峡山地不同垂直带土壤层的水文功能及其影响因子

渗透性能和持水能力是土壤重要的水力学性质,是土壤调节径流、保持水土和涵养水源等水文功能的基础。以三峡库首的夷陵-大老岭山地为对象,采集亚高山棕壤针叶林地、中山黄棕壤针阔混交林与茶园地和低山黄壤针叶林地等4个样点剖面的土壤样品,在室内进行土壤饱和导水率、水分特征曲线和理化性质测定,量化了不同样地土壤渗透性能、持水能力和水分库容等水文功能参数,并明确了其主要影响因子。结果表明: 研究区山地土壤饱和导水率在0.06～14.78 mm/min之间,亚高山棕壤和中山黄棕壤林地土壤渗透性能较好,其平均饱和导水率在7.15～14.78 mm/ min之间,低山黄壤次之（1.3 9 mm/min）,中山黄棕壤茶园土壤渗透能力最差（1.17 mm/min）。不同类型土壤的饱和含水量、毛管含水量、田间持水量存在较大差异,凋萎含水量差异较小。同一类型土壤的不同发生层内,土壤饱和含水量随土壤深度的增加而递减,毛管持水量和田间持水量随土层深度的增加波动上升。不同样地间土壤水分总库容差异较大,随着海拔的升高,土壤水分总库容增加。土壤水分特征参数与土壤性质的相关分析表明,饱和导水率与土壤总孔隙度呈显著正相关,与容重呈显著负相关;饱和含水量、毛管持水量、田间持水量均与土壤总孔隙度、粘粒含量呈显著性正相关,与容重呈显著负相关;饱和含水量与根系重量呈显著正相关;毛管持水量、田间持水量与砂粒含量呈显著负相关。与中山茶园地和低山黄壤林地相比,亚高山棕壤和中山黄棕壤林地渗透性能较好且持水性更强,具有更好的调蓄径流和涵养水源的水文功能。 关键词： 山地土壤;土壤孔隙度;饱和导水率;持水能力;三峡库区     

鄱阳湖典型洲滩湿地土壤质地与水分特征参数研究

频繁干湿交替增强了鄱阳湖洲滩土壤水对湿地系统的动态调节作用。以鄱阳湖吴城国家自然保护区的一个典型洲滩湿地为研究区,调查分析了土壤质地沿高程梯度的分布特征,确定了不同土壤质地的水分特征参数,并阐述了土壤质地与其水分特征参数的空间异质性。结果发现:该洲滩湿地主要分布砂土、粉壤土和粘土三种类型。水平断面方向上,粒径较粗的砂土和粉壤土主要分布在高位滩地,而粒径相对较细的粘土主要分布在近湖区开阔水面的低位滩地;土壤剖面方向上,土壤质地呈现出固有分层特性。van Genuchten模型应用于鄱阳湖洲滩湿地土壤水分特征曲线拟合,证实了该模型在鄱阳湖洲滩湿地的适用性。模型结果表明土壤残余含水率θr变化约9%~19%,饱和含水率θs变化约42%~57%,土壤进气值的倒数α约0.01 cm~(–1),水分特征曲线形状参数n介于1.11~4.65之间。土壤含水率变化对van Genuchten模型中参数α和n较为敏感,而对θr和θs的敏感性相对较弱。研究成果可为后续该区域以及全湖区湿地生态水文模型的构建和发展提供背景信息和参数资料。     

金沙江干热河谷典型区(云南省)土壤退化机理研究 Ⅱ 土壤水分与土壤退化

在金沙江干热河谷地区 ,存在以土壤退化为主要形式的土地荒漠化和水资源匮乏这两大生态环境问题。试比较不同退化程度土壤在土壤水分及特性方面产生的差异 ,研究土壤水分特性对土壤退化的作用机理。通过对金沙江干热河谷典型区 (云南省 )不同退化程度的燥红土水分特性的对比研究 ,发现退化土壤 PWP(凋萎湿度 )增加 ,而 FC(田间持水量 )和 BCM(毛管联系断裂含水量 )降低 ,使植物可利用的有效水范围变窄 ;退化土壤的入渗速率减小 ,渗透性减弱 ,在降雨入渗 90 min后 ,未退化燥红土的入渗速率降低 5 4 % ,而退化的燥红变性土却下降了 94 %。因土壤的水分蒸发量和蒸发速度加快 ,导致土壤持水能力降低和抗旱性显著减弱。未退化燥红土在有效水的两个蒸发阶段 ,土壤含水量降低速度小于退化燥红土 ,有效水蒸发历时达 82 .5 h,表蚀燥红土仅有 4 5 .9h,同时 ,未退化燥红土的水容量在低吸力阶段高于退化燥红土 ,但在水分蒸发阶段失水比却低于退化燥红土。由于有效含水量的降低 ,退化土壤即使雨季处于水分亏缺时期也超过 4 5 d。以上研究说明土壤水分特性恶化导致或加重了土壤退化     

