安徽省重点水土流失区土壤可蚀性K值评估与修正

[目的]评估不同土壤可蚀性K值计算方法在安徽省重点水土流失区的有效性,并基于实测可蚀性K值校正各计算方法。[方法]应用Nomo方程、修正Nomo方程、EPIC模型、DG模型及Torri模型估算各径流小区土壤可蚀性K值,并基于霍山县、广德县、岳西县及歙县四地的径流小区监测资料,获取真实土壤可蚀性K值,以评估各方法的有效性。[结果]霍山县、广德县、岳西县及歙县土壤可蚀性K值分别为0.033~0.035,0.018,0.021,0.041(t·hm^(2)·h)/(hm^(2)·MJ·mm)。不同方法计算的土壤可蚀性K值差异较大且都远远高估了实测值,整体表现为K_(Torri)>K_(Nomo)>K_(M-Nomo)>K_(DG)>K_(Epic)。校正后的各可蚀性K值计算方法较之前均有很大改进,其中校正后的Nomo方程及修正Nomo方程具有较高的性能。[结论]校正后的Nomo方程及修正Nomo方程被推荐在安徽省重点水土流失区使用。

砒砂岩覆土区典型小流域土壤可蚀性K值空间变异特征

[目的]研究砒砂岩覆土区典型小流域土壤可蚀性的空间变异特征,为砒砂岩覆土区土壤侵蚀机理深入探究和土壤侵蚀有效防治提供科学依据。[方法]以内蒙古准格尔旗砒砂岩覆土区二老虎沟小流域为研究对象,采集0—10 cm和10—20 cm土层共144份土壤样品,基于EPIC模型估算土壤可蚀性K值,并利用GIS和地统计学方法分析土壤可蚀性K值空间变异特征。[结果](1)二老虎沟小流域土壤砂粒、粉粒、黏粒和有机碳均呈中等变异程度,除黏粒和有机碳为中等空间自相关性外,其他土壤属性均呈弱空间自相关性。(2)小流域土壤可蚀性K值介于0.018 7~0.047 6 t·hm^(2)·h/(hm^(2)·MJ·mm),0—10 cm和10—20 cm土层K值变异系数分别为15.5%和20.3%,属中等变异强度;0—10 cm土层K值主要受随机性因素影响,呈弱空间自相关性,而10—20 cm土层受随机性因素和结构性因素共同影响,为中等空间自相关性。(3) 3种克里格插值方法结果表明:小流域土壤可蚀性K值空间变异受海拔和坡度影响明显,其总体分布趋势为西部和东南部较高、中部及偏东部较低;普通克里格插值方法较适宜应用于砒砂岩覆土区小流域,其估算结果可较好地显示土壤可蚀性的整体和局部两方面的空间变异特征。(4)在垂直空间变异上,0—10 cm和10—20 cm土层土壤可蚀性K值总体分布规律相似,但10—20 cm土层土壤可蚀性K值较0—10 cm土层空间变异更为明显。[结论]海拔和坡度对砒砂岩覆土区典型小流域土壤可蚀性K值空间变异影响明显,未来应优先对坡面和坡顶区域进行土壤侵蚀防治。

冀北山地植被恢复对不同坡位土壤可蚀性与养分的影响

[目的]了解不同坡位和不同土地利用引起的土壤可蚀性和养分差异,讨论各因素对土壤可蚀性和养分情况的影响状况。[方法]通过土壤和根系取样,使用加权求和法计算不同坡位和不同土地利用下的综合土壤可蚀性指数(CSEI)和综合土壤养分指数(CSNI)。[结果](1)不同坡位下的CSEI和CSNI均存在差异,其中CSEI的最大、最小值分别出现在坡上(0.653)和坡下(0.275),CSNI的最大、最小值分别出现在坡顶(0.715)和坡上(0.341);(2)不同土地利用下的CSEI和CSNI均存在差异,其中CSEI的最大、最小值分别出现在撂荒地(0.617)和林地(0.252),CSNI的最大、最小值分别出现在林地(0.793)和撂荒地(0.322);(3)CSEI与黏粒含量、砂粒含量、根长密度和地上生物量呈显著负相关,与粉粒含量和土壤容重呈显著正相关,其中容重的直接影响最大(0.26);CSNI与黏粒含量、砂粒含量、根长密度和地上生物量呈显著正相关,与粉粒含量和土壤容重呈显著负相关,其中黏粒含量的直接影响最大(0.45);CSEI、CSNI二者间呈显著负相关。[结论]坡位对CSEI和CSNI均有显著影响,在植被恢复中应注重坡上和坡中;各地貌部位植被恢复均有效降低CSEI并提升CSNI,其中乔木对水土流失的控制更为有效。

