不同植被恢复年限弃渣场入渗性能研究

为科学预测弃渣场水土流失量及评价其植被恢复效应,采用双环入渗法研究了不同植被恢复年限的弃渣场平台及边坡处的入渗特征,结果表明:不同植被恢复年限的弃渣土体容重、有机质含量及毛管孔隙度均随植被恢复年限的增加而增大,植被恢复从1年变化到2年,其容重差异在0.07~0.14 g/cm~3之间;弃渣入渗过程大致存在入渗率迅速降低(9 min内)、缓慢降低(10~60 min)和趋于稳定(60 min后)三个阶段;平台处的稳定入渗率随植被恢复年限的增加呈先增加后减小趋势,而边坡处的稳定入渗率则随植被恢复年限的增加呈先减小后增加趋势;Horton模型对弃土弃渣入渗过程拟合的相关系数最大(平均0.923),是反映其入渗过程的适宜模型。     

基于聚类及PCA分析的红壤坡耕地耕层土壤质量评价指标

为准确评价红壤坡耕地耕层土壤质量特征,该文采用聚类分析法(CA)和主成分分析法(PCA)分别建立了南方红壤丘陵区坡耕地耕层质量诊断最小数据集(minimum data set,MDS),并利用最小数据集土壤质量指数(soil quality index-CA,SQI-CA和soil quality index-PCA,SQI-PCA)和全量数据集土壤质量指数(soil quality index-total,SQI-T)对坡耕地耕层特征进行分析。结果表明:1)红壤坡耕地耕层土壤质量变化特征差异明显,其中耕层平均厚度(19.93±4.9)cm,接近作物生长适宜水平;土壤有机质、全氮平均含量分别为(17.43±8.71)和(0.97±0.42)g/kg,处于中度贫瘠化水平;土壤有效磷和速效钾含量丰富,平均含量分别为(26.1±22.22)和(155.46±88.35)mg/kg;p H均值为(5.34±0.77),土壤呈弱酸性。2)红壤坡耕地耕层土壤质量评价最小数据集由耕层厚度、土壤容重、土壤贯入阻力、土壤有机质、p H值和有效磷组成。基于不同数据集的耕层土壤质量评价结果差异明显,土壤质量指数变化范围、均值表现为SQI-TSQI-CASQI-PCA,变异系数表现为SQI-TSQI-CASQI-PCA,SQI-CA与SQI-T的Nash有效系数和相关度高于SQI-PCA,而相对偏差系数和平均相对误差则低于SQI-PCA,这表明基于聚类分析最小数据集(MDS-CA)较基于主成分分析最小数据集(MDS-PCA)更适合替代全量数据集(total data set,TDS)对耕层土壤质量进行评价。3)从保水、保土、保肥及增产潜力角度看,红壤坡耕地合理耕层诊断指标适宜性阈值为耕层厚度≥20.39 cm,土壤容重0.92~1.21 g/cm3,土壤贯入阻力≤1.21 kg/cm3,土壤有机质含量≥18.82 g/kg,p H值5.04~5.38,有效磷≥28.83 mg/kg。合理深松是构建合理耕层的有效措施之一。该研究结果可为南方红壤丘陵区坡耕地耕层质量恢复、农作物生产适宜性调控和坡耕地水土流失阻控提供参考,有利于红壤丘陵区坡耕地资源持续利用。     

紫色丘陵区桑树林地土壤理化性质及其抗蚀性研究

[目的]为对桑树水土保持效益的客观评价提供科学依据。[方法]通过室内理化性质分析法,研究桑树林地土壤理化性质及其抗蚀性能。[结果]桑树林地可显著改善土壤理化性质,提高土壤抗蚀性能,增加土壤有机质含量,其中剑持的土壤改良效果最好,有机质含量最高（30.67 g/kg）,是湖桑32号的1.82倍。各样地土壤团聚体分布均不均匀,风干土团聚体主要分布在＞5 mm范围;3种桑树林地＞0.25 mm风干土团聚体（94.50%～97.00%）和水稳性团聚体（50.16%～61.66%）含量均较高,并以嘉陵20号水稳性团聚体含量最大（61.66%）,表明该桑树对改善土壤结构和增强其土壤稳定性效果最好。嘉陵20号水稳性指数为0.52,其结构体破坏率最小（36.43%）,水稳性团聚体的GMD和MWD分别为1.06和1.33 mm,表明抵抗降雨侵蚀和径流冲刷能力最强。嘉陵20号的内摩擦角为13.712°,为剑持的1.40倍,湖桑32号的黏聚力最大,说明这2种桑树均对土壤有较高的改良作用。[结论]剑持对土壤理化性质的改良最优,嘉陵20号在改善土壤团聚体稳定性方面具有较高优势,湖桑32号可以提高土壤黏聚力以增强土壤的抗侵蚀力,三者在对土壤的水土保持效应方面各有优势。其中,嘉陵20号在各方面的表现较优,对土壤的改良效果最显著。     