金沙江干热河谷典型区(云南省)土壤退化机理研究Ⅱ土壤水分与土壤退化

在金沙江干热河谷地区,存在以土壤退化为主要形式的土地荒漠化和水资源匮乏这两大生态环境问题。试比较不同退化程度土壤在水分及特性方面产生的差异,研究土壤水分特性对土壤退化的作用机理。通过对金沙江干热河谷典型区（云南省）不同退化程度的燥红土水分特性的对比研究,发现退化土壤PWP（凋萎湿度）增加,而FC（田间持水量）和BCM（毛管联系断裂含水量）降低,使植物可利用的有效水范围变窄;退化土壤的入渗速率减少,渗透性减弱,在降雨入渗90min后,未退化燥红土的入渗速率降低54%,而退化的燥红变性土却下降了94%。因土壤的水分蒸发量和蒸发速度加快,导致土壤持水能力降低和抗旱性显著减弱。未退化燥红土在有效水的两个蒸发阶段,土壤含水量降低速度小于退化燥红土,有效水蒸发历时达82.5h,表蚀燥工土仅有45.9h,同时,未退化燥红土的水容量在低吸力阶段高于退化燥红土,但在水分蒸发阶段失水比却低于退化燥红土。由于有效含水量的降低,退化土壤即使雨季处于水分亏缺时期也超过45d。以上研究说明土壤水分特性恶化导致或加重了土壤退化。     

三峡山地沟谷不同坡位土壤水分特征及对降雨过程的响应

土壤水分是影响地表植被生长发育及分布格局的重要因子，也是岩石圈-水圈-生物圈-大气圈水分循环的重要环节，其动态变化能够反映土壤水文过程的信息。基于高分辨率时域反射水分探针和小型气象站连续定位监测，获取2018~2019年三峡大老岭地区典型沟谷内坡上、坡中、坡下部位0~80 cm范围内各土层含水量及大气降水数据，分析了不同坡位土壤水分在月尺度，日尺度和小时尺度的变化特征及其对降雨过程的响应。结果表明：（1）月尺度上，土壤水分含量季节性差异明显，春夏季节（5~7月）是土壤水分储蓄期，土壤平均含水率为38.40%，夏秋季节（8~10月）是水分消耗期，剖面土壤平均含水率仅为35.04%。（2）日尺度和小时尺度，不同层次土壤水分含量对降水响应存在差异。0~40 cm深度土壤对降雨响应较快（响应时间<0.5 h），土壤水分与降雨量变化趋势相似；60~80 cm深度土壤对降雨响应存在明显的滞后现象（响应时间滞后0.5~3.0 h），且随深度加深，滞后时间呈阶梯式延长。（3）不同降雨条件下，土壤水分对降水的响应差异明显。随降雨量级由中雨增至大暴雨，土壤水分对降雨的响应加快，含水量变化曲线与降雨过程同步性增强，响应深度也逐层增加，土壤水分增量变大。（4）不同坡位对土壤水分的影响存在差异，上坡位对中雨、大雨响应平稳，中、下坡位对降水响应强烈，土壤水分增加迅速。产生不同坡位间响应差异的原因是各点微地形差异导致集水面积不同。     

贵州喀斯特峰丛山体土壤水分布特征及其影响因素

喀斯特峰丛山体土壤水是喀斯特地区水文及生态环境的重要影响因素。研究喀斯特峰丛山体土壤水分布及其规律对贵州喀斯特地区控制水土流失、防治石漠化、恢复生态环境具有重要的理论和实际意义。选取贵州普定县岩溶区内典型的喀斯特峰丛山体,利用时域反射（TDR）测定山体不同位置在不同植被覆盖、地形、土壤特征及岩石分布下的土壤含水率,分析喀斯特峰丛山体土壤水的空间分布规律及其影响因素。结果表明：各种土地利用类型的山体土壤含水率总体由山体上部向下逐渐减小,土壤含水率随埋深加大显著增加,随坡度的增加而减小。总体上植被覆盖地带土壤含水率高于裸露土壤,相同条件下,林地、低矮灌丛、草地对土壤持水性的影响依次减小。岩石上覆土层较厚时,土壤含水率较高;土层浅薄时,土壤含水率偏低.     