黄土坡面种植柠条对土壤团聚体稳定性和可蚀性的影响

[目的]探究黄土丘陵区坡面长期种植柠条对土壤团聚体稳定性和可蚀性的影响,为黄土高原人工植被建设和生态环境恢复提供理论依据。[方法]以荒草坡地为对照,选取坡面沿等高线种植的不同年限(15,25,35 a)柠条地为研究对象,分析长期种植柠条对坡面土壤团聚体稳定性和可蚀性的变化特征的影响及其主要影响因素。[结果](1)样地土壤团聚体稳定性指标中平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和>0.25 mm团聚体含量(WR_(0.25))总体表现为:15 a柠条地>荒草地>25 a柠条地>35 a柠条地,在坡面位置上表现为:坡下>坡顶>坡中>坡上。土壤可蚀性因子K值则有相反的趋势。(2)随着柠条种植年限的增加,相较于荒草地,各坡位柠条带土壤团聚体稳定性指标均呈先增后降的趋势,间隔荒草带则持续降低。两者的差值在柠条种植年限大于15 a后逐渐扩大,且在坡下位置最为明显。(3)土壤有机碳和坡位是影响坡面土壤团聚体稳定性与可蚀性的主要因素,分别解释了38.0%和4.1%的变异,其次是种植年限和海拔高度。[结论]黄土丘陵区坡面带状柠条种植通过影响土壤有机碳分布,进而影响土壤团聚体稳定性和可蚀性。柠条种植小于15 a有助于土壤团聚体稳定性的提升和可蚀性的下降,但大于15 a后逐渐有相反趋势,尤其在坡下位置。

青藏高原南部不同土地利用方式土壤可蚀性分析

为评估青藏高原南部不同土地利用类型土壤侵蚀风险,对该地区4种典型土地利用类型土壤进行大范围采样,测定土壤颗粒组成和有机碳质量分数,计算土壤分形维数和可蚀性因子K,对不同土地利用类型和不同土层土壤侵蚀风险进行定量化评估,并分析土壤粒度特征对土壤可蚀性因子的影响。结果表明:1)整体来看,研究区土壤可蚀性因子K介于0.022~0.036 t·hm^(2)·h/(hm^(2)·MJ·mm)之间,超过40%的样地土壤属于中可蚀性以上(K>0.033 t·hm^(2)·h/(hm^(2)·MJ·mm))土壤,存在较高的侵蚀风险;2)在不同土地利用方式间,土壤可蚀性因子表现为耕地>灌木林地>草地>乔木林地,其中耕地土壤可蚀性因子显著高于其他3种土地利用类型(P<0.05);3)垂直剖面上,由上到下3个土层(0~10、10~20和20~30 cm),中可蚀性以上土壤分别占到样点总数的26.47%、47.22%和55.89%,中低可蚀性以下(K≤0.033 t·hm^(2)·h/(hm^(2)·MJ·mm))土壤分别占73.53%、52.78%和44.11%,土壤可蚀性因子随土壤深度增加呈递增趋势;4)土壤粒度特征对可蚀性具有重要影响,土壤可蚀性因子K与砂粒含量呈指数型负相关关系,与黏粒含量和分形维数呈指数型正相关关系,均达到极显著水平(P<0.001)。研究结果可为降低青藏高原南部地区土壤侵蚀风险及提高水土保持效益提供重要参考。

