典型喀斯特区侵蚀性降雨特征及坡面生物措施水土流失防控效应

降雨类型和生物措施是坡面水土流失的重要影响因素.为研究喀斯特区降雨类型和不同坡面生物措施共同作用下的水土保持效益,以贵州蚂蟥田小流域水土保持监测站2014—2018年5年的径流小区实测数据为基础,分析了112场次的侵蚀性降雨特征,并以降雨量、降雨历时、平均降雨强度为指标对其进行分类.同时,分析了不同侵蚀性降雨类型下6个...     

露天煤矿复垦生态系统碳库研究进展

露天煤矿开采作为世界范围内的主要采煤方式,在满足人类能源需求和促进社会经济发展的同时,也造成矿区生态环境破坏和生态系统固碳能力退化。研究露天煤矿土地复垦过程中生态系统碳库动态变化不仅对认识区域碳平衡具有重要意义,该变化过程还可以作为露天煤矿土地复垦效果的重要判断指标。综述了国内外露天煤矿复垦林地、复垦草地以及复垦耕地生态系统碳库动态变化的研究。已有的研究成果表明,(1)露天煤矿复垦林地、复垦草地和复垦耕地生态系统土壤碳库均较自然恢复地要高,有的矿区甚至比原地貌要高。干旱区煤矿土地复垦初期以草地固碳效果较好,而半干旱和湿润区煤矿复垦以林地效果较好。同一生态系统,碳储量随植物物种及植物配置方式而异。(2)矿区土壤碳库呈现"U"型动态恢复过程。林地土壤有机碳年均增长量为0.20~6.27 Mg·hm-2;草地为0.30~3.37 Mg·hm-2;林草混合复垦模式为0.31~2.80 Mg·hm-2。(3)复垦林地生态系统碳库主要存储在植被中,而复垦草地则主要存储在土壤中。(4)土壤碳库主要受土壤理化性质、地上植被、复垦年限、立地条件以及复垦工艺等因素影响。因此,矿区土地复垦中应注重排土场微地形优化,筛选适宜物种,优化植被配置模式和改进复垦措施,以加快矿区复垦生态系统碳库恢复。针对露天煤矿生态系统碳库研究现状,提出未来我国露天煤矿复垦生态系统碳库的研究重点,包括加强植被碳库、土壤无机碳库及总碳库全生命周期研究,加强荒漠区露天煤矿碳库研究,以期为全面认识我国露天煤矿复垦生态系统碳库研究提供科学依据。     

海州露天煤矿区土壤线虫的群落特征

2010年7月—8月间对海州露天煤矿区的采场、排土场、排矸场不同年龄梯田层以及矿区农田、村庄周围土壤线虫群落特征进行研究。研究结果表明：露天煤矿区土壤线虫群落中,植物寄生类群线虫数量占主导优势（77.8%）,其次是食细菌类群（16.64%）、食真菌类群（5.80%）,捕食/杂食类群数量最少（0.39%）,排土场（除覆盖表土层）、排矸场土壤线虫数量随着梯田年限增加而增高;捕食/杂食类在远郊山坡最高（每kg干土67条）,排土场与排矸场混排岩土中、农田、村庄周围土壤中没有发现敏感的捕食/杂食类线虫;线虫成熟指数在排土场稳定土壤环境中较高,在严重干扰地如农田、年轻梯田中很低。土壤线虫群落特征的研究为露天煤矿区土壤生态系统稳定性、土壤生物评价实践提供科学依据。     

植物篱对红壤坡耕地的水土保持效应及其机理研究

在浙江诸暨红壤丘陵山区的野外径流小区条件下,设计5种不同植物篱种植模式,结合自然降雨、人工模拟暴雨试验、稀土元素(REE)示踪、土壤抗蚀性评价等方法,研究植物篱的减流减沙效应和控制机理.结果显示,与裸坡相比,自然降雨下麦冬双行植物篱处理地表径流量降低39.4％,土壤流失量降低65.8％,效果最佳.降雨前土壤含水量能显著影响径流和土壤流失的发生特征.土壤容重和孔隙度可作为衡量植物篱控制水土流失效应的最佳指标.根据17个抗蚀性指标建立植物篱条件下红壤抗蚀性的综合评价指标体系,评价结果表明土壤综合抗蚀性由高到低依次为麦冬双行、黄花菜+麦冬双行、黄花菜双行、麦冬单行、黄花菜单行和裸坡.不同坡位植物篱对土壤抗蚀性的影响存在差异,侵蚀泥沙主要来源集中在中下坡位.     