中亚热带红壤区不同土地利用土壤田间持水量估测

田间持水量是衡量土壤保水性的重要指标,也是进行农田灌溉、作物水管理和水文模型的重要参数,但其测定繁琐而耗时,迫切需要一种简捷精确的估测方法。采集了50个来自稻田和旱地的1 m深原状土壤剖面样,然后基于土壤基本理化性质,利用多元逐步回归方法对土壤田间持水量进行模型预测。结果显示:(1)对于稻田土壤,田间持水量主要受容重和有机碳影响,而对于旱地则主要受土壤质地影响;(2)构建的田间持水量传递函数,对于稻田土壤预测精确度较高,调整的确定系数达到0.79,对于旱地则相对较弱。研究表明土地利用方式对田间持水量精确估测影响较大,利用土壤传递函数法对田间持水量的快速获取有一定参考价值。     

长江源区草地植被退化对土壤持水能力影响

选择长江源区的格尔木市唐古拉山镇作为研究区,通过野外实地采样与室内测试分析相结合,在分析草地植被不同退化阶段和不同土层深度下土壤持水能力特征的基础上,探讨了草地植被退化对土壤持水能力影响。结果表明：（1）在相同草地植被退化阶段,毛管持水量、饱和含水量和田间持水量随土层深度变化的特征基本一致;在相同土层深度上,毛管持水量、饱和含水量和田间持水量随草地植被退化的特征也大体相同。（2）在相同草地植被退化阶段,土壤持水量总体上随土层深度增加而减少,特别是在未退化阶段,10~20 cm土层的毛管持水量、饱和含水量和田间持水量比0~10 cm土层分别减少了12.38%、33.73%和7.64%。（3）在相同土层深度上,土壤持水量总体上随草地植被退化而减少,特别是在0~10 cm土层,轻度退化阶段的毛管持水量、饱和含水量和田间持水量比未退化阶段分别减少了41.52%、59.95%和27.03%。（4）土壤持水量与土壤容重、总碳、有机质和总氮显著相关,它在草地植被不同退化阶段和不同土层深度下的变化可能与地表覆被状况、植物根系数量和分布特征所引起的土壤容重、有机质等变化有关。研究可深化对草地植被退化与土壤持水能力相互关系的理解和认识,并为长江源区生态环境和水资源状况研究提供参考依据。 关键词： 土壤持水能力;草地植被退化;长江源区;影响     

黔中喀斯特石漠化区不同小生境常见木本植物水分来源特征

选择黔中清镇市王家寨小流域内不同石漠化植物群落,通过分析测定喀斯特小生境内5种常见木本植物,鼠李、火棘、烟管荚蒾、圆果化香和云贵鹅耳枥与其潜在水源稳定性氢氧同位素组成,研究植物水分来源特征,并通过线性混合模型确定水源贡献比,探讨喀斯特小生境植物水分利用对石漠化过程的适应与响应。结果表明:多数情况下,研究区不同小生境内各植物种在雨季同时利用土壤水和表层岩溶带水,对土壤水的利用比例大于表层岩溶带水。各植物种对表层岩溶带水的利用比例随着石漠化的进行而减小。常绿灌木火棘、鼠李和烟管荚蒾在轻度、无石漠化样地同时利用土壤水和表层岩溶带水,但在中、强度石漠化则多利用土壤水,落叶小乔木圆果化香和云贵鹅耳枥在无石漠化同时利用土壤水和表层岩溶带水,而在轻度石漠化样地仅利用土壤水,这跟不同样地植被类型、干扰方式、土壤情况及裂隙发育等不同有关。     