土壤可蚀性研究进展与展望

土壤可蚀性(K)用于表征土壤对外部侵蚀力的敏感程度,是理解土壤侵蚀机理及构建侵蚀模型的重要指标,K因子值的精准获取和算法优化是土壤侵蚀模型完善的关键.该文从土壤可蚀性概念、评价指标、测定方法、时空变异性及预测值不确定性等五方面,总结国内外相关研究进展并提出展望.总体而言,小流域尺度的土壤可蚀性研究取得了丰富成果,为土壤侵蚀建模和水土保持工作实践提供了有力支持.后续应研究如何将基于非标准小区所得K值转化为标准小区条件下的数据,以形成统一的K值数据库,为适宜于大尺度区域侵蚀模型构建提供支撑;应加强示踪、遥感、数字制图技术与土壤可蚀性研究的有机结合,重点突破核素背景值测定、植被因素干扰等瓶颈;深入推进基于深度学习及数字制图的土壤可蚀性定量研究,实现新方法新技术在土壤可蚀性领域的应用.另外,受人类活动和气候变化影响,土壤可蚀性空间变异及预测值不确定性研究亦需深入,以提高土壤侵蚀预报精度,为加强水土保持空间管控提供支撑.

秦岭中段北麓农耕地秸秆还田对土壤团聚体及可蚀性季节性变化的影响

选取秦岭中段北麓陕西关中地区典型农业土壤塿土,添加小麦、大豆、玉米秸秆,并选择无秸秆添加作为对照。秸秆混入375 d,共采集样品11次,探究秸秆混入对团聚体特征及可蚀性季节性变化的影响。结果表明:(1)土壤有机质呈现明显的季节性变化,随着秸秆混入时间的延长,土壤有机质含量呈上升趋势;与混入前相比,实验结束时添加小麦、大豆、玉米秸秆的处理有机质含量分别提高了19.56%、18.28%、18.61%。(2)秸秆混入降低了小于1 mm团聚体比例,增加了大于1 mm团聚体占比;与混入前相比,实验结束时添加小麦、大豆和玉米秸秆三种处理的平均重量直径(MWD)分别提高了67.31%、68.53%、56.98%,几何平均直径(GMD)分别提高了45.77%、35.00%、40.25%。(3)与裸地相比,混入秸秆样地的土壤可蚀性值均显著降低,添加小麦、大豆、玉米秸秆处理的土壤可蚀性平均值分别降低了28.92%、23.33%、26.40%。研究结果探明了秸秆混入对土壤团聚体特征和土壤可蚀性的季节性变化的影响,对我国南北过渡带水土流失区农业生产实践具有重要的参考价值。

北京市土壤可蚀性及空间分布特征

为构建北京市土壤可蚀性K值的空间分布特征,分析土壤可蚀性K值影响因素,基于全国土壤调查数据计算土壤可蚀性K值,在ArcGIS中进行空间插值,探讨北京市土壤可蚀性变化规律。结果表明:(1)北京市土壤K值介于0.038 7~0.056 7 t·hm^(2)·h/(MJ·mm·hm^(2)),其中丰台灰黄土的K值最大,粘身两合土的K值最小。全市土壤均为低可蚀性土壤,土壤抗侵蚀能力较强。(2)从空间分布看,全市的土壤可蚀性由北向南逐渐增加。北京市土壤可蚀性与水土流失空间分布差异较大。(3)冲积物形成的粘身两合土砂粒含量最高,其土壤可蚀性K值最低;冲积物形成的丰台灰黄土砂粒含量最低,其土壤可蚀性K值最高。土壤颗粒组成与土壤可蚀性呈显著相关性(P<0.01)。土壤可蚀性值呈现出旱地>林地>荒地>灌木林的特征。研究结果对北京市土壤侵蚀预报、水土流失精准防控等提供参考。

