土壤侵蚀对土壤肥力及土地生物生产力的影响

通过对红壤坡地不同土地利用方式土壤肥力及土地生物生产力的空间分异研究,揭示了土壤侵蚀对土壤肥力和土地生产力的负面影响．即侵蚀导致Ｎ、Ｐ、Ｋ等土壤速效养分含量减少及其在坡面上部的相对贫乏和下部的相对富集;土壤有机质含量降低;土壤机械组成中砂、粉、粘粒比率发生变化,表现为土壤沙化,土地生物生产力下降．     

桂西北喀斯特坡地土壤137Cs的剖面分布特征及其指示意义

分析了137Cs及土壤有机碳(SOC)在桂西北典型峰丛坡地及岩溶裂隙中的剖面分布特征,探讨了137Cs方法在喀斯特坡地的适用性及其指示的坡面土壤侵蚀特征.结果表明:所有剖面137Cs与SOC均显著相关,两者可能有相同的流失途径;次生林坡地137Cs主体分布深度在24 cm以内,中上及中坡剖面随深度呈指数递减分布,地表无侵蚀或侵蚀轻微,坡脚剖面呈较严重侵蚀形态;坡耕地剖面137Cs在耕层内均匀分布,中上坡及中坡主体分布深度在15 cm左右,面积活度远低于背景值,土壤侵蚀剧烈,坡脚分布深度至45 cm,呈堆积形态;次生林坡脚剖面、耕地中上坡剖面及所有裂隙剖面,137Cs在主体分布深度以下有断续极微量的分布,指示了喀斯特坡地土壤颗粒有随降雨沿地表负地形向地下流失的趋势,但流失量轻微.     

基于水蚀预报模型的丹江口坡地农田植物篱防蚀效应评价

基于丹江口坡地农田的田间试验数据,建立了WEPP模型坡面版所需的作物特性和种植管理措施参数、土壤物理特性参数、坡面特征参数等文件,并结合当地气象观测数据,模拟了丹江口地区4种植物篱（紫穗槐、金银花、黄花菜、龙须草）的坡面径流量和土壤侵蚀量结果表明： WEPP模型坡面版能准确模拟研究区植物篱对坡面径流与土壤侵蚀的影响,该方法不仅可减少田间试验次数,而且省时省力,并能为植物篱的推广应用提供科学依据.4种植物篱中,紫穗槐的防蚀效果最好.在坡度5°下,研究区紫穗槐（1 m宽）的最佳种植间距为15 m;坡度15°下,最佳种植间距为10 m;坡度25°下,最佳种植间距为3 m.     

桂西北喀斯特坡地土壤137Cs的剖面分布特征及其指示意义

分析了¹³⁷Cs及土壤有机碳（SOC）在桂西北典型峰丛坡地及岩溶裂隙中的剖面分布特征,探讨了¹³⁷Cs方法在喀斯特坡地的适用性及其指示的坡面土壤侵蚀特征.结果表明：所有剖面¹³⁷Cs与SOC均显著相关,两者可能有相同的流失途径;次生林坡地¹³⁷Cs主体分布深度在24 cm以内,中上及中坡剖面随深度呈指数递减分布,地表无侵蚀或侵蚀轻微,坡脚剖面呈较严重侵蚀形态;坡耕地剖面¹³⁷Cs在耕层内均匀分布,中上坡及中坡主体分布深度在15 cm左右,面积活度远低于背景值,土壤侵蚀剧烈,坡脚分布深度至45 cm,呈堆积形态;次生林坡脚剖面、耕地中上坡剖面及所有裂隙剖面,¹³⁷Cs在主体分布深度以下有断续极微量的分布,指示了喀斯特坡地土壤颗粒有随降雨沿地表负地形向地下流失的趋势,但流失量轻微.     

