红壤坡面土壤团聚体特性与侵蚀泥沙的相关性

借助室内人工模拟降雨试验为研究手段,以强降雨过程中红壤丘陵区坡菜地侵蚀泥沙颗粒组成及土壤团聚体稳定性变化特征与规律为研究目的,分别在不同坡长(2,3,4m)、不同植被覆盖度(0,30%,60%,90%)条件下进行了有效模拟降雨试验共计12场次,每场次降雨试验的产流历时设计为30min,固定雨强为2.0mm/min。试验结果表明:1)侵蚀泥沙中颗粒粒径以2μm粘粒和2—20μm细粉粒为主。在原土中,粘粒(0—2μm)和细粉粒(2—20μm)含量之和占总量的43.92%,在泥沙中粘粒和细粉粒之和占总量的约57.08%,均出现不同程度的增加;2)在不同处理中,坡面土壤1mm干筛法团聚体含量明显大于湿筛团聚体(1mm)的含量,可认为水稳性团聚体的含量更能作为衡量土壤结构的稳定性的指标。0.25mm团聚体分散度(PAD0.25)和2mm团聚体分散度(PAD_2)含量均出现增大,而0.25mm水稳性团聚体含量(WAS_(0.25))减少,植被覆盖度对土壤团聚体稳定性影响明显强于坡长;3)WAS_(0.25)含量是影响侵蚀泥沙的颗粒粒径分布的主要因素,随着坡面土壤中WAS_(0.25)的增加,侵蚀泥沙的平均重量直径逐渐降低。同时,泥沙颗粒平均直径与土壤团聚体平均重量直径(MWD_(团聚体))含量呈极显著负相关,可知坡面大团聚体越稳定,坡面土壤的粗化过程越不易形成。     

东北黑土区片蚀和沟蚀对土壤团聚体流失的影响

土壤侵蚀方式的差异必然会导致土壤团聚体破碎程度及流失过程的不同。基于室内模拟降雨试验,对比研究了黑土坡耕地片蚀和沟蚀对土壤团聚体流失的影响。结果表明,在50和100 mm/h降雨强度下,沟蚀试验处理的侵蚀量分别是片蚀试验处理的1.42倍和3.51倍左右。在片蚀试验处理下,当降雨强度由50 mm/h增加至100 mm/h时,侵蚀泥沙中微团聚体（< 0.25 mm）含量由45.7%增加至74.2%;而在沟蚀试验处理下,侵蚀泥沙中以大团聚体（≥0.25 mm）为主,其占团聚体流失量为65.5%。片蚀试验处理下,50 mm/h降雨强度时,侵蚀泥沙中 > 5和2-5 mm粒级的团聚体含量均小于沟蚀处理,而其它粒级的团聚体含量均大于沟蚀处理;在100 mm/h降雨强度下,侵蚀泥沙中团聚体各粒级的含量均小于沟蚀处理。与试验土壤相比,表征团聚体流失的两个特征指标平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）均明显减少;在两种降雨强度下,片蚀试验处理的MWD和GMD均明显小于沟蚀处理。研究还发现MWD和GMD两种团聚体指标均能反映黑土农耕地坡面片蚀和沟蚀方式下的团聚体流失特征,且MWD能够更好的反映出雨强变化时两种侵蚀方式下土壤团聚体的流失特征。     

