红壤和紫色土坡面产流产沙特征对比

利用人工模拟降雨实验,比较了长江中上游地区两种代表性土壤(红壤和紫色土)的产流产沙特征,从而为统筹配置水土保持措施,控制长江流域水土流失提供本底数据支撑。人工模拟实验降雨历时为60 min,设置小中大三组雨强(0.8、1.1、1.4 mm/min)和四组坡度(10°、15°、20°、25°)。结果表明：(1)两种土壤的初损历时都随雨强的增大而减小,红壤的初损历时小于紫色土;(2)在相同雨强和坡度情况下,红壤的径流深大于紫色土,且红壤先达到稳定状态;(3)小雨强时红壤的侵蚀速率大于紫色土,但中大雨强时情况与之相反。该结果主要是由于两种土壤机械组成差异所造成的。由于红壤黏粒含量较高,在雨强较小时,雨水在红壤坡面入渗少产流量大,因此红壤坡面遭受更强的细沟间侵蚀,致使红壤的侵蚀速率更大。当雨强增大后,红壤与紫色土坡面均出现较大产流,但由于紫色土粉粒含量较高,致使紫色土坡面出现细沟侵蚀,从而进一步加剧了紫色土坡面的侵蚀,导致紫色土坡面侵蚀速率反超红壤坡面。     

黄壤坡面土壤分离速率研究

黄壤坡面侵蚀是长江中上游泥沙的主要原因之一,因此对该地区的土壤分离过程的量化研究对土壤侵蚀机理研究的深入和水土流失防治具有一定的理论和实践意义。通过变坡水槽冲刷实验,研究了黄壤坡面土壤分离速率与坡度、流量及主要水动力参数间的关系,探寻模拟土壤分离过程的最优参数。试验结果表明：土壤分离速率与流量、坡度和多个水动力学参数都呈正相关关系。坡度和流量的幂指数均＞1,表明二者在实验测定范围内对土壤分离速率有叠加增大作用。水流功率（R2=0.93）与土壤分离速率拟合方程的决定系数最高,表明用水流功率来描述土壤分离速率能获得更多有效信息。当单位水流功率＞0.281 m/s后,土壤分离速率随其增大而剧烈增加。但是径流剪切力（与土壤分离速率的决定系数为R2=0.83）值的计算只需获得坡度和水深等数据,水流功率值的计算不仅要采集坡度和水深等数据,还要获得流速等获取难度相对较大的数据。因此,采用径流剪切力来描述土壤分离较水流功率更为方便,而采用水流功率来估算土壤分离速率更为精确。     

三峡库区王家桥小流域土壤侵蚀因子初步研究

通过对王家桥小流域土壤，降雨，植被和地形等因子的分析，探讨了土壤抗侵蚀性能，分析了坡面侵蚀与各影响因子间的关系，建立了基于降雨基础上的全流域输沙幂函数回归方程。结果表明，本地区土壤因具有较强的渗透性，抗冲，抗蚀和抗剪切破坏的能力，而使其保持较小的可侵蚀性；坡面侵蚀中的主要影响因素是雨强和径流量（或降雨量）的大小；流域内土壤侵蚀的形式主要表现为暴雨作用下的重力侵蚀，在影响土壤侵蚀的诸多因子中降雨是关键性的，它的强度和年分布对年侵蚀模数的大小具有决定性作用。同时，通过分析各种雨强（平均雨强，最大雨强，最大15分钟雨强，最大30分钟雨强，最大60分钟雨强）对土壤侵蚀量的影响，结果表明，虽然最大60分钟雨强具有最优相关性，但在多元回归方程中，采用最大30分钟雨强回归效果最佳。     

关于顺倾岩质边坡稳定性影响因素的探讨

本文以顺层岩质边坡为研究对象,在极限平衡分析方法主要是平面滑动的基础上,对一般顺层岩质边坡,分别从坡率(角),坡高H、结构面倾角α、结构面强度(包括粘聚力c与内摩擦角φ)、结构面充水情况以及水平地震影响系数KH等方面着手,利用敏感性分析,就各因素对边坡安全系数的敏感程度进行了分析研究。其中,重点分析了结构面强度的影响,通过对不同坡高下的边坡稳定性分析,探讨了结构面强度中粘聚力与内摩擦角在岩质边坡稳定性中的敏感性变化,具有一定的实用及工程参考价值。     