黄土高原沟壑区小流域坡地土壤养分分布特征

坡地土壤质量退化以及生产力下降是限制坡地植被恢复的主要因素,而坡地土壤质量和生产力在很大程度上取决于土壤养分状况。通过野外调查和室内分析相结合的方法,研究了黄土高原沟壑区坡地土壤养分分布特征,结果表明坡地土壤主要养分含量均随土壤层次的加深而降低,其中以有机碳和全氮降低最多,而硝、铵态氮和全磷降低较少;坡地不同土层土壤有机碳和全氮表现出较大的变异性,土壤铵态氮和全磷的变异较小。0．005～0．05mm土壤颗粒含量随土层加深而增加,0．05～1mm颗粒含量随土层加深而降低;〈0．005mm土壤颗粒含量在0～40cm土层变异很大,而0．005～0．05mm和0．05～1mm的土壤颗粒在所有土层变异都很小。有机碳、全氮、全磷和〈0．005mm颗粒从坡顶向下呈增加的趋势,其分布与坡度和坡长有关,其变异性随坡度和坡长的增加而增大。坡面较长时,〈0．005mm颗粒易于在坡面中、下部累积,坡度较大时则易于迁移出坡面。坡面土壤有机碳、全氮和全磷均在坡底部富集,其富集程度和位置因坡长和坡度而异,长缓坡有利于养分富集,短陡坡利于养分迁出。坡度较小时坡面不同位置土壤养分剖面分布主要由坡面土壤性质变异引起,随坡度的增加,土壤侵蚀便逐渐成为坡面养分分布的主导因子。坡上部碳、氮养分流失的深度也随坡度的增加而加深,而不同坡位全磷的剖面分布与坡度的关系较差。因此,在坡地土壤养分调控中必须综合考虑坡度和坡长因素。     

赤红壤植蔗坡地坡面径流及溶解态氮磷流失特征

为探究南方高强度、高频次降雨下赤红壤区坡耕地土壤侵蚀及氮磷养分流失的特征,基于野外径流小区原位观测试验,通过测定自然降雨下赤红壤植蔗坡地坡面径流和溶解态氮磷流失量,探讨自然降雨下甘蔗种植对赤红壤坡面径流及溶解态氮磷流失的影响。结果表明：(1)2019年和2020年,径流量分别为1111.3 m~3/hm~2和3269.4 m~3/hm~2,硝态氮(NO~-₃-N)流失量分别为1.39 kg/hm~2和15.60 kg/hm~2,铵态氮(NH~+₄-N)流失量分别为0.37 kg/hm~2和1.02 kg/hm~2,可溶性磷流失量分别为0.20 kg/hm~2和0.27 kg/hm~2。2019年和2020年植蔗坡地径流及溶解态氮磷流失量均集中在6月份,占流失总量的45%以上,硝态氮(NO~-₃-N)是径流氮素流失的主要形式,占79%以上。此外,2019年和2020年5月至8月,侵蚀性降雨场次分别为18次和23次,侵蚀性降雨量分别为407.8 mm和668.0 mm。(2)不同侵蚀性降雨条件下,植蔗坡地溶解态氮磷流失量及其...     

黄土丘陵区坡面植被盖度及其配置格局的水蚀效应模拟

黄土高原因土壤侵蚀严重被视为生态脆弱地带,探讨植被盖度及其所处坡位对土壤侵蚀的响应,对坡面侵蚀产沙的预测和调控具有重要意义。基于WEPP模型情景模拟,分析了分布广泛、耐旱性强的长芒草和典型恢复灌木植被柠条在不同雨强(0.5、1.0、1.5 mm/min)、不同植被盖度(20%、40%、60%、80%)和不同坡位(坡上、坡中、坡下)条件下的土壤侵蚀变化情况,运用双因素方差分析和相关贡献指数阐明坡面侵蚀产沙特征对坡位和植被盖度交互作用的响应,并提出植被配置的优化模式。结果表明:(1)提高植被有效覆盖度是减小土壤侵蚀的重要举措,且当植被分布在下坡位时坡面土壤侵蚀最少;(2)植被盖度可以有效减少产沙量。小雨强时,柠条和长芒草随盖度增加对泥沙的拦截率分别从38%增加到90%,64%增加到96%;中、大雨强时,植被盖度小于20%或者大于80%时,长芒草坡面产沙量大于柠条坡面。盖度为40%—60%时,长芒草坡面产沙量小于柠条坡面;(3)双因素方差分析表明:坡位和植被盖度对坡面侵蚀产沙量有极显著的影响(P0.001);当植被是长芒草时,坡位和植被盖度交互作用对坡面侵蚀产沙有显著影响(P0.01),植被是柠条时,坡位和植被盖度交互作用对坡面侵蚀产沙作用不显著;(4)通过模拟柠条和长芒草不同配置情景得出:长芒草分布在坡面下部产沙量较小,且当柠条和长芒草配比为1∶2时产沙量最小。     