陕北煤矿区不同形态的采动地裂缝对土壤可蚀性的影响

黄河流域中游作为国家水土流失重点预防和治理区,解决其煤炭开采与水土保持间的矛盾对于矿区生态环境保护与高质量发展具有重要意义。以陕北柠条塔井田北翼采动地裂缝发育区内“平开式”、“台阶式”、“组合式”3种典型形态的采动地裂缝及其周边土壤(水平距离100 cm以内、垂直深度20 cm以浅)为研究对象,测定了土壤机械组成和有机质含量,基于EPIC模型计算了土壤可蚀性K值,分析了不同形态采动地裂缝影响下土壤机械组成和有机质质量分数的空间变化特征,解译了不同形态采动地裂缝在小空间尺度下的水土流失效应。结果表明:①“平开式”、“台阶式”、“组合式”3种形态的采动地裂缝均会导致其周围土壤黏粒质量分数、有机质质量分数明显下降和土壤可蚀性K值明显增大,土壤黏粒质量分数的平均降幅依次为21.50%、43.93%、58.70%(p<0.05),土壤有机质质量分数的平均降幅依次为45.72%、61.79%、78.66%(p<0.05),土壤可蚀性K值的平均增幅依次为12.49%、17.82%、32.35%(p<0.05),且均以水平负效应为主;②在相同水平距离及垂直深度下,“组合式”裂缝降低周围土壤黏粒质量分数、有机质质量分数和提升土壤可蚀性K值的能力显著高于“平开式”和“台阶式”,排序均为“组合式”>“台阶式”>“平开式”;③基于指数函数分别建立了3种形态采动地裂缝影响周围土壤可蚀性K值的作用范围预测模型,发现不同形态采动地裂缝提升周围土壤可蚀性的作用范围基本在155 cm以内,再结合差异显著性对比分析,明确了“平开式”、“台阶式”、“组合式”采动地裂缝提升周围土壤可蚀性的关键作用范围依次为40、60、100 cm以内,其可作为陕北矿区采动地裂缝小空间尺度下水土流失效应的精准防控靶区。

基于RWEQ模型的土壤颗粒含量与土壤可蚀性关系研究

本文为研究土壤颗粒含量与土壤可蚀性因子EF值的关系,依据RWEQ模型,构建了各土壤颗粒含量分别从1%到98%以及粉粒、粘粒和砂粒含量为1%、2%、10%、30%、50%、70%、90%的整数组合数据集,计算了有机质含量为2%的前提条件下的土壤可蚀因子EF值,分析了不同土壤颗粒含量条件下土壤可蚀因子变化以及其两者间的相关性。结果表明:1) 土壤砂粒含量越高,土壤可蚀性因子EF值越大,说明砂粒含量与土壤可蚀性因子EF值呈正相关;2) 当土壤粘粒含量较低时,向土壤中加入粘土颗粒,土壤可蚀性降低速度显著加快,说明粘粒含量越高,土壤抗侵蚀能力提升越快;3) 影响土壤可蚀性的主要因子为土壤砂粒含量与土壤粘粒含量的比值(Sa/Cl),其比值越大,土壤可蚀性越低,控制好粘土与砂粒的比例,可有效提高土地抗侵蚀能力。

黄土丘陵区刺槐林土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化

退耕还林工程是黄土高原控制水土流失的主要措施之一,探讨退耕还林对土壤团聚体稳定性与土壤可蚀性的影响,可为黄土高原地区生态恢复和水土保持效益评价提供科学依据。以农田为对照,选取不同退耕年限(5,10,15,20,25,30年)刺槐林为研究对象,研究退耕还林后0—30 cm土层土壤团聚体稳定性和土壤可蚀性动态变化,并探讨土壤可蚀性与土壤团聚体稳定性之间的关系。结果表明:(1)>0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径、几何平均直径随着退耕年限增加呈递增趋势,三者相比退耕前(农田)分别增加32%~79%,32%~98%,2%~60%。(2)土壤团聚体分形维数随着退耕年限增加呈递减趋势,较退耕前减少0.6%~6.0%;土壤有机质随着退耕年限增加呈递增趋势,较退耕前增加8.4%~38.9%。(3)土壤可蚀性因子(K)随着土层增加而增加,但随退耕年限增加呈递减趋势,随退耕年限递增(K)分别减少1.0%,2.7%,3.6%,3.9%,5.0%,7.9%。(4)退耕还林后,>0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤团聚体分形维数是土壤可蚀性变化的主要驱动因子;地上生物量通过影响>0.25 mm水稳性团聚体含量和土壤团聚体分形维数间接影响土壤可蚀性因子(K),且总效应最大。退耕还林后地上生物量增加对土壤团聚体的形成与稳定,以及土壤可蚀性降低起着重要作用,且退耕还林可显著提高团聚体稳定性,降低土壤可蚀性。

