西南高山峡谷区水土流失综合防治技术与示范

西南高山峡谷区覆盖大横断“七脉六江”地区,是国家“三区四带”重要生态安全屏障,对保障国家生态安全和区域高质量发展具有重要作用。针对西南高山峡谷区存在的水土流失分异演变地带性规律及其关键驱动机制,水土流失对农业耕作、高陡地形、岩溶地质及冻融作用等复杂驱动条件的响应及其防控机制,民族聚集区生态系统服务功能整体提升及生态生产协同的理论与对策等问题,选取兰坪、云龙、永胜、康定以及波密县为典型示范区,开展国家重点研发计划活动,以西南高山峡谷不同类型区水土流失分异规律和综合防治为主线,按照三个层次开展水土流失综合防治与示范研究,攻克高精度土壤侵蚀预报模型与监测技术瓶颈,形成生态系统服务整体提升的“水土流失防治-生态系统服务-民族经济发展”的多目标水土流失综合防治技术体系,最终为西南高山峡谷区生态系统恢复提供科学依据与技术支撑。

基于结构方程模型的三峡库区汉丰湖叶绿素a与其关键影响因子关系识别

为明确三峡水库汉丰湖叶绿素a(Chl.a)的主要影响因素,分析了汉丰湖2018—2021年的Chl.a、pH、水温、透明度以及氮、磷营养盐等水质指标的变化情况,探讨了Chl.a与其余水质指标的相关性,并应用结构方程模型解析了Chl.a的关键影响因素。结果表明,汉丰湖水体Chl.a浓度在0.04~68.58μg/L之间变化,水温在9.62~32.10℃之间,pH在6.75~9.81之间,总氮、溶解性氮、总磷、溶解性磷的变化范围分别为0.58~4.68、0.25~3.99、0.02~0.76、0.01~0.44 mg/L。Chl.a浓度与水温、pH、总磷和总固体悬浮物呈显著正相关,与透明度、溶解性氮、碱度、亚硝态氮、硝态氮呈极显著负相关。结构方程模型结果显示,影响Chl.a浓度的因子中理化因子的路径系数为0.68,营养物质的路径系数为0.16,这表明影响Chl.a浓度的因子以理化因子为主,营养物质的作用相对较小。同时,理化因子通过营养盐间接影响Chl.a浓度(路径系数为-0.04)。各理化因子中,水温和pH的路径系数分别为0.51和0.41,水温是理化因子的主要表征指标;在营养盐指标中,总磷和溶解性磷的路径系数分别为0.82和0.71,而总氮的路径系数为0.36,说明磷是汉丰湖的限制性营养元素。

不同农作措施下紫色土坡耕地氮磷流失特征

为揭示不同农作措施下径流氮磷流失变化特征,基于2020年12场次的自然降雨产流事件,分析了顺坡无施肥(对照,CK)、顺坡混合施用有机肥和化肥(T1)、顺坡单施化肥(T2)、顺坡单施化肥增量(T3)、横坡单施化肥(T4)5种处理下径流量及径流中总氮(TN)、总磷(TP)质量浓度与流失量、氮磷比(TN/TP)的变化特征.结果表明:①各处理径流TN,TP最高质量浓度均发生在施肥后的前6次降雨,其中的4次降雨事件造成了超50%的总氮、总磷流失.②与单施化肥相比,有机肥化肥配施的径流TN,TP流失量没有显著差异,且径流TN,TP质量浓度与施肥后天数都呈极显著线性负相关(p<0.01).③和顺坡耕作相比,横坡垄作可以显著削减76.85%的径流量、75.12%的径流总氮流失量和87.97%的径流总磷流失量.④CK处理的TN/TP显著高于T2和T3(p<0.05),但与T1,T4差异无统计学意义(p>0.05),所有处理下全年超50%的TN/TP≥50,表现为磷限制.

紫色土区不同农林复合模式土壤入渗特征及影响因素

[目的]为探究紫色土区不同农林复合模式土壤入渗特征及其影响因素。[方法]通过野外调查和室内试验,分析紫色土区无作物(CK)、花生(HS)、花椒(HJ)、花生+花椒(HS+HJ)4种农林复合模式下土壤物理性质与入渗过程变化特征,评价了3种土壤入渗模型(Kostiakov、Horton、Philip)的适用性。[结果](1)HJ模式下土壤总孔隙度与CK、HS+HJ模式差异不显著,但显著高于HS模式(p<0.05);CK和HS模式的土壤抗剪强度差异不显著,但均显著高于HJ模式和HS+HJ模式(p<0.05);各模式下土壤容重、含水率、温度、斥水性、紧实度、土壤硬度差异均显著(p<0.05)。(2)4种模式土壤水分入渗过程差异较大,CK和HS下土壤水分入渗在20 min左右进入稳渗阶段,而HJ和HS+HJ模式下土壤入渗分别在70,80 min左右进入稳渗阶段。HS+HJ模式的土壤稳定入渗率分别比CK、HS、HJ模式高出162%,140%,82%(p<0.05)。(3)与Horton和Philip模型相比,Kostiakov模型拟合入渗过程的效果最佳(决定系数R^(2)=0.933~0.991);Horton模型拟合效果相对较差(R^(2)=0.849~0.979)。(4)相关性与多元线性回归分析发现,土壤总孔隙度与土壤抗剪强度是影响土壤入渗的关键因素。[结论]研究结果为紫色土区农林复合模式的优化选择提供科学依据。