南方红壤丘陵区不同土地利用方式下土壤有机碳分布特征及其与草本生物量的关系

不同土地利用方式下不同粒径土壤有机碳含量的变化可以在一定程度上反映土壤碳的变化,对揭示土壤有机碳循环过程具有重要意义.本研究在长期水土流失监测的基础上,采用土壤颗粒分级的方法,以南方红壤丘陵区不同土地利用方式(荒地、松林、草地)坡地土壤为研究对象,探讨了不同土地利用方式对不同粒径土壤有机碳分布特征的影响及其与草本生物量的关系.结果表明:土地利用方式和坡位对不同粒径土壤有机碳含量的影响较明显,研究区不同粒径土壤有机碳含量均表现为草地＞松林＞荒地;不同粒径土壤有机碳所占比例主要取决于土地利用方式,与坡位关系不大;由颗粒有机碳/矿物结合态有机碳(POC/MOC)值可知,草地土壤有机碳较易矿化,而荒地和松林土壤有机碳较稳定;红壤丘陵区坡地土壤砂粒有机碳对草本生物量的影响较大.     

黄土丘陵区生物结皮坡面产流产沙与其分布格局的关联

生物结皮在黄土丘陵区退耕地广泛发育,并在干扰等因素下形成不同分布格局。为明确生物结皮分布格局对坡面产流产沙的影响,采用模拟降雨试验研究了生物结皮条带状、棋盘状和随机3种分布格局对坡面产流产沙的影响,借助景观生态学方法,计算了生物结皮斑块的分布格局指数,解析了生物结皮分布格局与坡面产流产沙的关联。结果表明,（1）生物结皮分布格局显著影响坡面初始产流时间、径流率和土壤侵蚀速率。相同盖度条件下,生物结皮坡面的随机分布格局较带状和棋盘式分布格局显著降低了坡面径流量和产沙量,其径流率与土壤侵蚀速率分别是带状格局的71.7%、12.9%,是棋盘格局的89.6%、31.8%。（2）坡面径流率与生物结皮斑块最大斑块指数、斑块连结度呈极显著负相关,与分离度呈极显著正相关,与景观分裂指数呈显著正相关。（3）土壤侵蚀速率与生物结皮斑块最大斑块指数、斑块连结度呈显著负相关,与景观分裂指数、分离度呈显著正相关。（4）坡面径流率（Y₁）和土壤侵蚀速率（Y₂）与分离度（SPLIT,Splitting Index）的关系式为：Y₁=1.116+0.017SPLIT,R²：0.957;Y₂=22.767+17.936SPLIT,R²：0.801。（5）以上结果表明分布格局主要是通过影响生物结皮在坡面的分离度进而影响坡面产流产沙,随着生物结皮斑块分离度增大,生物结皮斑块破碎度增大,坡面产流产沙增多。从分布格局的角度解析了生物结皮对产流、产沙的影响,量化了生物结皮坡面径流率与侵蚀率与格局指数之间的关系,为量化认识生物结皮的水土保持功能提供了科学依据。     

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.
     

汉江流域景观格局变化对土壤侵蚀的影响

在流域尺度上,景观格局变化是决定土壤侵蚀程度的重要因素。以汉江流域为研究区域,基于2000—2015年四期土地利用类型数据及环境气象数据,运用中国土壤流失方程和逐步回归法,探究景观格局变化对土壤侵蚀的影响。结果表明:(1)在2000—2015年间,汉江流域土壤侵蚀量下降,高值区分布在流域中部草地区,低值区分布在流域东西两侧的林地和耕地区。不同坡度下各等级土壤侵蚀量不同,侵蚀量最大值出现在10—30°的坡度范围内。(2)研究期间,汉江流域的景观破碎化程度加强,斑块形状趋于简单,各斑块自身连通性增强,景观类型空间分布均匀。(3)汉江流域土壤侵蚀量与斑块密度和平均邻接度指数呈正相关,与蔓延度指数和香农均匀度指数呈负相关,即景观破碎度越高、连通性越差,土壤越容易遭受侵蚀,反之则不易受到侵蚀;研究表明景观格局变化对土壤侵蚀有显著影响,结果可为流域尺度景观管理与水土保持研究提供参考。     