杉木纯林及其混交林土壤团聚体有机磷组分分布特征研究

磷素是植物生长不可缺少的营养元素,而有机磷是土壤磷库的重要组成部分,其活性大小与土壤供磷能力密切相关。采用野外调查与室内分析相结合的方法,以广西凭祥杉木纯林、杉木-火力楠混交林、杉木-米老排混交林为研究对象,探讨了不同杉木林分类型土壤团聚体中有机磷组分的分布特征,结果表明：除高稳性有机磷主要分布在大粒径团聚体中外,其余组分有机磷含量均表现为随着粒径减小而增加,其中<0.25mm粒径团聚体的有机磷含量最高,而受粒径分布影响,<2mm粒径团聚体的有机磷储量最高；<0.25mm、>2mm粒径团聚体和土壤团聚体稳定指标与各有机磷组分储量呈极显著正相关,在保持土壤稳定的基础上,可通过提高>2mm和<0.25mm粒径团聚体的占比能有效增加土壤有机磷储量；在3种林分类型中,杉木-火力楠混交林能够有效的提高土壤团聚体稳定性,提高土壤有机磷含储量。因此,选择合适的混交树种,有助于土壤生态环境质量提升及促进森林资源的可持续经营管理。     

秦岭太白山不同植被带土壤团聚体碳库变化及温度敏感性

森林土壤碳库对全球变暖的响应是气候变暖下预测CO₂不确定性的潜在主要来源。然而，不同植被带上各粒径团聚体的SOC矿化的温度敏感性(Q10)及机理尚不明确。收集了中国太白山4个不同海拔的植被带的土壤，将土壤按粒径大小筛分为大、中、小3类团聚体，并进行了100天的土壤培养实验，以监测在3个恒定温度(5℃、15℃和25℃)下土壤呼吸速率、微生物量碳和胞外酶活性等指标。研究表明(1)团聚体占全土比例随粒径增大而增大，而有机碳含量随粒径的增大而减小。(2)随着海拔的升高，大团聚体、中团聚体、小团聚体的惰性碳库比例分别从45.11%、36.37%、64.72%升高到45.71%、38.11%、67.12%,缓效碳库比例分别从28.81%、37.20%、14.54%下降到28.41%、36.16%、13.78%,活性碳库比例从26.06%、26.42%、20.73%下降到25.35%、25.72%、19.09%。(3)各团聚体温度敏感性(Q10)表现出随海拔升高而增加，随温度升高而降低(T1Q10>T2Q10),并且具有惰性碳库Q10>缓效碳库Q10>活性碳库...     

宁夏典型天然草地土壤团聚体稳定性及其有机碳分布特征

土壤团聚体作为土壤结构的基本单元和土壤有机碳存在的重要场所,对维系土壤质量和生态环境可持续发展具有重要作用。为探究宁夏天然草地土壤团聚体稳定性及其有机碳分布特征,以宁夏4种典型的天然草地（草甸草原、温性草原、草原化荒漠和荒漠草原）为研究对象,系统开展研究。结果表明：草甸草原、温性草原和草原化荒漠各粒级机械团聚体和水稳性团聚体含量均呈现随粒径减小而先减小后增大趋势,荒漠草原机械团聚体含量呈现随粒径减小而先减小后增大的趋势,水稳性团聚体含量呈现随粒径减小逐渐增大的趋势;且草甸草原和温性草原机械稳定性和水稳性团聚体在0-10 cm、10-20 cm和20-40 cm 3个土层均以>0.25 mm大团聚体为主,草原化荒漠和荒漠草原水稳性团聚体均以<0.25 mm的微团聚体为主。4种草地类型机械团聚体和水稳性团聚体MWD和GMD,以及各粒级土壤团聚体有机碳含量均表现为草甸草原和温性草原显著高于草原化荒漠和荒漠草原。草甸草原和温性草原在3个土层深度均以>0.25 mm的大团聚体对有机碳的贡献率最高,分别达到43.86%、59.26%、58.89%和58.02%、54.03%、57.15%;草原化荒漠和荒漠草原在3个土层深度,均以<0.25 mm的微团聚体贡献率高,分别达到了60.37%、55.86%、54.33%和75.61%、78.34%、78.74%。结果表明：草甸草原和温性草原较草原化荒漠和荒漠草原土壤团聚体稳定性更高,更有利于土壤有机碳累积。     