三峡库区典型土壤酸碱缓冲性能及其影响因素研究

受酸沉降和化肥施用等外源性酸输入的影响,三峡库区土壤面临着严重的酸化威胁。通过选取三峡库区两种典型土壤(紫色土和黄壤)作为研究对象,采用酸碱滴定法对土壤酸碱缓冲性能及其影响因素进行了研究。结果表明:在一定的p H范围内,紫色土(p H 6.5~2.5、6.2~11.5)和黄壤(p H 5.6~2.8、5.5~10.7)的p H变化与外源性酸、碱加入量均呈线性相关关系。通过分段拟合获取的缓冲容量结果显示,紫色土酸、碱缓冲容量分别为101.3、34.6 mmol/kg;而黄壤酸、碱缓冲容量分别为105.3、38.0 mmol/kg。黄壤和紫色土主要受碳酸钙与阳离子交换的缓冲作用;缓冲体系及初始p H、机械组成等土壤理化性质的不同是导致库区典型土壤酸碱缓冲容量差异的主要原因,总体表现为黄壤酸、碱缓冲性能略优于紫色土。此外,由于近年来酸沉降和氮肥用量的增加,使得库区土壤面临的酸化威胁呈上升趋势。该结果对库区土壤环境容量和典型土壤酸化潜势等研究具有参考价值,还可为区域外源性酸临界值评估以及应对策略制定提供理论依据。     

桂西北喀斯特地区水土流失敏感性评价

由于碳酸盐岩的可溶蚀性、所形成土壤的不稳定性及碳酸盐岩植被的脆弱性等特征,在碳酸盐岩区水土流失的风险较非碳酸盐岩区更大,水土流失敏感性受岩性的影响比非碳酸盐岩地区更明显。作为生态功能区划的基础性工作,针对桂西北喀斯特地区生态环境特征,以河池市为例,分别建立了碳酸盐岩区域和非碳酸盐岩区域水土流失敏感性评价指标体系。以碳酸盐岩区岩性的差异为主导指标,在GIS技术支持下,对研究区水土流失敏感性进行评价,并分析其空间分布格局。结果显示：桂西北河池市水土流失敏感区面积比例在99%以上,其中碳酸盐岩区域水土流失敏感性明显高于非碳酸盐岩区域;从全市来看,水土流失敏感程度较高,其中高度敏感和极度敏感面积比例分别达到了31%和237%;水土流失重要敏感区主要分布于河池市南部的都安大化和中北部岩溶山原区,这些地区应加强生态环境防护措施。     

长江流域水土流失及其防治

对长江流域水土流失现状和分布作了具体分析,指出建国以来水土流失有发展趋势;从土壤资源、土地资源、水资源与生态环境等方面,阐述了水土流失对资源环境的破坏性;着重指出了长江流域的流失物质、泥沙输移比和沉积规律与我国黄土高原流失区有着不同的特点,同时存在着比黄土高原更大的潜在危险;针对长江流域水土流失特点、发生原因并结合兴建三峡工程和长江经济带的开发,从战略高度提出了防治水土流失的策略和措施。     

三峡库区坡地果园间植草篱的水土保持效应

坡地果园水土流失对三峡库区生态环境和农业可持续性发展构成双重压力。以皇竹草篱为纽带间植于坡地果园营建复合生态模式,对草篱拦蓄泥沙、径流的效应进行了长期观测。结果表明：草篱间植的应用能有效减少坡地果园的水土流失,尤以侵蚀量减少更为显著,与传统果园经营模式相比,径流量减少了5871%~6574%,侵蚀量减少了7070%~7792%。同时,草篱间植的应用对减少养分的流失总量效果也相当显著,对减少库区面源污染,保持和提高坡地果园的土地生产力具有重要作用,为三峡库区坡地果园的利用与保护提供了技术与模式支撑。     