基于GIS和RUSLE的滇南山区土壤侵蚀时空演变——以云南省元阳县为例

滇南山区土壤侵蚀时空演变研究对于水土保持规划及世界文化遗产区的生态保护具有重要意义。本研究基于RUSLE模型和GIS/RS空间信息技术,分析元阳县2005—2015年间土壤侵蚀状况的时空变化趋势,以及其侵蚀成因和影响机理。结果表明: 研究期间,元阳县土壤侵蚀空间分异显著,流失区主要集中于县域东南部、西南部,藤条江沿岸区域侵蚀广泛,极强度和剧烈侵蚀呈点状分布。元阳县2005—2015年平均土壤侵蚀模数为11.06 t·hm^-2·a^-1,微度和轻度侵蚀所占面积比例近80%,而轻度和中度侵蚀则构成了近50%的全年土壤侵蚀总量,是县域水土流失治理的重点侵蚀级别。研究期间,随着森林覆盖率的提高,县域水土流失有减缓趋势。元阳县地形复杂多变,土壤侵蚀分布与海拔、坡度有很大的相关性,这种分布格局的形成受自然和人为因素的共同影响,海拔500 m以下、1500 m以上且坡度25°～45°的山地区是水土防护治理的重点区域。     

稻草覆盖和香根草篱对红壤水稳性团聚体组成及有机碳含量的影响

基于植物篱和秸秆覆盖控制红壤坡耕地水土流失的长期定位试验,研究香根草篱(H)、稻草覆盖(M)、香根草篱+稻草覆盖(HM)水保措施下红壤水稳性团聚体组成及有机碳分布特征。结果表明:与常规等高农作模式(CK)相比,草篱、稻草覆盖、草篱+稻草覆盖模式下土壤总有机碳含量提高0.07—2.42 g/kg。草篱对土壤团聚体组成及其结合有机碳的影响在篱内效果显著,随着与草篱距离增大影响减弱。草篱和稻草覆盖对土壤团聚体组成和结合有机碳含量的影响不同,草篱主要增加2 mm水稳性团聚体含量及其结合有机碳含量,稻草覆盖增加0.25 mm水稳性团聚体含量及其结合有机碳含量。综合来看,草篱和稻草覆盖相结合对改善坡面土壤结构作用稳定。土壤有机碳含量较高时,土壤总有机碳含量与粒径2mm的大团聚体有机碳含量呈显著正相关(r=0.659);随着有机碳含量降低,土壤总有机碳含量与土壤0.25—0.053 mm和0.053 mm微小团聚体碳含量相关性逐渐增大。     

典型黑土区侵蚀-沉积对土壤微生物数量空间分布的影响

研究土壤微生物群落对土壤侵蚀-沉积的响应可为农业生态系统功能提升提供重要指导.选择黑龙江省典型薄层黑土区宾县宾州河流域为研究区,分析土壤微生物数量的空间分布特征,并结合137Cs示踪方法估算土壤侵蚀模数,进一步分析坡面和流域尺度土壤侵蚀-沉积对土壤微生物数量的影响.结果表明:季节变化对土壤微生物数量的影响非常明显,夏季...     

基于东北漫岗黑土区坡耕地沟蚀防治的防护林带布局优化

防护林带体系是东北漫岗黑土区坡耕地的重要组成部分,对坡耕地上侵蚀沟的发生、发展具有重要影响.本文以黑龙江省鹤山农场典型小流域为研究对象,基于Quickbird高精度遥感影像和数字高程模型,结合实地调查结果,分析防护林带分布对坡耕地侵蚀沟发生、发展的影响,并根据坡耕地沟蚀特点及其与防护林带分布的相关关系,提出防护林带分布的优化方案.结果表明:当前不合理的防护林带布局,直接或间接地促进了坡耕地浅沟和切沟的发生和发展.优化方案包括:调整防护林带走向为横坡林带,加强林带维护和更新,以减少林带间断,增加林带条数,减小林带间距等,同时提出了坡面林带条数和林带间距的计算方法.研究结果可为典型漫岗黑土区坡耕地的沟蚀防治和防护林带规划提供科学依据.     