金沙江干热河谷冲沟系统优先流影响下的土壤可蚀性

【目的】为探究金沙江干热河谷冲沟系统优先流影响下的土壤可蚀性差异规律,揭示冲沟发育区土、水相互作用机理,为干热河谷地区水土流失治理及生态恢复提供理论依据。【方法】在干热河谷典型冲沟发育区选择完整冲沟作为研究对象,基于染色示踪、土壤抗冲抗蚀及土壤理化试验,利用主成分分析等统计分析方法获取土壤优先流、土壤可蚀性指标及其相关关系,明晰集水区、沟壁、沟床、沟底完整冲沟系统土壤优先流特征,探究优先流和土壤可蚀性之间的关系。【结果】干热河谷冲沟优先流类型以“大孔隙流”为主,伴随“指流”和“漏斗流”,优先流百分数呈集水区>沟壁>沟床>沟底,说明冲沟上游优先流发育程度高于下游。冲沟内优先流区有机质含量、土壤含水率均高于基质流区,机械组成黏粒、粉粒、砂粒配比优先流区优于基质流区,土壤密度优先流区低于基质流区。冲沟内优先流区土壤抗冲系数小于基质流区,表明优先流会使土壤稳定性降低,抗蚀指数呈优先流区大于基质流区,说明土壤水分溶质运移会使局部土壤抗蚀性提高。冲沟系统土壤可蚀性因子(K)与优先流百分数、优先流区染色面积比、最大染色深度均呈正相关关系,同时主成分分析显示以上3个因子是影响土壤可蚀性的主要因子。【结论】优先流发育程度高的土层中优先流区K值总是大于基质流区,在优先流发育不足土层中则相反,优先流发育一定程度上会提高土壤可蚀性。

中国水蚀区土壤可蚀性因子更新方法与应用

土壤可蚀性因子K值是土壤侵蚀监测的必要因子,反映土壤在降雨侵蚀力作用下被分散和搬运的难易程度。然而现有全国K值图基于土种志数据,调查时间距今已有近40 a。基于2008—2018年的土系调查项目对全国K值进行更新。先收集4327个样点的土壤机械组成及有机质数据,利用诺模图(Nomo)方程计算K因子,其中极细砂质量分数运用三次样条函数结合自然对数进行插值;当土壤有机质质量分数>12%,则使用校正后的EPIC公式计算K值。然后采用随机森林模型对样点K值进行训练,将环境因素作为预测变量,包括气候、地表温度、植被指数、地形和母岩类型,并利用遥感影像开展空间制图。更新结果显示:全国K值变化范围为0.0051~0.0745 t·hm^(2)·h/(MJ·mm·hm^(2)),平均值为0.0298 t·hm^(2)·h/(MJ·mm·hm^(2))。土壤可蚀性分布呈现出黄土高原与华北平原K值居高、南方与东北地区K值居中、青藏高原最低的宏观规律,这与各地区土壤类型有关。分布于西北地区的黄绵土和北方的潮土K值较大,南方红壤和东北暗棕壤的K值较小,青藏地区高山土的K值最小。以上方法进行实际应用时仍需根据径流小区实测资料进行校正。其结果可为水土流失调查与监测提供方法与数据支撑。

