土壤侵蚀对坡耕地耕层质量退化作用及其评价趋势展望

土壤侵蚀是导致坡耕地耕层质量退化和土壤生产力不稳定的关键驱动因素。该文从水蚀区坡耕地侵蚀控制和生产功能角度,在解析地块尺度土壤侵蚀、水土保持、农业活动对坡耕地耕层生态过程作用特征的基础上,系统分析了土壤侵蚀对坡耕地耕层质量退化作用、影响效应及作用途径。认为:1)坡耕地耕层质量变化由降雨侵蚀、耕作活动交互作用的生态过程决定,2种作用的时间、空间尺度不同;耕层土壤参数在坡耕地农业生产中作用分为保水、保土、保肥和增产潜力,由地块尺度农作物-耕层耦合效应决定土壤生产能力、坡耕地水土流失特征及耕层侵蚀性退化方向及程度。2)土壤侵蚀对坡耕地耕层质量退化作用表现为土壤性质恶化、土壤质量劣化、土地生产力衰退3个方面,耕层土壤物理性质变异程度大于化学性质变异,径流作用导致的土地生产力衰退大于土壤流失作用。3)坡耕地耕层质量评价指标体系应兼顾侵蚀下降、产量提升2个目标,地块尺度诊断指标有效土层厚度、耕层厚度、土壤容重、土壤抗剪强度、土壤有机质、土壤渗透性可作为合理耕层评价最小数据集;坡耕地合理耕层适宜性分为5级,其诊断指标分级标准宜与土壤侵蚀分级和耕地地力分级衔接。4)坡耕地合理耕层评价未来应密切关注耕层质量诊断指标最小数据集、坡耕地合理耕层阈值/适宜值分级标准、坡耕地水土流失阻控标准拟定3个主要方向。研究可为深入认识坡耕地侵蚀性退化机制,辨识坡耕地合理耕层调控途径以及坡耕地合理耕层构建技术参数提供依据。     

本科《水文与水资源学》实践教学体系的构建

以本科生专业培养目标为依据,在深入分析《水文与水资源学》课程性质和实践技能要求的基础上,构建了本课程的实践教学体系结构及实现环节。以西南大学本科教学为例,提出本课程的实践教学体系可由课程作业、课程实习、社会实践活动和基金项目参与四个方面组成,重点分析了课程教学过程中的课程作业组成和课程实习内容,分析了典型案例教学法在本科生知识内化为能力过程中的作用,提出连贯性思考题对提高本科生实践技能和创新能力的重要作用。     

重庆奉云段高速公路水土流失预测

根据高速公路水土流失特点采用时空二维法分施工期、运营初期两个时段对重庆奉云段高速公路水土流失防治责任范围内的扰动地表区、弃渣场、表土临时堆置区、桥涵基础弃渣水土流失量进行预测.预测结果表明:高速公路水土流失总量为46.28万t,新增水土流失量42.07万t,水土流失新增指数为9.99,其中弃渣场、扰动地表区新增水土流失量分别占水土流失总量的54.58%、42.07%,弃渣场和扰动地表区是严重水土流失区;施工期水土流失强度为运营初期的59.2倍,是严重水土流失时段.对USLE在高速公路水土流失预测中参数取值方法也进行了较为系统的分析.     

三峡库区不同生境下桑树林地土壤结构稳定性与持水性能

为保证桑树在三峡库区困难立地条件下的正常生长,对该区砾石土、粗骨土、砾质土和扰动土4种生境土壤结构稳定性与持水性能进行诊断,并探讨了各种生境障碍因素的改良途径。结果表明:(1)不同生境土壤物理性质差异显著(p0.05),土壤容重表现为粗骨土生境(1.30g/cm3)砾石土生境(1.23g/cm3)砾质土生境(1.12g/cm3)扰动土生境(1.08g/cm3),砂粒含量为粗骨土生境砾石土生境砾质土生境扰动土生境。(2)不同生境土壤抵御季节性干旱能力差异较大,总库容表现为砾石土生境(97.185mm)砾质土生境(81.139mm)扰动土生境(66.958mm)粗骨土生境(47.353mm);而最大有效库容则为砾石土生境(54.140mm)砾质土生境(47.552 mm)粗骨土生境(36.399 mm)扰动土生境(11.705mm),砾石土生境最好,扰动土最差。(3)不同生境土壤稳定性指数(ASI)表现为粗骨土生境(4.57)砾石土生境(2.44)砾质土生境(2.36)扰动土生境(2.31),土壤稳定性与土壤砂粒呈显著或极显著正相关,与粉粒和粘粒呈显著负相关,与土壤孔隙状况相关性不显著。(4)桑树在不同生境的土壤障碍因素差异明显,在粗骨土生境可通过土壤改良剂和菌根接种调整土壤透水性能,在扰动土生境可通过施加保水剂改善土壤有效库容,而在砾石土和砾质土生境可通过种植固氮植物、绿肥改善土壤养分条件。     