轮耕与施肥对渭北旱作玉米田土壤团聚体和有机碳含量的影响

2007—2012年在陕西合阳连作玉米田进行保护性轮耕与施肥长期定位试验,设置免耕/深松(NT-ST)、深松/翻耕(ST-CT)和翻耕/免耕(CT-NT)3种隔年交替轮耕处理和连续免耕(NT-NT)、连续深松(ST-ST)、连续翻耕(CT-CT)3种连耕处理及平衡施肥、低肥和常规施肥3种施肥处理,分析了0～40 cm土壤团聚体分布、平均质量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)、分形维数(D)及0～60 cm土壤有机碳(SOC)含量.结果表明: 随着耕作强度的增加,土壤团聚体总含量减小,稳定性降低,有机碳损失增大;连续免耕和轮耕增大了土壤团聚体MWD和GMD,减小分形维数,增加了粒径大于0.25 mm团聚体(R_0.25)和SOC含量.在相同施肥处理下,团聚体R_0.25表现为NT-NT>NT-ST>NT-CT>ST-ST>CT-ST>CT-CT;在相同耕作方式下,平衡施肥和低肥处理下土壤团聚体比常规施肥更稳定.通过对土壤团聚体分形维数进行数学拟合,干筛法和湿筛法所测土壤团聚体的分形维数分别为2.247～2.681和2.897～2.976. 0～30 cm土层土壤团聚体分形维数均表现为连续免耕和轮耕显著低于连续翻耕(CT-CT),随土层加深分形维数增大,在40 cm处趋于稳定.施肥对不同土层有机碳含量的影响差异显著(P<0.05),随土层加深有机碳含量呈递减趋势,平衡施肥处理下有机碳积累量较常规施肥增加了6.9%.土壤有机碳含量随团聚体粒径的增大而增加,0.25～2 mm粒径土壤团聚体含量对有机碳积累的影响达到显著水平(P<0.01),确定系数R²为0.848.     

降雨侵蚀过程中黑土团聚体流失特征

坡面侵蚀过程中土壤团聚体流失可直接反映土壤团聚体的破碎程度以及雨滴打击和径流搬运之间的相互作用。基于模拟降雨试验,研究降雨侵蚀过程中黑土坡面土壤团聚体流失特征。试验处理包括黑土区常见的2个侵蚀性降雨(50、100mm/h降雨强度)和2个坡度(5°和7.5°)以及2种地面处理(裸露休闲和秸秆覆盖)。结果表明:裸露休闲处理下径流含沙量是秸秆覆盖处理的27.5—141.3倍,且不同处理下含沙量最大值均出现在降雨初期。覆盖秸秆与无覆盖试验处理下土壤团聚体流失均以0.25 mm微团聚体为主。秸秆覆盖试验处理下泥沙中0.25 mm微团聚体流失量占团聚体流失总量的34.5%—56.8%,而在裸露休闲处理下其值达到82%以上。秸秆覆盖处理下的各粒级团聚体流失量较裸露休闲试验处理减少了33.3%以上,其中差异最明显的是≥1 mm粒级团聚体与0.25 mm微团聚体,二者分别较裸露休闲处理减少了43.1%—96.4%和99.0%以上。秸秆覆盖处理下的0.25—2 mm粒级团聚体流失比例较裸露休闲处理明显增加。秸秆覆盖试验处理下流失团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别是裸露休闲处理的1.5—2.9和1.7—2.0倍;而秸秆覆盖处理下的平均重量比表面积(MWSSA)和分形维数(D)较裸露休闲处理分别减少了26.2%—32.9%和5.1%—6.7%。     