黄土高原土壤可蚀性对退耕还林(草)的响应

退耕还林(草)的实施显著影响黄土高原退耕地土壤理化属性,进而可能影响土壤可蚀性。然而,目前黄土高原全区土壤可蚀性对退耕方式的响应及其区域特征尚不明确。为此,以耕地为对照,以黄土高原4个降雨量带内(200~300,300~400,400~500,>500 mm)的3种退耕地(乔木林地、灌木地和草地)为对象,通过野外调查和室内分析,研究不同类型退耕地土壤理化性质,采用EPIC模型估算土壤可蚀性,分析不同退耕方式对黄土高原不同区域土壤可蚀性的影响。结果表明:就整个黄土高原而言,退耕地0—20 cm土壤有机碳含量增加1.22~2.83 g/kg,乔木林地、灌木地和草地的土壤有机碳含量分别平均增加1.70,1.72,2.72 g/kg。黄土高原仅200~300 mm降雨量带内的草地与耕地的黏粒差异显著,300~400,400~500,>500 mm降雨量带内的各类型退耕地间的黏粒、粉砂粒和砂粒差异不显著。相较于耕地,退耕地土壤可蚀性呈现降低趋势,由0.0124(t·hm^(2)·h)/(hm^(2)·MJ·mm)降至0.0115(t·hm^(2)·h)/(hm^(2)·MJ·mm),但差异不显著,乔木林地、灌木地、草地与耕地间土壤可蚀性亦无显著差异。总体表明,退耕还林(草)虽显著提高土壤有机碳含量,但并未显著影响颗粒组成和土壤可蚀性。研究结果可为预报黄土高原退耕后的土壤侵蚀提供科学依据。

西藏尼洋河流域河谷地带土壤可蚀性K值空间分布特征

【目的】研究西藏尼洋河流域河谷地带土壤可蚀性K值的空间分布特征,为降低该区域土壤侵蚀风险提供参考。【方法】以位于藏东南尼洋河流域的冻融侵蚀区(海拔>4200 m)、冻融水力侵蚀交错区(海拔3800~4200 m)和水力侵蚀区(海拔<3800 m)为研究对象,共布设122个样地,测定流域内表层土壤的基本理化性质,在此基础上运用EPIC模型计算土壤可蚀性K值,采用普通克里金插值法获取尼洋河流域河谷地带土壤可蚀性K值的空间分布图,并分析土壤可蚀性K值与海拔和土壤理化性质的相关性。【结果】(1)尼洋河流域冻融侵蚀区、冻融水力侵蚀交错区和水力侵蚀区的土壤理化性质存在明显差异,其中冻融侵蚀区土壤体积质量最小,土壤孔隙度、含水率和有机质、粉粒、黏粒含量均最高。(2)冻融侵蚀区、冻融水力侵蚀交错区和水力侵蚀区的土壤可蚀性K值分别为0.263~0.431,0.218~0.374,0.104~0.409 t·hm^(2)·h/(MJ·mm·hm^(2)),3个研究区土壤可蚀性K值的平均值分别为0.349,0.310,0.292 t·hm^(2)·h/(MJ·mm·hm^(2)),变异系数分别为11.7%,12.7%和21.5%,属于中等变异。尼洋河流域土壤可蚀性K值总体上由西北向东南呈降低趋势。在尼洋河流域,较低可蚀性、中可蚀性、较高可蚀性和高可蚀性土壤均有分布,但是主要土壤侵蚀类型在3个研究区的分布存在一定差异,其中高可蚀性土壤主要分布在冻融侵蚀区,而较低可蚀性和中可蚀性土壤主要分布在水力侵蚀区和冻融水力侵蚀交错区。(3)土壤可蚀性K值与海拔和土壤理化性质的相关性均达极显著水平(P<0.01),其中与砂粒、粉粒、黏粒含量的相关系数均较高,分别为-0.98,0.99和0.62。【结论】探明了西藏尼洋河流域河谷地带土壤可蚀性K值的空间分布特征,土壤机械组成是该流域可蚀性K值的主要影响因素。

