,各种生产建设项目的弃土弃渣是人为水土流失的重要地貌单元,本文对重庆市各种生产建设项目弃渣场的水土保持生态修复条件、修复原理和典型修复模式设计进行了研究。认为:1重庆市良好的光热和降雨条件为弃渣场生态修复提供了基本自然环境条件,较快的母岩风化速率和丰富的植物资源为弃渣场生态修复提供了丰富的土壤、养分和种质资源。2弃渣场水土保持型生态修复应坚持以近自然修复为目标,以乡土植被为主要建群物种,以渣顶和坡面为主要地貌单元,以堆放完成期为重点修复时期的基本原理。3设计了土质沟道弃渣场、石质坡面弃渣场和土石质河滩地弃渣场三种不同的水土保持生态修复模式,可为重庆市弃渣场水土保持型生态修复提供技术支持和部分参数。     

基于土壤管理评估框架的云南坡耕地耕层土壤质量评价

坡耕地作为云南地区耕地资源的重要组成部分,坡耕地耕层土壤质量评价和参数适宜范围确定是合理耕层构建的基础。基于土壤管理评估框架(soil management assessment framework,SMAF),构建坡耕地耕层土壤质量指数评价模型(cultivated-layer soil quality index,CLSQI),采用最小数据集(minimum data set,MDS)法筛选评价指标,对云南地区坡耕地耕层土壤质量进行评价,提出坡耕地合理耕层土壤参数适宜范围。结果表明:云南坡耕地耕层土壤质量评价最小数据集由pH值、全氮、总孔隙度、抗剪强度、田面坡度5个指标组成,基于MDS的坡耕地耕层土壤质量评价精度较高。在初选指标体系中,土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、抗剪强度、田面坡度5个指标的权重较大,而在MDS指标体系中,田面坡度、全氮含量的权重较大。坡耕地耕层土壤质量指数(CLSQI)分布在0.39～0.84之间,均值为0.59±0.11,变异系数为0.19,坡耕地耕层土壤质量总体处于“中等”偏上水平。不同采样区坡耕地CLSQI差异显著(P0.05),其大小关系为:楚雄双柏宣威宁洱马龙石林。0～20 cm采样深度坡耕地CLSQI(均值0.59)大于20 cm(均值0.56),紫色土坡耕地CLSQI(均值0.61)大于红壤(均值0.54)(P0.05),垄作和等高耕作模式坡耕地CLSQI大于顺坡耕作,旋耕方式下的坡耕地CLSQI大于翻耕,不同农业分区坡耕地CLSQI的大小顺序为:滇东北山原区滇中高原湖盆区滇西南中山宽谷区。坡耕地合理耕层MDS土壤指标适宜范围为:pH值5.58～7.82,全氮≥1.37 g/kg,总孔隙度≥52.28%,抗剪强度≥5.19kPa,田面坡度≤11.79°。研究可为坡耕地耕层土壤质量评价及合理耕层构建提供理论依据和参数支持。     

丘陵区不同土地利用类型紫色土入渗特征研究

对三峡库区4种土地利用类型下紫色土入渗特征进行了研究。结果表明,农林混作型耕地与传统农耕地相比,砂粒含量增加21.37%,粉粒含量和粘粒含量分别减少11.63%和4.14%,其土壤总孔隙度和非毛管孔隙度是4种土地利用类型中最高的,分别为45.80%和8.96%;4种土地利用类型土壤入渗速率随时间变化呈幂函数关系,土壤稳定入渗率差异明显,表现为竹林地(55.89 mm/h)>农林混作型耕地(5.91 mm/h)>园地(2.71 mm/h)>传统农耕地(1.87 mm/h);农林混作型耕地达到稳渗时间比传统农耕地长70 min,稳定入渗率是传统农耕地的3.16倍,能够延缓地表径流产生,增加土壤水分入渗,可以在三峡库区范围内推广;紫色土入渗能力与砂粒含量、总孔隙度及非毛管孔隙度呈正相关关系,与粘粒含量、容重、初始含水量呈负相关关系。     