典型黑土区坡面上方汇流和土壤管道崩塌对坡面水蚀的影响

分析坡面上方汇流和土壤管道崩塌对黑土坡面水蚀过程的影响,可为黑土侵蚀退化防治提供重要科学依据。本研究基于坡面汇流模拟试验,设计3个上方汇流强度和3种近地表土壤水文条件(无土壤管道、有土壤管道无管道流、有土壤管道流),研究坡面上方汇流和土壤管道崩塌对黑土坡面水蚀过程的影响,量化土壤管道侵蚀对黑土坡面侵蚀的贡献。结果表明：1)坡面侵蚀量随上方汇流强度的增加而增加,当上方汇流强度从30 L·min^-1增加到40和50 L·min^-1时,坡面侵蚀量分别增加100.0%～111.5%和214.8%～289.2%。2)土壤管道发生和管道流形成加剧了坡面水蚀过程,30、40和50 L·min^-1上方汇流强度下有土壤管道无管道流和有土壤管道流处理的坡面侵蚀量分别是无土壤管道处理的1.4～1.6倍和1.7～2.1倍。此外,3种上方汇流强度下有土壤管道无管道流和有土壤管道流处理的土壤管道侵蚀对坡面土壤侵蚀的贡献分别为26.7%～37.6%和40.5%～51.9%。3)土壤管道崩塌加剧了细沟侵蚀过程,30、40和50 L·min^-1...     

退耕植茶地土壤团聚体及其无机磷组分分布特征

为了揭示土壤团聚体及其无机磷组分对退耕植茶的响应特征,以雅安市名山区中峰乡退耕植茶地(2～3年、9～10年、16～17年)为研究对象,选取邻近耕地为对照,采用野外调查与室内分析相结合的方法开展退耕植茶地土壤团聚体及其无机磷组分分布特征的研究.结果表明: 耕地及退耕植茶地土壤团聚体均以粒径>2 mm团聚体为主.随着退耕植茶年限的延长,各退耕植茶地粒径>5 mm的团聚体含量逐渐增加,粒径<5 mm的团聚体含量却逐渐降低.退耕植茶初期,退耕植茶地土壤团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值与对照差异不明显,退耕植茶9～10年和退耕植茶16～17年显著高于对照,且随着退耕植茶年限的延长逐渐增大.退耕植茶地与耕地相比,其有效性较高的Al-P、Fe-P含量增加,有效性较低的O-P含量降低,随着退耕植茶年限的延长,各粒径团聚体中有效性较低的O-P逐渐降低,有效性较高的Al-P、Fe-P逐渐增加.耕地及退耕植茶地中Al-P、Ca-P含量随粒径的减小而增加,在<0.25 mm粒径中的含量最高;Fe-P在<0.25 mm粒径团聚体中的含量最多,其次是2～5 mm和0.25～0.5 mm粒径团聚体;退耕植茶后,O-P逐渐向较小粒径中富集,在<2 mm粒径中含量较高.     

壤中流和土壤解冻深度对黑土坡面融雪侵蚀的影响

融雪侵蚀是东北黑土区土壤流失的一种重要形式,而目前有关壤中流和土壤解冻深度对融雪径流侵蚀的影响研究较少。本研究采用室内模拟试验,设计两个融雪径流量(1和4 L·min^-1)和两个土壤解冻深度(5和10 cm),以及有、无壤中流处理,分析壤中流和土壤解冻深度对黑土区坡面融雪侵蚀的影响。结果表明: 1)壤中流处理下坡面融雪径流深度和侵蚀量分别是无壤中流处理的1.1～1.2倍和1.3～1.9倍。两个融雪径流量下,当土壤解冻深度由5 cm增加到10 cm时,无壤中流处理下坡面融雪径流深度和侵蚀量分别增加10.0%～13.5%和15.4%～37.1%;而有壤中流处理下坡面融雪径流深度增加6.5%～8.5%,融雪侵蚀量则无显著变化。2)坡面细沟发育受壤中流、土壤解冻深度和融雪径流量的综合影响,各处理下细沟侵蚀量占坡面融雪侵蚀量的72%以上。3)壤中流发生使坡面径流流速和径流剪切力分别增加20.3%～23.2%和37.0%～51.3%,Darcy-Weisbach阻力系数减少9.0%～21.4%,从而增加了坡面融雪侵蚀量;且壤中流发生促进了坡面细沟发育,其细沟侵蚀量较无壤中流处理增加43.6%～69.9%,也导致坡面融雪侵蚀量增加。无壤中流条件下,土壤解冻深度加剧坡面融雪侵蚀的主要原因是随着土壤解冻深度的增加,坡面径流侵蚀能力和可蚀性物质来源增加,导致融雪径流侵蚀量增加。此外,土壤解冻深度对壤中流条件下细沟形态发育也有明显的影响,土壤解冻深度为5 cm时,细沟横向加宽作用显著;而土壤解冻深度为10 cm时,细沟下切侵蚀作用更显著。本研究加深了对黑土区融雪侵蚀机理的认识,可为水蚀模型的研发提供理论指导。     