中国南方红壤生态系统面临的问题及对策

南方红壤对于我国农业乃至整个国民经济的持续发展和人民生活水平的迅速提高发挥了重要作用,但由于红壤性质上的酸、瘦、粘等弱点,分布区域降水时空不均匀,以及不合理开发利用造成的水土流失、土壤退化、土壤污染等,导致红壤地区的生态环境恶化,红壤资源潜在的生产能力得不到应有的发挥,使整个地区农业及经济持续发展受到严重影响。目前,中国南方红壤生态系统面临水土流失、土壤酸化、肥力退化、季节性干旱、土壤污染、生物退化、石漠化及土地沙化、耕地面积缩减和系统功能衰减等问题。针对上述问题,在综合治理措施上必须提高认识,调整农业结构,优化耕作制度,大力发展立体农业,防治水土流失和土壤污染,改良土壤,培肥地力,重建红壤区植被生态系统,建立和完善红壤预警,从而保证南方红壤生态系统的持续稳定健康发展。     

红壤侵蚀区植被恢复过程中土壤种子库变化特征

土壤侵蚀作为一种自然营力和自然干扰形式对土壤种子库的次分布与物种组成具有一定的影响。本研究对典型红壤侵蚀区裸地(Ⅰ号)、马尾松林地(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号)和次生林(Ⅴ号)等5处不同植被恢复区的土壤种子库物种组成、储量及分布格局进行研究,探究在植被恢复过程中土壤侵蚀对土壤种子库的影响。结果表明: 研究区土壤种子库共统计到21种物种,物种丰富度低,以草本种类为主。各样地土壤种子库密度为56.7～793.3粒·m^-2,样地间差异显著,土壤种子库密度随着土壤侵蚀强度加重而明显下降。各样地浅层0～2 cm土壤种子库密度随着上坡-中坡-下坡的变化均呈增加趋势;剧烈侵蚀地和强烈侵蚀地土壤种子库主要分布在5～10 cm深层土壤内,且中上坡0～2 cm土层几乎没有种子。土壤侵蚀使得土壤种子库在土层中的分布呈现深层化,植被恢复后深层种子库积累仍需要较长的时间。     

Stocks and dynamics of SOC in relation to soil redistribution by water and tillage erosion

Soil organic carbon (SOC) displaced by soil erosion is the subject of much current research and the fundamental question, whether accelerated soil erosion is a source or sink of atmospheric CO₂, remains unresolved. A toposequence of terraced fields as well as a long slope was selected from hilly areas of the Sichuan Basin, China to determine effects of soil redistribution rates and processes on SOC stocks and dynamics. Soil samples for the determination of caesium‐137 (¹³⁷Cs), SOC, total N and soil particle size fractions were collected at 5 m intervals along a transect down the two toposequences. ¹³⁷Cs data showed that along the long slope transect soil erosion occurred in upper and middle slope positions and soil deposition appeared in the lower part of the slope. Along the terraced transect, soil was lost over the upper parts of the slopes and deposition occurred towards the downslope boundary on each terrace, resulting in very abrupt changes in soil redistribution over short distances either side of terrace boundaries that run parallel with the contour on the steep slopes. These data reflect a difference in erosion process; along the long slope transect, water erosion is the dominant process, while in the terraced landscape soil distribution is mainly the result of tillage erosion. SOC inventories (mass per unit area) show a similar pattern to the ¹³⁷Cs inventory, with relatively low SOC content in the erosional sites and high SOC content in depositional areas. However, in the terraced field landscape C/N ratios were highest in the depositional areas, while along the long slope transect, C/N ratios were highest in the erosional areas. When the samples are subdivided based on ¹³⁷Cs‐derived erosion and deposition data, it is found that the erosional areas have similar C/N ratios for both toposequences, while the C/N ratios in depositional areas are significantly different from each other. These differences are attributed to the difference in soil erosion processes; tillage erosion is mainly responsible for high‐SOC inventories at depositional positions on terraced fields, whereas water erosion plays a primary role in SOC storage at depositional positions on the long slope. These data support the theory that water erosion may cause a loss of SOC due to selective removal of the most labile fraction of SOC, while on the other hand tillage erosion only transports the soil over short distances with less effect on the total SOC stock.