论三峡库区流域治理与农村经济可持续发展

三峡库区是一个生态环境背景较脆弱且水土流失严重的丘陵山区,目前该区域面临着社会经济持续发展和水土保持的双重压力.本文对三峡库区水土流失和流域治理的研究内容做了简单回顾,并通过对流域生态系统的理论分析,提出三峡库区流域治理中迫切需要解决的3类科学问题,即(1)开展以土地生产力为中心的水土流失机理研究;(2)生态系统恢复重建机理与模式研究;(3)以产业结构调整为中心的农村经济可持续发展研究.同时对流域治理的研究方法进行了刍议.     

三峡库区紫色土坡地桑基植物篱水土保持作用研究

以传统种植模式为对照,对桑基植物篱模式拦蓄径流、泥沙及改善土壤抗蚀性的效应进行了较为系统的研究。结果表明:桑基植物篱模式下土壤抗蚀性有较大程度的提高,表层土团聚度和团聚状况分别较传统种植模式提高25 2%和50 6%,而分散率则下降了3 7%,水稳性指数为传统顺坡种植的1 9倍,前10min水稳性团聚体破坏率仅为传统种植模式的57 2%。同时,桑基植物篱的应用能有效地减少紫色土坡地的水土流失,尤以侵蚀量和径流含沙量的减少和降低更为明显,与传统种植模式相比,径流量和径流系数减少或降低了10 34%～20 00%,侵蚀量减少了55 23%～67 84%,径流含沙量减小了48 60%～59 80%;在大雨强时桑基植物篱对减少养分的流失总量和富集比效果也相当显著。该技术的应用可有效地保证紫色土坡地土壤对降雨的充分入渗,减少面源污染,保持坡耕地的土地生产力。     

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.     

紫色土丘陵区坡耕地坡面侵蚀响应特征研究

采用人工模拟降雨法,分析了紫色土丘陵区坡耕地坡面侵蚀过程地表石砾化、土层厚度变化及影响因素,利用建立的流失土层厚度计算方程对重庆地区不同土地利用类型流失土层厚度进行了分析。研究表明:(1)在降雨前、3次降雨后、6次降雨后,小区地表石砾覆盖度分别为1.5%,2.4%和12.2%,地表石砾覆盖度与累积产沙量正相关,在相同产沙量条件下,后期降雨侵蚀产沙造成的石砾化程度更为显著;(2)在模拟降雨前期,随着降雨量增大坡面流失土层厚度增加很快,4场降雨后降雨量增大导致的流失土层厚度增长率减少;不同地形因子组合下,累积雨量与流失土层厚度间存在较好的线性关系;(3)重庆地区无措施裸露坡耕地年均流失土层厚度为4.479 mm,大于年均成土厚度,作物覆盖顺坡耕地、作物覆盖横坡耕地、植物篱坡耕地、作物覆盖水平梯地、林地和荒草地年均流失土层厚度分别为1.931,0.728,0.533,0.041,0.001,0.079 mm,均小于年均成土厚度;重庆地区流失土层厚度大小为:渝东南地区>渝中部区>渝东北区>主城区>渝西地区,研究可为重庆市水土保持分区防治提供理论指导。     

紫色丘陵区堆渣体物理性质变化及边坡稳定性分析

为探求影响生产建设项目建设过程中堆渣体边坡稳定性的因素,以紫色丘陵区堆渣体为研究对象,采集堆渣体不同坡位的弃渣样品,测定堆渣体的含水率、饱和含水率、饱和导水率、容重和机械组成等物理指标,同时对各个坡位的样品进行直剪试验,以此分析堆渣体边坡稳定性特征。结果表明:坡面土体的含水率从上至下均逐渐升高;在含水率极低时,土体的黏聚力与含水率呈正相关;形成时间较长的堆渣体坡中部位的内摩擦角最大,而黏聚力最小;1、2、3号堆渣体安全堆渣的临界坡度分别为29.21°、26.13°、32.45°,3个边坡均不稳定,需要采取拦挡措施。     