红壤坡地水土保持植物措施下柑橘林地水文生态效应

根据江西水土保持生态科技园2001～2008年不同处理措施柑橘林地径流小区的降雨产流产沙的定位观测资料及2010年土壤含水量测试数据,分析了坡面尺度水土保持植物措施下柑橘林地的产流产沙及土壤水分的特征,研究了狗牙根带状覆盖、狗牙根全园覆盖、果园清耕3种措施下的蓄水保土效应。结果表明：有草被覆盖的柑橘林小区的产流产沙量明显小于柑橘清耕小区,狗牙根带状覆盖小区减流减沙效果最好,减流率为98.21%,减沙率为99.84%。在大部分土层深度,草被带状覆盖下的土壤水分含量最高,均大于清耕措施,而全园覆盖由于植物蒸腾耗水量大水分含量反而低于带状覆盖。条带植草是防治柑橘林地水土流失的有效措施,具有明显的减流减沙效应和蓄积水分作用     

长江三峡花岗岩地区土壤流失时间分布特性

长江三峡花岗岩地区坡面土壤流失以耕地砂砾化面蚀和有部分植物覆盖坡面的鳞片状面蚀为主，该地土壤流失研究结果表明，由以上两类面蚀导致的土壤流失量月分布与月降雨量的分布基本趋势一致，二者呈现较为明显的线性相关关系。地面坡度＞３０°的裸地土壤流失量达５０００ｔ／ｋｍ３·ａ以上，覆盖度≥０．７０的林地土壤流失量＜５００ｔ／ｋｍ２·ａ，该流域土壤流失量为１５４４．１４ｔ／ｋｍ２·ａ，产沙量为６９４．８６ｔ／ｋｍ２·ａ     

模拟降雨径流作用下红壤坡面侵蚀水动力学机制

土壤侵蚀过程受控于侵蚀外营力和土壤抗侵蚀性能,深入理解坡面流水动力学特性及其侵蚀动力是研究土壤侵蚀动力学机制的基础。利用可变坡土槽,通过不同雨强(60、90和120 mm/h)和径流冲刷(10、15和20 L/min)组合模拟试验,研究了第四纪黏土红壤坡面水流的水动力学特征参数及其与土壤侵蚀量间的关系。结果显示:降雨和径流冲刷影响了坡面产流产沙过程和坡面流水力学特性,其中平均流速v、平均水深h、雷诺数Re和水流功率ω均随降雨强度和上方来水流量的增加而增大,相对水深曼宁糙率n/h则减小,其水力学他参数(弗如德数Fr、阻力系数f和水流剪切力τ)变化规律不明显。坡面水流平均速度取值范围为0.21~0.45 m/s,平均水深取值范围为5.6~9.4 mm,在试验条件下红壤坡面侵蚀水流流态大部分均处于"紊流-急流区"。不论从径流角度看或是从泥沙角度分析,由相对水深和曼宁糙率系数两种水动力因子共同组成的复合水动力特征参数-相对水深曼宁糙率,是表征不同上方来水流量和降雨强度条件下第四纪粘土红壤坡面侵蚀特征的水动力参数。     

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。〖     

紫色土坡面跌坑贯穿发生细沟的水动力过程

跌坑是坡面土壤特性和薄层水流动力的耦合作用形成,而跌坑对坡面漫流的集中导致了水流流速、流深和切应力的变化,进一步塑造了侵蚀坡面形态导致跌坑贯穿发生细沟;目前关于跌坑与水动力耦合作用的研究相对较少。采用人工模拟降雨试验方法,分析了跌坑对径流特征的影响,定义了径流集中度〖WTBX〗Kc〖WTBZ〗,回归调查了径流集中后切应力与跌坑贯穿下切速率的关系。结果表明：紫色土曼宁糙度系数随雨强增大而减小,漫流区坡面曼宁糙度系数变化介于0014～0026,沟道曼宁糙度系数变化介于0008～0015;薄层水流流速和流深顺坡增大,在跌坑处集中后流速剧增,雨强越大流速越大、流深越小;径流切应力顺坡增大,跌坑集中薄层水流而切应力剧增导致跌坑贯穿;试验紫色土可蚀性参数〖WTBX〗Ke〖WTBZ〗为0144 s/m,跌坑贯穿的临界切应力为248 Pa。     

庐山不同森林植被类型土壤特性及其健康评价

土壤作为森林生态系统的一个重要因子,评价森林土壤健康状况对森林健康的维护经营以及森林系统功能的发挥具有重要意义。在系统调查和分析庐山8种森林植被类型土壤特性的基础上,评价指标分别从物种多样性以及不同的森林土壤特性中进行筛选,包括物种多样性系数、枯落物层厚度、腐殖质层厚度、土层厚度、容重、粘粒含量、有机质、p H值、阳离子交换量、全氮、水解氮、有效磷、速效钾、磷酸酶活性等指标,基于SPSS19.0软件对所获得数据进行差异性检验和相关分析,确定各项指标的权重,应用合适的土壤健康评分函数,将测得的指标值转换为对应指标的分值,最后通过加权综合法,计算其土壤健康指数,并对不同森林植被类型土壤健康状况进行评价。结果表明,8种森林植被类型下最终的土壤健康指数大小排序为:针阔混交林(0.78)常-落混交林(0.72)灌丛(0.69)常绿阔叶林(0.67)落叶阔叶林(0.64)竹林(0.59)马尾松林(0.53)黄山松林(0.46)。     