应用Le Bissonnais 法研究黄土丘陵区植被类型对土壤团聚体稳定性的影响

植被类型直接影响土壤特性,对土壤团聚体的形成和稳定性有重要影响,水稳性团聚体是反映黄土高原土壤抗蚀性的最佳指标。本文选择黄土丘陵区延河流域作为研究区域,应用Le Bissonnais(LB)法和Yoder法测定了森林、森林草原两种植被类型下土壤水稳性团聚体稳定性,对比分析了LB法3种处理的结果,并计算土壤团聚体平均重量直径（MWD）和可蚀性因子K值。结果表明：在LB法3种湿润处理下,预湿后扰动处理（WS）对土壤团聚体结构的破坏程度最大,处理后土壤水稳性团聚体以<0.2 mm为主;快速湿润处理（FW）对团聚体的破坏程度次之;慢速湿润处理(SW)对团聚体的破坏程度最小,处理后土壤水稳性团聚体主要以>2 mm团聚体为主;说明黄土丘陵区延河流域土壤团聚体破坏的主要机制是气爆作用（消散作用）和机械扰动。LB法的3种处理结果中预湿后扰动的测定结果与传统的湿筛法（Yoder法）更接近。LB法包含Yoder法的基本原理,能够全面、准确的测定土壤团聚体结构,适宜作为黄土丘陵区土壤团聚体测定方法。森林植被类型的土壤团聚体平均重量直径（MWD）大于森林草原植被类型,而且SW>FW>WS,但可蚀性因子K值却是森林植被类型小于森林草原植被类型。土壤水稳性团聚体由小颗粒向大颗粒转变,土壤结构趋于稳定。不同植被类型下土壤有机质含量不同,土壤团聚体形成过程及土壤团聚度也有差异,因而造成土壤可蚀性和土壤抗蚀性能不同。     

湘南红壤丘陵区不同生态种植模式下土壤磷素流失特征

以湖南省祁阳县红壤坡地大型标准径流场为例,研究了湘南红壤丘陵区8种不同生态种植模式下土壤磷素的地表流失特征.结果表明: 总磷流失量以撂荒处理(T₁)最严重,顺坡种植模式处理(T₂、T₃)其次,5种梯田模式处理(T₄～T₈)均能有效减少土壤磷的流失,磷流失量分别是T₁处理的9.9%、37%、0.7%、2.3%和1.9%.生态种植模式直接影响红壤坡地土壤磷素的地表流失形态,研究区流失的磷素以颗粒磷为主.暴雨(日降雨量＞50 mm)情况下,降雨量对不同生态种植模式下磷流失量影响差异不大,但磷流失量随降雨强度增大而增加.红壤坡地土壤磷素地表流失主要集中在6-9月,降雨量和降雨强度是影响湘南红壤丘陵区土壤磷素地表流失时间分布的直接因素.
     