紫色丘陵区不同土地利用类型径流泥沙及氮磷流失特征

采用径流小区定位观测法研究紫色丘陵区不同土地利用类型在自然降雨条件下的径流泥沙特征及面源污染物流失特征。结果表明,(1)2014年6-7月共观测到6次产生地表径流降雨事件,其降雨量在14.3~34.3mm之间,不同次降雨条件下产流量均以荒草地最大,其数值在25~35L之间;而产沙量均以顺坡耕作最大,其产沙模数在0.130~2.056g/m2,其次为横坡耕作。(2)各种土地利用类型径流总氮浓度均以6月25日和6月30日较高且以横坡耕作最大,而总磷浓度在观测期间均以顺坡耕作最大,其浓度在2.51~5.90 mg/L之间;顺坡耕作平均总氮流失量比横坡耕作和横坡植物篱耕作分别高9.31%和94.49%,而平均总磷流失量分别为二者的2倍和3倍左右。(3)总氮次产污模数随降雨量增加而增大且前期降雨会导致次产污模数迅速增加;降雨量为27.8mm(6月30日)时各种土地利用类型总氮次产污模数达到最大值;总磷次产污模数与总氮相比较小,数值在0.03~0.51kg/km2之间,与降雨量关系不明显。     

土壤侵蚀对紫色土坡耕地耕层物理及力学特性的影响

【目的】紫色土坡耕地是南方丘陵区农业生产重要的耕地资源,其耕层土壤退化主要为物理退化。为了探讨土壤侵蚀对紫色土坡耕地耕层物理特性及力学特性退化的影响,在耕层土壤退化分级的基础上,定量分析了不同侵蚀程度下紫色土坡耕地耕层物理、力学特性及土壤退化指数的变化特征。【方法】采用铲土侵蚀模拟试验方法,以未侵蚀地块为对照组（CK）,对比分析了侵蚀5 cm（S_-5）、10 cm（S_-10）、15 cm（S_-15）、20 cm（S_-20）条件下紫色土坡耕地耕层土壤渗透性、土壤力学特性及土壤退化指数变化特征,对坡耕地耕层物理、力学特性的退化程度进行了定量分析。【结果】（1）紫色土坡耕地不同侵蚀程度下耕层土壤渗透性为CK>S_-5>S_-10>S_-15>S_-20,土壤初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率、饱和导水率随着侵蚀程度加剧而降低,S_-20土壤渗透性能最差;不同侵蚀程度下紫色土坡耕地均表现为0—20 cm土层的土壤渗透性指标高于20—40 cm土层的。（2）紫色土坡耕地不同侵蚀程度耕层土壤力学性质为CK-5-10-15-20,土壤抗剪强度、土壤紧实度随侵蚀程度加剧而增加。不同侵蚀程度下紫色土坡耕地各层土壤力学指标均表现为0—20 cm土层的高于20—40 cm土层的。（3）土壤抗剪强度对第一轴贡献率最大,土壤抗剪强度是影响不同侵蚀程度下紫色土坡耕地土壤物理性质及力学特性变化的主要因素。紫色土坡耕地土壤物理性质及力学特性与第一轴相关性排序表现为稳定入渗率>土壤紧实度>饱和导水率>平均入渗率>初始入渗率>抗剪强度。（4）不同侵蚀程度下紫色土坡耕地土壤退化指数大小为S_-5（-8.71%）>S_-10（-10.95%）>S_-20（-12.17%）>S_-15（-15.37%）,S_-15处理对耕层物理性质影响最大,S_-15 土壤退化指数最小,土壤退化程度为重度退化。不同侵蚀条件下,紫色土坡耕地土壤退化指数10—20 cm土层的最大,土壤退化对10—20 cm土层影响最小。【结论】紫色土坡耕地土壤退化现象严重,不同侵蚀程度土壤的退化等级分为4级,分别为未退化、轻度退化、中度退化、重度退化。研究结果可为坡耕地耕层质量退化过程辨识及恢复调控提供技术参数。