策勒绿洲-沙漠过渡带不同类型沉积物粒度及可蚀性分析

以策勒绿洲-沙漠过渡带为例,采用相关性分析和数理统计方法对不同类型沉积物粒度及可蚀性进行分析,并探讨其影响因素。结果表明:7种类型沉积物均以极细沙、极粗粉沙为优势粒级,绿洲土壤的平均粒径最细,为55.65μm,新月形沙丘表面沙物质平均粒径最粗,为106.21μm。分选系数介于1.54至2.11,为中等-较好的水平。绿洲土壤和大气降尘的偏度值表现为负偏、窄峰态,其他沉积物的偏度值表现为近对称、中等峰态。7种沉积物粒径具有明显分形特征,平均分形维数介于1.26至1.81。区域内7种沉积物粒度可蚀性程度由强到弱依次为新月形沙丘、裸平沙地、输沙物质、风影沙丘、灌丛沙堆、大气降尘、绿洲土壤。

宁南山区侵蚀沟不同部位土壤理化性质及可蚀性研究

侵蚀沟沟头前进,沟岸扩张,沟床下切严重影响区域粮食生产和环境质量。以宁夏彭阳县玉洼流域3个稳定侵蚀沟的沟头、沟床、沟岸为对象,通过野外调查取样与室内试验相结合的方法,分析了侵蚀沟不同部位(沟头、沟床、沟岸)的土壤理化性质及可蚀性K值,采集0—10,10—25,25—40,40—55,55—70 cm土壤,测定并计算土壤质量含水量(θ)、土壤容重(ρ)、土壤总孔隙度(φ)、土壤黏粒(CLA)、粉粒(SIL)、砂粒(SAN)含量、>0.25 mm水稳性团聚体含量(R 0.25)、土壤平均重量直径(MWD)、土壤几何平均直径(GMD)及土壤有机质(SOM)含量,利用EPIC模型计算土壤可蚀性K值。结果表明:(1)侵蚀沟各部位平均质量含水量、总孔隙度、有机质、粉粒含量、>0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径、几何平均直径的大小顺序均为沟床>沟岸>沟头,各部位平均土壤容重、砂粒含量为沟头>沟岸>沟床,平均土壤黏粒含量为沟岸>沟头>沟床,各部位土壤机械组成均为粉粒含量>砂粒含量>黏粒含量;(2)侵蚀沟各部位土壤可蚀性K值在0.0329~0.0395(t·hm^(2)·h)/(MJ·mm·hm^(2)),属于中可蚀性,平均可蚀性K值表现为沟头>沟岸>沟床;(3)侵蚀沟各部位土壤可蚀性K值与土壤粉粒、黏粒含量呈显著负相关,与土壤砂粒、有机质含量、质量含水量呈显著正相关,沟床土壤可蚀性K与R 0.25、MWD、GMD呈极显著负相关(p<0.01)。沟头作为侵蚀沟发育最活跃的部位,通过提高土壤有机质含量、粉粒含量来增加团聚体的数量和稳定性,从而降低土壤可蚀性。研究结果可为侵蚀沟生态稳定性及评估提供依据。

东北黑土区长缓坡耕地横坡垄作与地形对土壤可蚀性的交互作用

【目的】东北黑土区坡耕地土壤侵蚀日益加重,研究横坡垄作与地形对土壤可蚀性K值的交互作用,为东北黑土区坡耕地水土流失的精准防控提供科学依据。【方法】选取黑龙江省北安市红星农场内典型坡耕地为研究对象,在横坡垄作方向与顺坡水线方向共布设25个采样点,并计算相应样点的土壤可蚀性K值,采用单因素方差分析(One-wayANOVA)检验土壤可蚀性K值的差异性,并使用地理探测器模型探讨土壤可蚀性K值的影响因子及其交互作用。【结果】横坡垄作方向,土壤可蚀性K值在垄台呈现从坡顶到坡足逐渐减小的变化趋势,坡足比坡顶减小幅度为6.2%;在垄沟呈现从坡肩到坡足逐渐减小的变化趋势,坡足比坡肩减小幅度为5.8%。顺坡水线方向,由于垄台对地表径流的阻挡作用,垄台和垄沟土壤可蚀性K值沿着坡面并没有明显的变化趋势。地理探测器分析表明,横坡垄作对土壤可蚀性K值的影响最大,其垄台和垄沟的解释率分别达51%和18%以上;横坡垄作与其他因子的交互作用增强了对土壤可蚀性K值的解释能力,特别是横坡垄作与地形的交互作用尤为明显。【结论】黑土区坡耕地土壤可蚀性K值具有明显的空间变异性,横坡垄作与地形对土壤可蚀性的影响存在明显的交互作用,横坡垄作可以显著拦蓄径流,减少土壤侵蚀,但因黑土区坡耕地横坡垄作的坡缓而长,在坡足处易于汇集径流,依然有“断垄”潜在风险。

