植物根系固土作用对崩岗稳定性影响的数值模拟

植物护坡是防治崩岗侵蚀的重要方法,为了研究根系固土作用对鄂东南通城县崩岗崩壁稳定性的影响,将根系简化为主直根型,通过室内试验得到崩壁各土层的力学参数,应用Abaqus程序构建造林崩壁稳定性分析模型(将崩壁坡面以直线近似替代),分别计算了主根系长度、种植间距、根系布置位置、主根入土方位、侧根分支角度、根系相对加固位置的变化对崩壁稳定安全系数的影响。模拟结果表明:在控制崩壁植物根系单变量变化的条件下,主根长度越大,崩壁的安全系数越大;安全系数与种植间距之间呈双折线负相关关系;安全系数随着侧根分支角度的增加先增大后减小;安全系数随着根系距坡趾距离的增加先递增后回落直至趋于稳定;只在坡面偏下部的局部范围内种植主根垂直坡面生长的植物时安全系数存在最优值。     

三峡库区不同水保措施下紫色土水分特征曲线特征及模型拟合

土壤水分特征曲线是反映土壤持水性、供水性及水分有效性等基本特性的重要曲线，是定量研究土壤水滞留与运移十分重要的土壤水动力学参数之一。通过分析比较等高绿篱农业系统和石坎梯田农业系统的紫色土水分特征曲线，探讨不同水保措施下紫色土水分特征曲线特征，将实测数据对国内外常见的几种土壤水分特征曲线模型分别进行拟合，并优选一种适合三峡库区紫色土的水分特征曲线模型。结果表明：不同处理紫色土水分特征曲线存在较大差异。同一土壤水吸力水平下，新银合欢处理土壤持水量最高，其次为石坎梯田处理，自然坡面处理土壤持水量最小。随土壤水吸力增大，各处理间差异越明显。Gardner模型和Van Genuchten模型均可用于描述三峡库区紫色土水分特征曲线，根据不同的需要选取不同的模型，Gardner模型适合简单快捷的田间土壤水分管理，Van Genuchten模型适合进一步土壤水力传导参数的推求应用.     

红壤丘陵区土地利用变化对土壤质量影响

以鄂南红壤丘陵典型区的三个村为代表，应用地理信息系统对1981和1998年两个时期的土地利用变化和土壤质量进行对比研究，分析了土地利用变化对土壤质量的影响。结果表明：研究区土地利用结构总体上具有农业型特点，17a间水田减少了21%；其余的利用方式则有不同幅度的增加，居民地、水域、林地、园地和旱地增加了42.2%、99.6%、8%、56.8%和8%。土壤质量有从优劣两端向中等靠拢的趋势，17a后I、Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ等地面积分别减少18.6%、12.2%、29.6%和25%Ⅲ等地增幅达51.9%。土地利用方式及管理措施是影响土壤质量演变方向和强度的关键因子，园地和土地的土壤质量大多得到明显改善，水田的△SQI多数呈下降的趋势，旱地的土壤质量变化比较复杂，与土地利用结构相关。依此，探讨了定向培育土壤质量的途径。     

三峡库区乐天溪流域生态修复效果的遥感监测研究

论文利用多时相LandsatTM E/TM影像、文献和野外调查资料,从土地利用类型与结构、植被覆盖度、土壤侵蚀等方面对三峡库区乐天溪流域生态修复效果进行了定量研究。结果表明:通过5年的生态修复,乐天溪流域林草覆盖率由1997年的80.6%增加到2002年的83.23%,不仅林草覆盖率增长,而且林地质量有较大提高,覆盖度较高的林地和灌丛面积增幅达18.1%和9.1%,相反,疏林面积减少37.9%。流域土地利用结构明显有好转,结构基本合理,相对合理指数由0.76上升到0.81。土地利用结构的改善使得流域土壤侵蚀强度大为降低,微度、中度和强度土壤侵蚀面积分别减少11.49、26.43和4.61km₂,流域平均侵蚀模数由1999年的1562.5tk/m₂降为2002年的870.7t/km₂。生态修复效果显著,但在实际工作中生态修复也需要人工的合理干预。     

鄂东南崩岗不同层次土壤分形特征及抗蚀性研究

崩岗是鄂东南地区极其严重的土壤侵蚀类型,影响范围广,破坏性强。选择鄂东南通城县花岗岩崩岗不同层次土壤进行研究,主要分析崩岗剖面土壤颗粒分形维数、可蚀性、渗透性及水稳性,并通过回归分析等方法建立其与土壤性质之间的拟合关系。结果表明:鄂东南通城县崩岗土层表土层、红土层、斑纹层以及碎屑层的性质存在较大差异,土壤颗粒分形维数D由表土层至碎屑层呈减小的趋势,土壤可蚀性K值由表土层至碎屑层呈增加的趋势,水稳性指数则呈现减小的趋势,渗透性则表现为红土层小而表土层和碎屑层大的规律。同时,相关性分析以及多元线性回归分析显示,崩岗剖面土壤颗粒分形维数、可蚀性、渗透性以及水稳性之间关系密切,抗蚀性与土体性质之间的相关性显著。研究旨在明确了崩岗发生的内在因素,为阐述崩岗的发生机理提供了依据。     