降雨作用下坡面侵蚀的水动力机理

降雨作用下的坡面侵蚀不仅导致严重的水土流失,同时也可能诱发严重的重力地质灾害如滑坡、泥石流等.研究其发生发展的机理以及内部理论规律对减灾防灾具有至关重要的作用.文章以水动力学公式为基础,从坡面颗粒侵蚀的水分环境角度入手,分析了浸泡状态下松散颗粒和固定颗粒的侵蚀机理,揭示降雨作用下坡面水流与坡面颗粒间的相互作用关系,并给出各类型侵蚀发生所对应的临界降雨强度.最后,通过实例计算验证了理论的合理性.     

华南湿润区坡地氮素流失规律比较试验研究

通过两个径流场的对比试验,研究了华南湿润地区针叶林坡面氮素随降雨径流的流失规律,结果表明,氮素流失量均与坡面径流量和降雨强度具有极显著的线性相关关系,在没有施肥的情况下,氮流失形态以氨氮、硝氮为主,总氮产出浓度随降雨径流的增大,逐步下降,最后趋于稳定。在施放尿素的情况下,氮素随径流的流失形态以氨氮、硝氮和溶解态的尿素为主,总氮的产出浓度呈先升高而后随降雨径流的增大逐渐减少最后趋于稳定的特性。     

人工降雨下草被对黄土丘陵沟壑区坡面径流的调控及临界阈值

黄土丘陵沟壑区降雨集中且多为暴雨,暴雨所形成的坡面径流是造成黄土丘陵严重水土流失的主要原因,而草地植被对坡面径流有良好的抑制作用,草地植被能够通过改变坡面下垫面条件、土壤入渗率来阻延坡面径流的产生,因此揭示草地植被对坡面产流过程的作用及调控机理对于控制该地区的水土流失具有重大意义。该研究以黄土丘陵沟壑区典型草地坡面为研究对象,通过野外人工降雨,探究坡面降雨-产流过程对不同草被覆盖度的响应规律。结果表明,(1)坡面流达到稳定产流时间随着草地植被覆盖度的增大所需时间更长;稳定产流时间随着降雨强度的增大而减小。(2)在60 mm·h~(-1)的降雨强度时,草地植被覆盖度的阈值为75.38%;在90 mm·h~(-1)的降雨强度时,草地植被覆盖度的阈值为90.54%;而对于120 mm·h~(-1)的特大降雨强度时,草地植被覆盖对于径流的影响不显著。(3)坡面流的雷诺数和弗劳德数分别为40.07—695.22和0.33—1.56,阻力系数为1.42—43.53。降雨强度越大,草地植被覆盖度对这些参数的影响逐渐减弱。黄土丘陵的降雨特点多为暴雨,草被对坡面径流的调控作用在强暴雨下不是特别显著,应当辅以林木、灌木措施,才能更有效地控制水土流失。若是只考虑草地植被对坡面的调控作用,90%左右的草地植被覆盖度能够最大效率的应对黄土丘陵沟壑区的降雨状况。     

露天矿排土场边坡自然恢复规律及其环境解释

露天矿排土场边坡水土流失严重,易发生地质灾害,急需开展生态恢复和土地复垦研究。为了解排土场边坡植物群落演替规律以及植物对生境因子的响应关系,本研究以阜新露天矿不同恢复年限排土场边坡为对象,调查不同坡向和坡位的植物组成、数量、高度和盖度,采用双向指示种法（TWINSPAN）对植物群落进行分类;同时分析边坡土壤物理、化学和生物学性质,采用去趋势典范对应分析（DCCA）方法研究群落分布格局与环境因子的关系。结果表明,排土场边坡共出现27种植物,物种数量小于平台。植物群落在阴坡和阳坡呈现出不同的演替格局,阴坡演替顺序为狗尾草（Setaira viridis）＋茵陈蒿（Artemisia capillaries）＋铁杆蒿（Artemisia sacrorum）→狗尾草＋铁杆蒿＋白蒿（Artemisia anethoides）→铁杆蒿＋狗尾草;恢复10 a后,铁杆蒿在中上坡位占据优势地位,植物种类和数量下降,植物群落呈逆向演替。阳坡演替顺序为蒺藜（Tribulus terrestris）＋旱稗（Echinochloa hispidula）＋狗尾草→狗尾草＋蒺藜＋白蒿→狗尾草＋页蒿（Carum carvi）＋白蒿,植被演替进程缓慢。DCCA排序表明,第一轴主要反映植物群落随坡位、土壤水分、氮元素有效性和周转的变化规律,其与土壤pH值和脲酶紧密相关;第二轴主要反映植物群落随着恢复年限和土壤磷素有效性的梯度变化,其与土壤容重、速效磷、蔗糖酶和碱性磷酸酶紧密相关。排土场边坡必须采取人工恢复措施,土壤酶活性对植物群落分布影响较大。     