砾石对红壤工程堆积体边坡径流产沙的影响

为探究砾石对红壤工程堆积体边坡降雨侵蚀的影响,基于室内模拟降雨试验,在1.0、1.5、2.0、2.5 mm/min雨强条件下,以土质边坡为对照,研究了10%、20%和30%的砾石质量分数红壤工程堆积体边坡的径流特征、产沙过程及侵蚀动力机制。结果表明：1）砾石质量分数对稳定径流强度的影响存在阈值,在雨强 > 1.0 mm/min时稳定径流强度随砾石质量分数的增加先减小后增大,在1.0 mm/min雨强时则表现为先增大后减小,且均在10%砾石质量分数下达到极值;2）雨强1.0 mm/min时,径流为缓流,砾石促进径流流动,使弗汝德数增大24.5%-87.8%,雨强2.0、2.5 mm/min时,径流为急流,砾石延缓径流流动,使弗汝德数降低4.2%-13.0%;3）侵蚀速率随产流历时变化过程受砾石质量分数和雨强的影响,雨强越大,砾石质量分数越低,边坡越易发生细沟侵蚀且伴随重力崩塌现象,侵蚀速率呈多峰多谷变化趋势;4）1.0 mm/min雨强时,砾石存在加剧了土壤侵蚀,产沙增幅达28.7%-50.5%;雨强 > 1.0 mm/min时,砾石减沙效益为5.0%-64.4%;5）径流功率是描述红壤工程堆积体侵蚀动力机制最优参数,其可蚀性参数及发生侵蚀临界径流功率从大到小对应的砾石质量分数均为10%、0、20%和30%。研究成果可为红壤区开发建设项目水土流失治理及侵蚀预测模型提供科学依据。     

土壤表面电场对黑土团聚体破碎和侵蚀的影响

通过定量调控土粒表面电场强度,采用湿筛法和模拟降雨试验,研究了土壤表面电场对东北黑土团聚体稳定性和土壤侵蚀的影响。结果表明: 1)随着土壤本体溶液电解质浓度的降低,土壤颗粒表面电位绝对值和电场强度均不断增加,宾县黑土和克山黑土表面电场强度均可达10⁸ V·m^-1数量级;2)随着土粒表面电场增强,土壤团聚体的破碎程度增大,平均重量直径表现为先急剧减小而后保持不变;3)通过人工模拟降雨试验可知,随本体溶液电解质浓度降低,颗粒表面电场增强,土壤流失强度增大。当电解质浓度＜0.01 mol·L^-1,对应宾县黑土和克山黑土的表面电位绝对值分别大于210和209 mV时,土壤累积流失量随时间的分布曲线较为接近,表明0.01 mol·L^-1是影响土壤侵蚀强度的电解质临界浓度值;4)土壤累积流失量与团聚体平均重量直径之间表现出良好的线性关系。综上,当雨水进入土壤,土粒表面电场增强,引发土壤团聚体破碎并释放大量细颗粒,最后在雨水冲刷作用下发生侵蚀。该研究结果可为深入理解东北黑土区土壤水蚀机理提供新的思路。     

降雨和汇流对黑土区坡面土壤侵蚀的影响试验研究

东北黑土区上坡汇流对坡面土壤侵蚀有重要影响,因此辨析降雨和汇流对黑土区坡面土壤侵蚀的影响对农田土壤侵蚀防治有重要意义。通过设计不同降雨强度和汇流速率以及二者组合的模拟降雨及上方汇流试验,分析了降雨和汇流对黑土坡面侵蚀的影响及其贡献。试验处理包括两个降雨强度(50 mm/h和100 mm/h)、两个汇流速率(50 mm/h和100 mm/h,即:10 L/min和20 L/min)、以及4种不同降雨强度和汇流速率的组合((50+50)mm/h、(50+100)mm/h、(100+50)mm/h和(100+100)mm/h)。结果表明,在50 mm/h和100 mm/h上方汇流引起的坡面侵蚀量仅分别是50 mm/h和100 mm/h降雨引起坡面侵蚀量的1.9%和0.6%;当降雨强度和坡上方汇流速率分别由50 mm/h增加至100 mm/h时,降雨试验处理下的坡面侵蚀量增加6.1倍,汇流试验处理下的坡面侵蚀量增加3.2倍,说明降雨对坡面土壤侵蚀的影响显著大于汇流的作用。在降雨和汇流组合试验中,总供水强度(降雨强度+汇流速率)为150 mm/h时,降雨强度为100 mm/h和汇流速率为50 mm/h组合试验的坡面侵蚀量是降雨强度为50 mm/h和汇流速率为100 mm/h组合试验坡面侵蚀量的7.9倍。在相同汇流条件下,降雨强度由50 mm/h增加到100 mm/h时,降雨强度的增加对坡面侵蚀量的贡献率为89.6%-99.5%;而在相同降雨条件下,坡面汇流速率由50 mm/h增加100 mm/h时,汇流速率的增加对坡面侵蚀量的贡献率为17.2%-78.7%,说明在东北黑土区防治坡面汇流对坡面土壤侵蚀影响也尤为重要。     