紫色土丘陵区不同土地利用类型土壤抗冲性特征研究

对紫色土丘陵区不同土地利用类型土壤抗冲性特征及其主要影响因素进行研究，结果表明：（1）径流含沙量在土壤冲刷过程中总体呈递减趋势。但传统农耕地7～10min后径流含沙量有增大趋势，径流含沙量表现为传统农耕地（0.81g／L）〉农林混作型耕地（0.73g／L）〉园地（0.69g／L）〉竹林地（0.58g／L）；（2）在整个冲刷过程中，随着时间增加，土壤抗冲指数逐渐增大，竹林地抗冲性能最强，园地和农林混作型耕地抗冲性能较为接近，抗冲性能最弱的为传统农耕地；（3）土壤抗冲指数依次为竹林地（1．37min／g）〉园地（0.99min／g）〉农林混作型耕地（0.92min／g）〉传统农耕地（0．70min／g），竹林地、园地、农林混作型耕地的抗冲指数分别是传统农耕地的1．96，1．41，1．31倍；（4）根系对紫色土的保护作用明显，抗冲性的增强效应依次为竹林地〉园地〉农林混作型耕地〉传统农耕地。     

不同土壤管理措施对坡耕地土壤氮磷养分流失的控制效应

为有效防治紫色丘陵区坡耕地水土流失和面源污染,采用径流小区定位观测法研究不同土壤管理措施下坡耕地产流产沙、养分流失及作物产量特征,进一步揭示生物炭、聚丙酰胺和玉米秸秆覆盖措施对紫色土坡耕地氮磷养分流失的控制效应。结果表明:(1)与背景值相比,土壤养分含量增幅表现为SM(玉米秸秆覆盖)PAM(聚丙酰胺)BC(生物炭),表明玉米秸秆覆盖措施改善土壤养分效果最优,其次为聚丙烯酰胺。(2)不同土壤管理措施控制地表产流产沙的效应均表现为SMPAMBC。BC、PAM、SM措施产流量分别减少0.00%~54.55%,0.00%~85.79%,0.00%~92.39%,产沙量分别减少2.67%~47.78%,5.87%~77.90%,11.47%~90.17%。在中、大雨条件下土壤管理措施减流减沙效应显著,而暴雨、大暴雨可削弱其减流减沙效益。(3)不同土壤管理措施控制氮素流失效应大小为SMPAMBC。与对照相比,在中、大雨条件下,全氮流失量降低16.24%~76.29%,水解氮流失量降低6.21%~81.93%;而在暴雨、大暴雨条件下,全氮流失量分别减少(-11.74%)~11.99%;水解氮流失量则分别降低(-9.87%)~17.39%。表明玉米秸秆覆盖措施控制氮素流失效果最佳。(4)不同土壤管理措施控制磷素流失的效应差异明显。在中、大雨条件下,BC、PAM和SM控制全磷流失效应显著(15%~81.44%),而在暴雨、大暴雨条件下其效应削弱((-6.68%)~10.98%);与对照相比,不同土壤管理措施对玉米籽粒增产效应为SM(29.43%)PAM(19.01%)BC(12.66%)。生物炭、聚丙酰胺和玉米秸秆覆盖措施均可有效控制坡耕地土壤养分流失,其中玉米秸秆覆盖措施控制效应最佳。     

基于"要素-需求-调控"的云南坡耕地质量评价

坡耕地作为中国山丘区耕地资源的重要组成部分,科学评价其质量状况是实施坡耕地数量、质量、生态"三位一体"保护的基础。该文在分析坡耕地利用特征及质量内涵基础上,构建基于"要素-需求-调控"的坡耕地质量评价体系,对云南坡耕地质量进行定量化评价,分析坡耕地质量空间分布特征。结果表明:1)云南坡耕地质量评价最小数据集(MDS)指标体系由有效土层厚度、耕层厚度、土壤容重、土壤质地、土壤pH值、有机质、有效磷、速效钾、≥10℃积温、田块规整度、连片度、降雨量、灌溉保证率、田面坡度14个指标构成。2)坡耕地质量指数(Slope Farmland Integrated Fertility Index, SIFI)分布在0.36～0.81之间,均值为0.59,大部分评价单元SIFI0.6,不同评价单元SIFI差异显著(P0.05);5种坡耕地主要土壤类型SIFI从大到小依次为:赤红壤、红壤、紫色土、黄壤、黄棕壤;SIFI变化与高程有关,在0～1 000 m高程范围内SIFI随高程增加呈增长趋势,而在1 000 m高程范围内SIFI随高程增加而减小。3)坡耕地质量等级以六等地、五等地、七等地、四等地为主,空间分布上呈现显著的聚集特征,不同分区坡耕地质量等级洛伦兹曲线均呈"S"型分布格局,云南坡耕地质量等级总体偏低。研究可为完善坡耕地质量评价体系,开展坡耕地质量调控提供科学依据。