水锰矿氧化水溶性硫化物过程及其影响因素

作为表生环境中易生成且分布广泛的氧化锰矿物,水锰矿参与水溶性硫化物的氧化反应,影响其迁移、转化和归趋.本研究考察了水锰矿氧化水溶性硫化物(S~(2-))的过程与产物,探讨了初始pH、氧气对反应速率与中间产物的影响,X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和透射电镜(TEM)表征水锰矿与水溶性硫化物反应固相产物晶体结构、组分和微观形貌;分光光度计、高效液相色谱仪和离子色谱仪分析S~(2-)及其氧化物的浓度与变化趋势.结果表明水锰矿氧化S~(2-)产物主要为单质S,起始pH降低可加速S~(2-)的初始氧化反应,对产物组成并无显著影响;有氧环境中单质S会进一步氧化生成S_2O_3~(2-),且水锰矿表现出良好的催化作用与化学稳定性,反应约10 h,晶体结构保持稳定.     

替代能源措施对区域土地覆盖和土壤侵蚀的影响

以三峡地区的乐天溪流域为例，利用多时相Landsat TM/ETM影像、文献和野外调查资料研究了替代能源对流域土地利用和土壤侵蚀的影响。通过几年替代能源措施实施，乐天溪流域林草覆盖率由1997年的80.6%增加到2002年的83.2%；不仅林草覆盖率增长，而且质量也有较大提高，覆盖度较高的林地和灌丛面积增幅达18.1%和9.1%，相反疏林面积减少37.9%。强度、中度和轻度侵蚀面积分别减少了4.6 km2、26.4 km2和11.5 km2；流域的土壤侵蚀总量由507 259t减至371 592 t，减少26.8%；流域的平均侵蚀模数由1 241 t/km2减至909 t/km2。     

坡面冲刷过程中红壤分离速率定量研究

土壤分离是土壤坡面侵蚀产沙的必要途径和重要过程，准确预测土壤分离过程对完善土壤侵蚀物理模型具有重要意义。利用钢制变坡冲刷水槽，在不同坡度（8.8%～46.6%）和流量（0.2～1.0 L/s）组合下，研究了第四纪粘土发育红壤分离速率与流量、坡度以及水流剪切力、水流功率、单位水流功率3种水动力参数的关系。研究结果表明红壤分离速率是流量、坡度的幂函数，且坡度和单宽流量的多元回归方程能准确预测土壤分离速率（R²=0.966）；水流剪切力、水流功率和单位水流功率3个水动力参数指标与土壤分离率均呈线性关系，相关系数R²分别为0.950、0.965和0.849，水流功率是描述土壤分离速率最为确切的水动力参数；描述红壤分离速率的相关水蚀因子方程类型和前人研究结果相同，但表征土壤可蚀性的系数值相差较大。〖     

等高绿篱技术保水抗旱效益研究

季节性干旱与水土流失并存是目前三峡库区面临的重要生态问题之一,严重影响了库区社会经济的可持续发展。等高绿篱技术是目前国内外广泛采用的一种十分有效的坡耕地植被恢复和水土保育技术,被认为是三峡库区农业生态系统持续发展的有效途径之一。选择新银合欢、黄荆和马桑3种绿篱,探讨其水土保育功效及抗旱效益。结果显示,等高绿篱具有显著的拦沙淤土效益,10年左右的时间,土坎高度增至近80 cm,减缓坡度20°左右。与对照相比,栽种绿篱后,土壤有机质增加52%~65%,土壤容重减小14%~17%,尤其是非毛管孔隙增幅达135%~216%,等高绿篱模式下土壤保肥增肥效益显著,土壤结构改善明显。在旱季绿篱处理下地表土壤含水量高于对照达123%,蓄水保墒能力大大增强。按等高绿篱模式增加有效土层60 cm计算,新银合欢、黄荆和马桑3个处理增加土壤水总库容分别为271、257和247 mm,有力增强了土壤的抗旱性能。在绿篱-桔园系统下柑桔座果率比对照增加12%,其平均单产比对照高15%。     

GIS支持下土壤侵蚀潜在危险度的分级研究

根据土壤侵蚀特点，在IDRISI地理信息系统（GIS）支持下，研究设计了小流域空间与属性数据库的建设，在GIS系统支持下可有效地实现区域土壤侵蚀潜在危险的分级及其空间分析。首先，采用侵蚀预报的数学模型来估算土壤侵蚀星，用土壤详查资料编制土层厚度和土壤容重图，然后，由土壤年均侵蚀量，土层厚度和土壤容重得到土壤抗蚀年限图，按水利部标准将土壤侵蚀潜在危险度分为5级。最后，为表明某一地区或地类土壤侵蚀潜在危险的大小，还提出了土壤侵蚀潜在危险指数（SEPDI）。以三峡库区的王家桥小流域为例进行了研究，并且分析了其空间分布特点。