三峡库区土质道路侵蚀产沙过程的模拟降雨试验

以三峡库区王家桥小流域为研究区,通过野外调查选择了5个典型路段,在1.0 mm min~(-1)模拟降雨条件下研究了土质道路降雨-径流-泥沙关系.结果表明,土质道路被高度压实,但使用强度和管护方式差异致使容重、路面浮土、杂草盖度、饱和导水率等差异显著.土质道路仅需1～3 mm降雨就能产生地表径流,7～10 mm的降雨使径流趋于稳定,径流系数超过60%,特别是车流量较大干道的径流系数超过70%,平均和峰值径流量达0.69 mm min~(-1)和0.84 mm min~(-1).土质路面大量浮土致使初始径流含沙量高,然后快速下降并趋于稳定.由于路面浮土量大和在降雨过程中能形成人工细沟的车辙等导致较大车流量干道的土壤流失率是其它路段3～4倍.土质道路的容重和路面浮土与径流系数和土壤流失量呈显著正相关,饱和导水率则呈显著负相关;路面杂草能显著减少径流,防治路面侵蚀.     

自然降雨下黄土丘陵区草灌植物垂直覆盖结构的减流减沙效应

黄土高原是我国水土流失和生态环境问题最为严重的地区之一,植被恢复是防治水土流失的重要措施。植物垂直覆盖结构包括地上冠层、地表枯落物和地下根系,各组分具有不同的水土保持作用,是研究植被与水土流失关系的基本单元。目前,关于植物垂直覆盖结构不同组分对土壤侵蚀影响的研究主要是基于人工模拟降雨,缺少自然降雨条件下不同植物的垂直覆盖结构对产流、产沙和入渗等多过程影响的系统研究。本研究以黄土丘陵区典型的草本(须芒草)、半灌木(铁杆蒿)和灌木(绣线菊)为研究对象,每种植物进行三种处理(自然状态、去除枯落物和仅留根系)以及裸地对照,观测2015—2016年降雨事件的产流产沙量和入渗量,分析植物不同垂直覆盖结构的减流减沙效益及其相对贡献。结果表明:三种植物均具有较好的减流(45.9%—73.2%)、减沙效益(87.5%—94.6%)和增加入渗作用(4.7%—10.8%),灌木的减流效果(73.2%)显著高于草本(45.9%)和半灌木(63.5%),但三种植物间的减沙效益没有显著性差异。冠层的减流作用最大,贡献率接近一半(48%—50%),草本枯落物的减流贡献率与根系基本一致,而半灌木和灌木枯落物的减流贡献...     