施肥对印楝人工林生长及土壤肥力的影响

以3年生印楝人工林为研究对象,对该林分所在的林地进行施肥试验,设置了9个施肥处理和一个不施肥对照,运用当年树高和胸径生长量、土壤养分和生物指标讨论了施肥对干热河谷印楝人工林生长及土壤肥力的影响。结果表明:(1)3年生印楝人工林树高和胸径生长对施肥的反应存在差异,方差分析和多重比较表明,单施氮肥(处理1、处理2、处理3)和混合施肥(处理7、处理8、处理9)的当年胸径生长量均与对照处理差异显著,而当年树高生长量差异不显著;(2)合理施肥不仅可改善土壤酸碱性和土壤微环境,增强土壤酶活性和提高土壤微生物数量,还可提高林地土壤肥力,防治印楝人工林地力衰退;(3)不同施肥处理对林地土壤肥力的影响不同,氮、磷肥混施是提高林地土壤肥力综合指数最好的施肥方式。     

基于数量化理论Ⅱ的鄂西北山区坡面土壤侵蚀强度评价

水土流失既是资源问题，又是生态环境问题。土壤侵蚀对人类生存和发展构成了严重威胁，成为制约可持续发展的障碍因素。以鄂西北丹江口库区郧西县坡面径流小区为试验点，通过分析小区的实地观测数据，建立坡面土壤侵蚀定性评价指标体系，并将数量化理论II作为有效的数学方法，建立郧西县坡面径流小区土壤侵蚀强度评价模型，对参与建立模型的样本进行回归分析，其准判率达到800%以上，并且利用该模型对其他年份坡面土壤侵蚀强度实测数据进行对比验证，得到土壤侵蚀强度分级的精度较高。研究表明，建立的郧西县坡面径流小区土壤侵蚀强度评价模型有较好的适用性与可靠性，可为郧西县及类似自然地理环境的其他区域水保工作起到一定指导意义     

降雨过程中红壤团聚体粒径变化对溅蚀的影响

为揭示团聚体粒径动态变化对溅蚀的影响,通过室内人工模拟降雨试验,以第四纪粘土、泥质页岩发育红壤为研究对象,研究了酒精预湿润后的2~5 mm团聚体在降雨过程中粒径动态变化及溅蚀率的变化。试验结果表明：在60 mm/h雨强下,团聚体受雨滴机械打击破碎主要发生在降雨的最初阶段,团聚体＞0.25 mm百分含量（P＞0.25）及平均重量直径（M）均随降雨时间（T）增加呈幂函数减小,溅蚀率（Dr）随降雨时间（T）增加呈幂函数增加,而溅蚀率（Dr）随团聚体平均重量直径（M）减小呈幂函数增大。为揭示不同土样在降雨溅蚀过程中溅蚀率的变化规律,利用团聚体稳定性特征参数-机械破碎指数（R）及降雨时间（T）,建立了不同团聚体稳定性土样溅蚀率随降雨时间变化的经验方程,且方程可决系数较高（R2=0.82）,揭示出团聚体稳定性越好,其破碎过程越缓慢,溅蚀率越小。研究结果为红壤区土壤侵蚀的防治及侵蚀机理研究提供了新思路     

我国中西部生态脆弱带坡耕地水土流失及坡地梯化

中西部生态脆弱带是我国坡耕地集中分布地区 ,坡耕地水土流失是中西部生态脆弱带水土流失的主要类型 ,坡地梯化是防治坡耕地水土流失和实现坡耕地可持续利用的重要措施 ,国家应加大投资力度开展以坡地梯化为中心的坡耕地综合开发整治工作     

巢湖迎风面直立堤岸生态修复技术研究

针对巢湖直立堤岸生态系统受损的现状,研发了适合于巢湖迎风面的直立堤岸基底改善与生态修复技术。考虑到直立堤岸迎风面风浪较大且淘蚀严重的特点,首先对传统的生态混凝土配方进行改良,从而较大程度地提高了生态混凝土的物化性能,使其具备高透水性、高稳固性、植生性等诸多优点。同时,以巢湖湖滨带现场调查与野外模拟实验结果为依据,确定巢湖湖滨带最适的基底类型为灰壤（植入深度10 cm）,并适当添加铁盐和铝盐;确定最适的植被类型为飞蓬草。在此基础上,确定生态混凝土最适配比为江砂〖DK〗∶碎石〖DK〗∶水泥=10〖DK〗∶3〖DK〗∶2,进而集成研发了生态混凝土 原位土壤 植被混合护坡技术。该技术应用到迎风面的直立堤岸后,植被覆盖率超过70%,土壤中有效磷削减67%以上     