不同土壤管理措施下坡耕地产流产沙和氮磷流失特征

采用野外径流小区定位观测法,研究次降雨条件下腐殖酸(HA)、聚丙烯酰胺(PAM)、绿肥(GM)3种土壤管理措施对紫色丘陵区坡耕地产流产沙及氮磷养分流失的影响。结果表明:A型(小雨量、短历时、低雨强)降雨发生频率最高,占降雨样本数的71%,B型(大雨量、长历时、中雨强)和C型(中雨量、中历时、高雨强)降雨是引发土壤侵蚀的主要降雨类型。不同土壤管理措施下侵蚀性降雨的临界降雨量差异不显著,降雨量10.0mm时坡面开始产流产沙。A型降雨下产流量:CK(123.49L)HA(60.67L)GM(53.67L)PAM(32.15L),差异显著(P0.05);产沙量:CK(30.91g)HA(10.49g)GM(5.50g)PAM(5.12g),CK组与GM组和PAM组差异显著(P0.05)。B型降雨下不同土壤管理措施间产流量与产沙量差异不显著(P0.05)。C型降雨下产流量:CK(375.45L)HA(26L)GM(239.00L)PAM(182.10L),CK组与PAM组间差异显著,措施间产沙量差异不显著(P0.05)。次降雨条件下各土壤管理措施径流中氮素流失量差异显著,对照组全氮流失量是绿肥和聚丙烯酰胺2.1~2.6倍,水解氮流失量约为绿肥和聚丙烯酰胺2.7倍。不同土壤管理措施径流中磷素流失量总体趋势为:对照腐殖酸聚丙烯酰胺绿肥,差异不显著(P0.05)。不同土壤管理措施径流中磷的流失形态主要以水溶态为主。研究结果表明,A型降雨下聚丙烯酰胺、腐殖酸、绿肥减流减沙和减少氮磷流失效益显著,其中聚丙烯酰胺效益最优。     

土壤侵蚀因素对紫色丘陵区坡耕地耕层质量影响

土壤侵蚀是导致坡耕地耕层土壤质量退化和土壤生产力不稳定的关键因素。该文以紫色丘陵区坡耕地为例,对坡耕地不同地力等级耕层土壤质量、渗透性能及耕层类型进行聚类分析,讨论了土壤侵蚀对坡耕地耕层厚度影响及合理耕层土体构型。结果表明:(1)紫色土坡耕地耕层土壤质量具有中等程度变异性,有效土层厚度(15~80 cm)和耕层厚度(15~25 cm)变异系数分别为12.18%和37.26%,土壤有效磷变异系数可达94.51%,说明土壤物理指标变异性小于化学指标变化;三级以下地力耕层构型为近似全虚或全实剖面结构,五等地力坡耕地产量下降50%左右。(2)紫色土坡耕地不同坡位、不同垂直深度的耕层土壤物理性质、持水性能及耕作性能差异显著(P0.05),土壤容重为上坡下坡中坡,土壤抗剪强度为上坡中坡下坡,土壤稳定入渗为下坡中坡上坡,土壤贯入阻力表现为中坡上坡下坡;除土壤入渗外,土壤容重、抗剪强度、贯入阻力均表现为底土层心土层耕层;坡耕地0~40 cm土层中蓄存降水可被农作物利用70%左右。(3)中度侵蚀程度坡耕地,年均耕层厚度薄化值为1.04~3.04 mm,坡耕地合理耕层建立可选择有效土层厚度、耕层厚度、土壤容重、土壤抗剪强度、土壤有机质、土壤渗透性为坡耕地合理耕层评价最小数据集,耕层构型总体保持上虚下实型、耕层厚度20~25 cm、有效土层厚度50~60 cm。(4)紫色土坡耕地可分为四种耕层类型,其障碍耕层主要表现为有效土层厚度限制型(第II类)、耕层厚度限制型(第III类)和土壤养分限制型(第IV类),分别占耕层总量30%、10%、3%;紫色土坡耕地合理耕层建立应重点关注有效土层厚度和耕层厚度调控。研究结果可为客观认识土壤侵蚀与紫色土坡耕地耕层退化关系、合理耕层构建提供理论依据和技术参数支持。     