喀斯特黄壤区侵蚀性降雨及产沙特征分析

侵蚀性降雨研究是坡面侵蚀计算的前提性工作,以往喀斯特黄壤区的有关研究多因数据序列较短难以得出有效结论,或更集中于微观过程的观测,不能推广到自然状况下大尺度上的研究应用。确立降雨侵蚀力指标结构及不同下垫面的侵蚀性降雨标准,并结合相关背景资料模拟流域降雨侵蚀状况,对于喀斯特黄壤区的水蚀预报具有重要价值。文章分别观测了贵州中部和西部2个小流域的耕地、草地和人工林地3种径流小区5年的降雨产沙数据。通过计算最小降雨侵蚀力偏差系数Rcv对应的雨量雨强标准,并应用错选度,剔除率和损失率3个指标进行对雨量和雨强标准进行评定,在此基础上分析该区域的侵蚀性降雨分布和不同下垫面的产沙特征,得出以下结论：1）降雨动能和最大30 min降雨强度乘积为计算降雨侵蚀力指标的最佳结构形式,降雨侵蚀力指标可以通过降雨量和最大30 min降雨强度乘积进行简易计算;2）黄壤裸地的侵蚀性降雨指标应采用最大30 min降雨强度,其值在9.6-10.2 mm＆#183;h-1之间,耕地的侵蚀性降雨指标应采用雨量标准,其值在15 mm左右,水土保持措施可明显提高侵蚀性降雨标准,较裸地和耕地分别提高55%和25%以上,复杂下垫面宜采用雨量标准,低植被覆盖下垫面宜采用最大时段雨强标准;3）贵州西部和中部侵蚀性降雨总量分别占年降雨总量的36%和38%,主要分布在5-8月,研究区年均降雨侵蚀力在1700-1800（MJ＆#183;mm＆#183;hm-2＆#183;h-1＆#183;a-1）,明显低于同纬度带的红壤和紫色土;坡面产沙量年内分布极为不均,少数的暴雨贡献了绝大部分的产沙量;4）无人为干扰的灌木草地水土保持效果最佳,顺坡耕作玉米严重加剧土壤侵蚀,减少人为扰动是治理的关键。     

离心模型试验技术在环境岩土工程中的应用现状与展望

首先简单介绍了离心模型试验技术的发展状况,然后探讨了其在环境岩土工程中的应用,研究了模型和原型的相似规律,提出了环境岩土工程离心模型试验的发展方向.     

裸露岩质边坡覆绿的生态地质学指标分析

裸露岩质边坡覆绿成败的关键在于植物和岩体的有机结合,植被地境再造技术效果突出.通过以河南省宜阳县锦屏山高陡岩质边坡覆绿工程为研究对象,从生态地质学角度研究地境再造技术指标,为了解决岩质边坡的覆绿这一问题,必须要满足以下条件:岩体体裂隙率达到3%以上、岩壁覆绿植物种植孔深度在40~60 cm之间、种植孔施工角度与裂隙的发育产状相关且以切穿更多的裂隙为原则.     

基于RUSLE模型的六盘水市土壤侵蚀评价

矿产资源的开采容易导致矿区土地资源破坏及生态环境恶化,为探索煤矿开采对土壤侵蚀的影响,分析矿区土地侵蚀状况。以贵州省西南部煤矿城市六盘水市为研究对象,基于土壤质地、地形、气候、土地覆盖和土地利用等数据,运用RUSLE模型,结合GIS空间分析方法,研究六盘水市土壤侵蚀现状及空间分布特征,着重分析煤矿区土壤侵蚀分布特征。结果表明:(1)六盘水市土壤侵蚀以微度、中度侵蚀为主,侵蚀严重区域主要集中在水城县东部和南部,六枝特区东部以及盘县中部。(2)土壤侵蚀主要发生在人类负向干扰活动强烈的林地、草地、旱地、煤矿区和裸地。(3)六盘水市南部煤矿区侵蚀较严重,以中度侵蚀为主,主要原因是采煤造成的地质灾害使土壤侵蚀抑制因素作用减弱。(4)私营煤矿区土壤侵蚀程度比国有煤矿区严重。私营煤矿区应在煤炭开采过程中加强保护与治理。     