辽东山区冰缘地貌大孔隙结构特征及其对团聚体稳定性和土壤可蚀性的影响

【目的】为明确辽东山区冰缘地貌土壤大孔隙结构特征及其与团聚体稳定性和可蚀性之间的响应关系,探究林地大孔隙分布规律及土壤稳定性和土壤抗侵蚀能力。【方法】选择辽东老秃顶子保护区的典型落叶阔叶林、暗针叶林、针阔混交林林地下的土壤为研究对象,结合土柱水分穿透试验和Poiseulle方程计算大孔隙数量、半径等指标,通过湿筛法测定团聚体组成和土壤稳定性等指标。【结果】(1)不同林地类型大孔隙分布特征差异明显,与针叶林相比,阔叶林和针阔混交林大孔隙半径范围大,数量多。且针阔混交林土壤孔隙结构随土壤深度变化稳定;(2)林地土壤可蚀性因子K值整体分布在0.016~0.043之间,阔叶林<针阔混交林<针叶林,随土壤深度的增加,K值逐渐增加,土壤抗侵蚀能力下降;(3)相关分析显示,0.3~1.9 mm径级范围内的大孔隙数量与团聚体水稳性极显著正相关(P<0.01);(4)通径分析显示,0.3~1.9 mm(特别是0.7~1.1 mm)径级范围内的孔隙数量越多,土壤抗侵蚀能力越强;大孔隙径级>1.9 mm后,单位面积大孔隙数量越多,半径越大,土壤抗侵蚀能力越差。【结论】土壤大孔隙分布特征与土壤稳定性和可蚀性关系密切,孔隙尺度上,0.3~1.9 mm径级范围内,大孔隙数量与土壤稳定性和抗蚀能力呈正相关;径级>1.9 mm后,单位面积大孔隙数量及半径的增加降低土壤结构的稳定性和抗侵蚀能力;针阔混交林土壤大孔隙结构稳定性更高,可为辽东地区冰缘地貌区林分管理和土壤抗侵蚀能力评价提供科学指导和理论依据。

植被混凝土边坡土壤团聚体的稳定性与可蚀性

以湖北省宜昌市内恢复年限为1、3、5、18a的植被混凝土生态修复边坡土壤为研究对象,采用Le Bissonnais法分析快速湿润(FW)、慢速湿润(SW)和机械扰动(WS)等3种处理条件下土壤团聚体的稳定性和可蚀性。结果表明:SW处理下土壤团聚体以≥5.00 mm粒径为主,WS处理下土壤以≥5.00 mm粒径团聚体的占比最高,但其值低于SW处理的,FW处理下<0.25 mm的土壤团聚体粒径占比最高,说明土壤团聚体经FW处理后破碎程度大,SW处理后破碎程度小;土壤团聚体平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)值均表现为SW处理中的最高,FW处理中的最低,而土壤可蚀性值(K)则与其相反,同一恢复年限的边坡土壤的相对消散指数均大于其相对机械破碎指数,说明快速湿润引起的消散作用是土壤团聚体破碎的主要机制;SW和WS处理下已恢复18 a的边坡土壤的粒径≥2.00 mm的团聚体占比最高,<0.25 mm的占比最低,MWD和GMD值最大,K值最小。可见,大暴雨冲刷可能会导致植被混凝土边坡土壤结构不稳定并发生侵蚀,且随着恢复年限的增加植被混凝土边坡土壤结构逐渐趋于稳定。