川中丘陵区柏木边坡防护林对相邻农田大型土壤动物群落的影响

为了研究川中丘陵区柏木(Cupressus funebris)边坡防护林对相邻农田中大型土壤动物群落的影响,分别以油菜(Brassica campestris L.)地和玉米(Zea mays L.)地为研究样地,分别调查了有边坡防护林和无边坡防护林农田的大型土壤动物类群数、密度、多样性和生物量。结果显示:共捕获大型土壤动物4 525只,隶属3门8纲18目25科。优势类群为正蚓科、蚁科、链胃蚓科和地幺蚣科,常见类群为铗科、蟋蟀总科、地蜈蚣科、大赤螨科、狼蛛科和跳蛛科。有边坡防护林的农田大型土壤动物类群数、密度、多样性指数和生物量均明显高于无边坡防护林农田(P0.05)。距边坡防护林5 m处的大型土壤动物类群数、密度、多样性指数明显低于0 m处(P0.05)。对大型土壤动物进行功能群划分后发现,边坡防护林明显增加了植食性、捕食性和腐食性土壤动物数量,对杂食性大型土壤动物数量影响不明显。结果表明川中丘陵区柏木边坡防护林促进了相邻农田大型土壤动物群落的发展,但随着距离的增加其对农田大型土壤动物群落的影响逐渐减弱。     

金沙江流域（云南段）典型露天矿区开采条件生态适宜性评价

露天采矿产生的水土流失、次生地质灾害等生态负效应强度受矿山所处的地理环境控制。金沙江流域露天矿区众多,地形复杂,采矿后产生的生态负效应易受脆弱的地理环境放大,因此对流域内露天矿区进行开采条件的生态适宜性评价,对保护环境具有重要意义。采用RS、GIS等空间技术,在ArcGIS环境下建立了金沙江流域（云南段）露天矿区的空间数据库,以其中的10个典型露天矿区为研究对象,在对比分析了这些露天矿区的地理环境后,选取了地貌、海拔、坡度、植被覆盖度、植被类型及流域位置等作为评价指标,对典型露天矿区进行开采条件的生态适宜性评价。评价方法涉及专家打分、灰色关联法等。研究得出流域内10个典型露天矿的空间分布特征及开采条件的生态适宜性。研究成果为流域内露天矿区资源的合理开发利用及生态保护提供一定的科学依据     

长江三角洲水田保护性耕作制度的碳收集效应估算

耕作制度对农田土壤有机碳的稳定和积累作用显著,探讨耕作制度演变下农田土壤碳库动态,将有助于农田土壤碳收集的技术选择及政策制定。利用已发表的田间定位试验数据,构建不同耕作制度下长江三角洲水田耕层土壤有机碳密度的估算模型。依据该区近20多年来耕作制度演变动态,对保护性耕作制度的土壤碳收集效应进行了初步估算。结果表明,油菜面积的扩大、小麦的少免耕和作物秸秆的还田分别约增加土壤耕层有机碳0.94 Tg、2.76 Tg和3.95 Tg,其中以麦稻复种转向油稻复种的单位面积碳收集效应为最高。最后,就碳收集效应估算的方法进行了相关讨论,并就土壤碳收集研究和如何提高土壤碳收集潜力提出了一些建议。     

低山丘陵区水土保持治理与生态环境效应

分析了低山丘陵区水土流失等级分布，水土流失的形成原因及危害，指出低山丘陵区水土流失综合治理要以小流域综合治理为主，阐明小流域水土流失的规律性，以及根据小流域3个地貌单元类型按“三条带”模式进行综合治理：山顶林草防治、山腰经济林带整治、山脚坡改梯治理的技术措施，着重论述综合治理的生态环境效应：明显地保水保土保肥，在降雨量相同的情况下等高种植、坡改梯、封山育林雨强明显小于坡耕地，起始产流时间延迟，径流量减少近2/3，土壤侵蚀量明显比坡耕地少得多。土壤侵蚀携带养分，坡耕地损失量最大，等高种植全氮、全磷的损失量最小；坡改梯有机质、有效氮、速效钾流失量较少，说明坡改梯的保肥效果优于等高种植。林草植被对改善生态系统的环境效应和提高生物多样性功能，为低山丘陵区生态环境恢复和农业可持发展奠定基础。     

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。