土壤容重和含水率对紫色土坡耕地耕层抗剪强度的影响

土壤抗剪强度既可评价土壤侵蚀敏感性,也是反映耕层土壤耕作性能的重要参数。不同剪切方式下土壤抗剪强度指标存在一定差异,以紫色土坡耕地耕层土壤为研究对象,采用室内重塑土三轴及直剪试验方法,研究容重和含水率对紫色土坡耕地耕层土壤抗剪强度的影响,并分析了2种试验方法的差异性。结果表明:(1)紫色土坡耕地耕层土壤黏聚力(c)总体随容重(ρd)增大而增加,随含水率(w)增加而减小,三轴及直剪试验条件下黏聚力最大值均出现在容重1.4 g/cm^3、含水率10%水平下,分别为32.33,21.78 kPa。耕层土壤内摩擦角(φ)随容重增加而增大,随含水率增大而减小,三轴及直剪试验条件下内摩擦角最大值均出现在容重1.4 g/cm^3、含水率10%水平下,分别为22.67°,29.11°。(2)在同一围压下,耕层土壤最大主应力差随容重增加而增大,随含水率增加而减小;在同一容重和含水率水平下,耕层土壤的最大主应力差随着围压升高而增大。(3)耕层土壤容重、含水率的交互作用对黏聚力和内摩擦角影响显著(P<0.05),对坡耕地耕层土壤抗剪强度抵抗侵蚀作用的最优土壤容重-含水率条件为1.4 g/cm^3—10%。(4)不同剪切方式影响了土体抗剪强度指标,耕层土壤黏聚力在三轴试验条件下大于或接近直剪试验结果,而土壤内摩擦角则明显小于直剪试验结果,这主要与两种剪切试验原理差异有关。     

重庆市典型工程堆积体边坡物理力学变化及稳定性特征

以重庆市城镇建设活动形成的典型工程堆积体为研究对象,对工程堆积体边坡物理力学特性和入渗特征进行了研究,同时确定了工程堆积体边坡的危险滑动面及安全系数。在工程堆积体边坡上、中、下设置采样点,采集土壤样品进行土壤物理力学性质分析,采用野外双环入渗法进行入渗过程研究,运用GEO-SLOPE软件分析工程堆积体边坡稳定性。结果表明:(1)工程堆积体粒度分布不均匀,且2mm粒径的含量随着堆放时间的增加而增大;各工程堆积体分形维数在2.04~2.47之间变化,且表现为上坡位中坡位下坡位。(2)工程堆积体饱和含水量随坡位下降呈逐渐增加趋势;入渗率随时间变化呈快速减小、缓慢减小、稳定入渗3个阶段,2m、2a和4a堆积体稳定入渗率分别为4.53,3.17,7.02mm/min。(3)不同堆放时间的工程堆积体剪切力和剪切位移的关系呈硬化型曲线;粘聚力和内摩擦角分别在16.43~31.88kPa和2.23°~41.69°之间;不同堆放时间的工程堆积体安全系数均大于1.5,其稳定性大小依次为2a2m4a,最危险滑动面的安全系数分别为1.77,2.23,1.66。比较而言,堆放2a的工程堆积体稳定性最好,堆放2m的次之,堆放4a的工程堆积体稳定性最差。     

重庆市煤矿开采区土壤侵蚀特征及水土保持模式研究

煤矿开采区土壤侵蚀属典型的人为加速侵蚀类型,重庆煤矿开采区典型土壤侵蚀主要集中在矸石山和塌陷区两个侵蚀地貌单元。矸石山土壤侵蚀特征主要表现为在时间上随堆积年限的增加,土壤侵蚀程度减小;在空间上山体坡度减缓、稳定性增强。根据矸石山的立地条件和主要限制因子特点确定其治理难度,并按极难治理型、难治理型、易治理型三类建立植被恢复型水土保持模式。塌陷区土壤侵蚀特征主要表现为过程缓慢、破坏作用强及影响范围大等特点,根据塌陷区土地复垦后的利用类型可分为农业复垦区、林业复垦区、建设复垦区,分别建立煤矸石充填复垦型水土保持模式。植物吸附和铺设粘土层的方法可改善矿区土壤和水体的重金属污染,提高生态环境质量。     

紫色土坡地不同种植模式下径流及养分流失研究

对紫色土坡地6种种植模式下的径流泥沙与养分流失进行了观测统计分析,结果表明,6种种植模式下的径流量、泥沙流失量及养分流失量存在显著的差异,南方早熟梨 紫花苜蓿及柑橘 鸭茅两种果草模式与其它种植模式相比其径流过程曲线较为平滑,无突显的径流峰值点,径流量最少,两种果草模式各项养分流失量与传统顺坡种植模式相比减少了4～7倍不等;流失泥沙中的养份含量高于背景土壤和溶蚀携带,具有富集养分的特征,其富集比大多在1.3～2.4之间。