浙北低山丘陵区天然次生林和人工毛竹林降雨化学特征比较

森林降雨化学特征定量研究对于准确估算森林生态系统养分循环的养分元素浓度有重要意义。以中亚热带人工毛竹林和天然次生林为研究对象,分析2种森林类型的穿透雨、地表径流和流域出口径流中各离子浓度时空动态变化特征。结果表明,与人工毛竹林相比,天然次生林具有较高的林冠截留作用和枯落物截持水能力,产生的林内穿透雨和地表径流较少;大气降雨中各离子浓度差异较大,由高到低依次为SO42-、NO3-、Na+、Cl-、K+、Ca2+、NH4+和Mg2+;人工毛竹林和天然次生林林内穿透雨的Na+淋溶系数分别为0.49和0.85,而其他离子都有不同程度增加,表现为正淋溶;与大气降雨相比,2种林分的地表径流中各离子都表现为正淋溶,淋溶系数在1.12~10.16之间,以K+和NO3-较大,而Na+和NH4+较小;流域出口径流中K+和NH4+浓度相对于大气降雨有一定下降,迁移系数分别为0.90和0.21,而Ca2+和Mg2+浓度则明显增加,迁移系数分别为7.55和22.78;2种林分不同层次的降雨化学特征差异主要表现在离子浓度上,除Na+和Mg2+外,天然次生林各层次的离子浓度均大于人工毛竹林。     

华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤呼吸对降雨减少的响应

在华西雨屏区天然常绿阔叶林中,通过野外原位试验,设置对照(CK)、减少降雨5%(W1)、减少降雨10%(W2)、减少降雨20%(W3)和减少降雨50%(W4)5个处理,采用LI-8100土壤碳通量分析系统(LI-COR Inc.,USA)测定土壤呼吸速率及其相应环境因子,并通过回归方程分析土壤呼吸速率与10 cm土壤温度和0-10 cm土壤水分间的关系,研究模拟减雨对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤呼吸的影响.结果表明:(1)W1处理对常绿阔叶林土壤呼吸无显著影响,W2处理显著促进了常绿阔叶林土壤呼吸,W3和W4处理显著抑制了常绿阔叶林土壤呼吸(P0.05);(2)W1、W3和W4处理的年累计土壤呼吸分别比CK减少了3.03%、12.26%和26.67%,而W2处理比CK增加了11.17%;(3)W2处理使土壤呼吸的温度敏感性降低,而W1、W3和W4则提高了土壤呼吸的温度敏感性.综上所述,降雨减少显著影响了阔叶林土壤呼吸,改变了土壤呼吸的温度敏感性.(图4表1参28)     

松嫩平原主要环境水文地质问题及其整治对策

松嫩平原主要环境水文地质问题包括原生环境问题和次生环境问题两个方面,前者指天然水文地质环境造成的各种地方病病害,后者则由于近代人类活动破坏了原生的水文地质环境而造成的各种公害。本文针对上述问题提出了相应的整治对策。     

宜兴典型村落不同下垫面降雨径流污染物排放特征

选取太湖沿岸宜兴市农村自然村落为研究对象,对研究区域降雨量和4种不同下垫面(屋面、庭院、道路和自留地)降雨径流中污染物进行监测,通过计算污染物的事件平均浓度(EMC),探讨了在天然降雨和人工模拟降雨条件下4种下垫面径流污染物的排放特征及影响因素。结果表明,4种下垫面的降雨径流污染都较严重,若直接排入受纳水体会造成严重污染。包含天然降雨和模拟降雨的综合降雨事件中4种下垫面径流中COD、SS、TN和TP的EMC均值分别为52.77~133.94、55.02~935.65、2.20~8.59和0.066~2.96 mg·L~(-1),其中,自留地的各项污染指标均最大。降雨量和降雨强度是影响村落地表径流中COD和SS浓度的重要因素。前期晴天时间与庭院、道路和自留地下垫面径流中污染物EMC之间呈正相关,而与屋面径流中污染物EMC之间相关性不明显。     