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%。     

定位施肥紫色菜园土壤钾素效应研究

基于紫色菜园土壤3年12季连续蔬菜(莴笋-白菜轮作)定位施肥试验,研究不同施肥条件对土壤钾素形态和供钾水平的影响。采用田间试验和室内化学分析结合的方法测定不同施肥处理土壤钾素形态的变化和蔬菜产量的关系。结果表明:紫色菜园土壤钾素主要以矿物钾为主,占全钾的95.11%~97.33%,土壤缓效钾和速效钾分别占土壤全钾的2.22%~3.38%和0.44%~1.52%。连续施用钾肥显著提高土壤速效钾和缓效钾含量,以增钾处理作用最优。定位施肥显著提高土壤水溶性钾、非特殊吸附钾、特殊吸附钾含量,以有机无机肥料配施作用优于单施化学肥料。土壤水溶性钾、非交换性钾与土壤有效磷含量呈显著或极显著正相关,莴笋和白菜产量与紫色菜园土壤速效钾、缓效钾含量呈显著正相关。定位施肥协调紫色菜园土壤钾形态,改善土壤供钾能力,以有机无机肥料配施作用为优。     

长江源区基于坡面尺度的土壤水热过程模拟研究

长江源多年冻土区土壤水热传输过程机理与模拟,是广泛关系到高原生态环境保护恢复和区域水文过程的关键科学问题。因此,以GEOtop模型为研究平台,以长江源不同植被盖度下（裸地、30%、65%和92%）高寒草甸的观测数据为基础,检验模型对土壤水热迁移过程的描述与模拟精度。总体而言,GEOtop模型需要率定的参数较少,从而减少模型模拟的不确定性,提高了模拟精度。对不同植被盖度下土壤温度、水分和实际蒸散发模拟的NSE 系数基本达到08,表明模型能准确模拟高寒生态系统土壤的水热传输过程,可以作为长江源区土壤水热过程的有效模拟工具     

三峡库区腹心地带消落区土壤氮磷含量调查

消落区土壤中氮磷是上覆水体营养物质的潜在来源之一。在2008年底三峡蓄水至172 m之前,采样分析了小江（澎溪河）等库区5条典型支流淹没前的消落区土壤氮磷含量分布情况。在研究样区范围内,消落区土壤全氮均值为1317±0484 mg/g,变化范围在0459~2735 mg/g,而土壤全磷均值为0676±0282 mg/g,变化范围在0314~2799 mg/g。不同的土地利用方式消落区土壤全氮含量有明显差异,耕地消落区和园林地消落区的全氮值明显高于河滩地消落区。不同流域之间氮素差异也达到极显著水平,朱衣河和大宁河流域消落区土壤氮素要明显高于其他3条支流。但是,不同土地利用方式的消落区之间全磷差异不显著,不同流域之间磷素差异也不显著。相比长江中下游一些浅水湖泊的底泥,库区消落区土壤中全氮和全磷含量水平已处于偏高状态,向上覆水体释放的风险较大。小江流域的丰乐镇和养鹿镇、朱衣河的胡家坝地区是研究范围内释放风险高的区域.     

区域农业市场化发展对水土流失的影响--以江西省为例

为了检验区域农业市场化发展对于水土流失的影响,以江西省为例,结合对水土流失驱动力因素的分析,构建了区域水土流失驱动力模型,并据此分析了1988~2000年区域农业市场化发展对水土流失治理的贡献。结果表明,农业市场化程度的提高,有利于提高水土流失治理的效率。1988~2000年,江西省的农业市场化水平提高了15.2％,由此通过农户行为作用,水土流失面积减少61.4471万hm2,相当于2000年水土流失面积的18.36％。因此,区域农业市场化程度每提高1％,水土流失面积将减少40.43万hm2。最后,就区域农业市场化进程中如何进一步推进水土流失治理,提高水土保持效果,提出了相关建议。     

云南省姚安县水土保持生态修复措施的效益研究

姚安县是“长江上中游水土保持生态修复工程”项目县，在该县的洋派河小流域修筑同样面积的4个径流小区，采取不同的生态修复措施，分别为对照地（即撂荒地）、人工补植地（人工种植澳洲金合欢）、封禁措施地、坡耕地（人工耕种的坡耕地）4种，修复中控制人类活动对自然的过度干扰和侵害，充分利用生态自我恢复能力，大面积实施生态自我修复，提高植被覆盖度减少水土流失。从植被重要值，土壤理化性质，土壤的保土保水量以及经济效益等方面进行对比分析计算，研究结果如下：生态修复后人工补植地和封禁地:①植被恢复迅速，植被覆盖度达到60%以上；②土壤的结构得到改善，封禁地全N含量最高，补植地当人工恢复达到一定年限后含N量也会增加；③土壤的保持水土量增加；④生态修复后，经济效益得到明显提高。