植被覆盖度和综合治理对纸坊沟流域土壤氮素流失的影响

同小流域土壤侵蚀一样,小流域土壤氮素随洪流流失也受到植被覆盖度的影响,通常经过调整小流域内土地利用结构以达到控制水土流失。该研究以8.27 km2纸坊沟流域和1:400比例流域模型为研究对象,研究植被覆盖度和综合治理对纸坊沟流域土壤氮素流失的影响。结果表明:在模拟降雨下,当流域植被覆盖度分别为60%、40%、20%和0时,流域模型铵态氮流失量分别为87.08、44.31、25.16和13.71 kg/km2,硝态氮为85.50、74.05、63.95和56.23 kg/km2,全氮为0.81、1.18、1.98和7.51 t/km2;在自然降雨下,1998年与1992年相比,全流域年土壤侵蚀量为1 086 t/km2和1 119 t/km2,氮素流失量为8 758.5和7 562.2 kg,减少了15.8%,其中农地减少了52.0%。流域对降水中的矿质氮具有过滤作用,硝态氮的过滤作用明显高于铵态氮。洪流泥沙中<20 mm微团聚体富集造成了泥沙有机质和全氮的富集。植被覆盖虽能有效地减少流域土壤侵蚀和全氮的流失,却能增加土壤矿质氮的流失。坡地退耕还林草可显著减少流域土壤氮素流失。     

降雨条件下两种土壤类型工程堆积体坡面水沙关系与侵蚀动力特征

随着生产建设活动的日益频繁,其产生的工程堆积体逐渐成为人为水土流失的主要来源。本研究选取风沙土和红土堆积体,通过室内模拟降雨试验,研究了不同雨强(1.0、1.5、2.0、2.5 mm·min^-1)和砾石含量(0、10%、20%、30%)条件下,两种土质工程堆积体坡面侵蚀过程中水沙关系和侵蚀水动力特征的变化。结果表明: 风沙土堆积体产沙率随时间呈波动式增大趋势;红土堆积体在1.0 mm·min^-1雨强时先增大后逐渐稳定,其他雨强则迅速下降后呈波动变化的趋势,且雨强越大、砾石含量越小,波动越剧烈。风沙土堆积体在0和10%砾石含量时存在坡面细沟侵蚀,细沟侵蚀阶段的产沙率是片蚀阶段的6.74～57.40倍;红土堆积体坡面侵蚀过程可划分为松散颗粒侵蚀阶段和土石侵蚀阶段,松散颗粒侵蚀阶段产沙率是土石侵蚀阶段的1.05～3.49倍。两类堆积体产沙率均随雨强增大而增大,1.0和1.5 mm·min^-1雨强时产沙率随砾石含量增大而波动变化,雨强＞1.5 mm·min^-1时则随砾石含量增大而减小,相同条件下,风沙土堆积体产沙率是红土的1.45～4.14倍。风沙土堆积体侵蚀过程中水沙关系由水大沙少向水大沙多转变,而红土堆积体则呈相反变化: 水大沙多时期,风沙土堆积体产沙增速是红土堆积体的1.94～37.60倍;水大沙少时期,红土堆积体产沙减速是风沙土的1.40～21.30倍。总体上,径流功率在描述两类堆积体侵蚀动力过程方面优于径流剪切力,临界径流功率均随砾石含量增大而增大,其中,风沙土堆积体在细沟侵蚀阶段的临界径流功率(0.02～0.04 W·m^-2)是片蚀阶段的2倍,且两阶段临界径流功率均低于红土堆积体。本研究结果可为工程堆积体侵蚀预测模型的建立提供科学参考。     

冻融交替对黑土团聚体稳定性的影响

应用Le Bissonnais法分析冻融循环(0、1、3、5和9)对3～5 mm黑龙江省黑土团聚体稳定性的影响,采用蜡封法分析黑土孔隙度的变化.结果表明: 不同粒径团聚体含量随冻融循环次数增加均呈波动状态,团聚体含量变化系数随冻融循环次数的增加逐渐趋于稳定;快速湿润、慢速湿润、预湿润震荡3种处理土壤中>0.25 mm团聚体含量有明显差异;孔隙度随冻融循环次数的增加而增大,变化范围在32.4%～41.4%.随冻融次数的增加,不同破碎方式下团聚体含量变化程度较低,团聚体平均重量直径与孔隙度呈负相关,表明冻融条件下孔隙度是影响团聚体稳定性的重要因素.