土工合成材料在三峡库区重庆市万州区库岸防护中的应用可行性研究

三峡水库建成后，库水位的消涨变化非常频繁且变化幅度比水库建造前有了明显提高．这势必会对库岸的稳定性产生影响，引起库岸堆积体沿深层基岩面滑动或发生塌岸，必须采取工程措施进行防治．而土工合成材料以其良好的整体性、抗变形能力、保土透水性能及施工简便、造价低等独特优势和兼具反滤、排水、防渗、隔离、防护、加筋等强大功能不失为一种上好的库岸防护材料．本文首先介绍了土工合成材料的种类及其功能，进而简单介绍了土工合成材料在库岸防护工程中的应用现状；然后在详细分析了重庆市万州区鞍子坝库岸段工程地质条件的基础上计算了堆积体沿基岩面滑动的稳定性，并分析了库岸的破坏形式；最后对库岸防护采用加筋土进行了初步设计并对设计从外部稳定性(地基承载力、抗滑稳定性、抗倾覆稳定性)和内部稳定性(土工格栅强度和抗拔稳定性)进行了验算．研究结果认为利用土工合成材料对库岸防护完全可行。     

公路边坡草地建植技术及其护坡效果

介绍了公路边坡的狗牙根、百喜草护坡建植技术及护坡效果。这两种草护坡效果较好，它们耐旱耐瘠，根系发达，生长快，在建植过程中配合特殊的种植栽培技术，种后１０ｄ左右即可出苗，３个月之后能有效地减少土壤冲刷６７８％，坡面切割密度也由原来的７１％下降到１８％，不但绿化了公路边坡，美化了环境，而且降低了公路建设的成本     

近60年汉江流域侵蚀性降雨的时空变化特征

汉江流域是水土流失与洪涝灾害严重的地区。侵蚀性降雨是剧烈土壤水蚀的原动力,是洪涝灾害的直接致灾因子,因此对汉江流域侵蚀性降雨特征的研究具有重要的实践意义。利用汉江流域及其附近地区47个站点逐日降雨观测资料,采用常规统计学方法计算研究区逐年年降雨量、侵蚀性降雨量以及暴雨量平均值,进而得到降雨特征值逐年距平百分率及变异系数(Cv),分析了这3个将于特征值之间的相互关系,揭示了汉江流域降雨的时间变化特征。借助于地理信息系统技术,将汉江流域逐年降雨特征值在ARCGIS里采用Kriging方法进行空间插值,得到年均降雨特征值的空间分布,分析了研究区3个降雨特征值的空间分布特征。研究结果表明:1951-2012年汉江流域多年平均降雨量为886 mm,日降雨量≥12 mm的侵蚀性降雨量为614.1 mm,日降雨量≥50 mm的暴雨量为167.6 mm。研究期间内,3个降雨指标均在波动中下降,但下降趋势不显著,没有表现出显著的干湿趋势;年侵蚀性降雨量和年降雨量变化具有显著的一致性,但侵蚀性降雨的变化幅度大于降雨量的变化幅度;年暴雨量的变化特征与年降雨量的变化特征亦相似,但年暴雨量的波动幅度较年侵蚀性降雨量、年降雨量更大。1951-2012年汉江流域年均降雨量、侵蚀性降雨量及年暴雨量在空间上均从东南向西北递减,降雨的异常程度很高。研究结果可增进对汉江流域降雨变化规律的认识,为汉江上游植被生态恢复及中下游的防洪减灾提供参考意见。     

巢湖典型低山丘陵区不同土地利用类型壤中流养分流失特征

以巢湖典型低丘山区坡地的6种主要土地利用类型（弃耕地、尾矿裸地、灌木林地、荒草地、马尾松林地和人工恢复林地）为研究对象,通过定位观测与收集坡面壤中流,探讨该地区壤中流养分流失动态变化特征。结果表明,巢湖低丘山区典型土地利用类型壤中流发生概率为灌木林地和荒草地较高,尾矿裸地最低（仅在0～20cm土层产生）;表层壤中流氮含量为尾矿裸地最高,人工恢复林地最低,壤中流磷含量为弃耕地最高,尾矿裸地最低;壤中流氮素流失以溶解态NO3-N为主,并随雨季的到来而呈下降趋势,随土层加深呈先下降后升高趋势;磷主要以有机溶解态形式流失,随土层加深而呈下降趋势。相关分析表明,地表总盖度、地表植被均匀度、土壤养分含量与壤中流氮、磷含量间存在显著相关性,而降雨特征（降雨量、降雨强度）与壤中流氮、磷含量问相关性不显著。由于人为开采严重,在分析该地区壤中流氮素含量时,应注意干湿沉降的影响。