典型农作措施对沙溪庙组壤质紫色土坡耕地径流氮流失的影响

明确典型农作措施对紫色土坡耕地径流氮(N)流失的影响可为优化面源污染防控措施提供科学依据。基于2019—2021年沙溪庙组发育的壤质紫色土坡耕地不同降雨等级次降雨产流事件,分析了常规施肥(CK),优化施肥(T1)和优化施肥+秸秆还田(T2)措施下径流、径流中总氮(TN)、硝态氮(NO3-N)及铵态氮(NH4-N)流失浓度和流失量的变化特征。结果表明,与CK相比,T1和T2的径流深分别减小了4.24%、12.71%,但减小程度不显著(P>0.05);CK与T1的径流系数相等,且比T2增加了12.5%(P>0.05);相比CK,T1和T2的TN浓度增加了19.35%、25.8%(P>0.05),TN流失量则均增加了11.54%(P>0.05),表明T1和T2的施用也有增加土壤N流失的潜在风险。与中雨、大雨和大暴雨事件相比,暴雨事件的径流深分别增加了6.5%—191.11%(P<0.05),而TN、NO_(3)-N及NH_(4)-N的流失量分别增加106.38%—177.14%(P>0.05)、32.14%—360%(P<0.05)及55.56%—600%(P<0.05)。与降雨量、径流系数相比,径流深与N流失指标间的相关系数更高(R^(2)=0.32—0.76),表明径流深更适合用于构建N流失预测模型。采用优化施肥和秸秆还田措施时要考虑其对土壤N滞留及无机态N随径流迁移的风险。

长期施肥与耕作对紫色土坡耕地产流产沙的影响

[目的]为探究长期施肥与耕作对紫色土坡耕地产流产沙的影响。[方法]试验规定各小区均采用冬小麦-夏玉米轮作的紫色土坡耕地典型种植模式,在15°紫色土坡耕地设置5种处理:顺坡耕作无施肥(CK)、顺坡耕作有机肥与化肥配施(T1)、顺坡耕作单施化肥(T2)、顺坡耕作单施化肥增量(T3)、横坡垄作单施化肥(T4),每种处理重复3次。在2008—2020年,共监测107场侵蚀性降雨事件,分析了不同事件降雨量及施肥耕作处理下径流深、泥沙量、泥沙含量的变化特征。[结果]不同施肥耕作处理中,单位面积年产流深最大为100.37 mm,最小为4.56 mm。除T2与T3处理径流深差异不显著(p>0.05)外,其余处理间径流深差异显著(p<0.05),且均显著小于CK处理,均值大小依次为CK>T3>T2>T1>T4。除T1与T2处理泥沙量差异不显著(p>0.05)外,其余处理间泥沙量差异显著(p<0.05),且显著小于CK处理,均值大小依次为CK>T3>T2>T1>T4。T1、T2、T3的泥沙含量差异不显著(p>0.05),但均显著小于CK处理(p<0.05)且显著高于T4处理(p>0.05),均值大小依次为CK>T3>T1>T2>T4。各处理下的泥沙含量与降雨量均呈幂函数负相关(p<0.05)。[结论]顺坡耕作有机肥与化肥配施及横坡垄作对减少紫色土坡耕地地表径流、泥沙的产生贡献较大。

不同施肥与耕作方式下土壤-径流氮磷变化特征

为探讨长期不同施肥与耕作条件下土壤与径流中氮磷化学计量关系变化。在紫色土坡耕地设5个处理:顺坡耕作无施肥(对照,CK)、顺坡耕作+化肥有机肥混施(T1)、顺坡耕作+单施化肥(T2)、顺坡耕作+1.5倍单施化肥增量(T3)和横坡耕作+单施化肥措施(T4),每个处理均设3个重复,分析2008—2017年土壤总氮(TN_(S))、总磷(TP_(S))含量与化学计量TN_(S)∶TP_(S),以及83场产流事件径流总氮(TN_(W))、总磷(TP_(W))浓度及化学计量TN_(W)∶TP_(W)的变化特征。结果表明:CK处理TN_(S)、TP_(S)含量与T1处理差异不显著,但显著低于T2、T3、T4处理,主要是因为化肥施用显著提高土壤氮磷含量。各处理间TN_(S)∶TP_(S)无显著差异,其平均值为3.55~4.79,CV值为0.39~0.94,表明施肥对于多年间土壤氮磷比并无显著影响。CK处理的TN_(W)浓度显著高于其他施肥处理;T1处理TN_(W)浓度与T2处理差异不显著,但显著高于T3、T4处理。CK处理TP_(W)浓度与T2、T3、T4处理差异不显著,但显著低于T1处理。CK处理的TN_(W)∶TP_(W)显著高于各施肥处理,而各施肥处理间TN_(W)∶TP_(W)差异不显著,各处理平均值为25.48~56.83,CV值为1.11~1.80,均属于强变异,施肥显著降低径流氮磷比,并稳定次降雨事件间的差异。年平均TN_(W)与TN_(S)、TN_(W)与TN_(S)∶TP_(S)、TP_(W)与TN_(S)、TP_(W)与TN_(S)∶TP_(S)之间均呈显著线性正相关,径流N流失浓度受土壤N含量的显著影响,但年平均TN_(S)∶TP_(S)与TN_(W)∶TP_(W)关系不显著。施肥与耕作可解耦土壤与径流氮磷化学计量关系,研究结果可为农业面源污染防治提供理论依据。

三峡库区坡耕地典型香榧套种模式土壤碳氮磷及其生态化学计量特征

为阐明三峡库区坡耕地典型香榧套种模式对土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其生态化学计量特征的影响,在重庆市云阳县宝坪镇香榧种植基地内,选取香榧纯林(TG)、香榧-黄精(TGP)、香榧-大豆(TGG)3种套种模式为研究对象,分析不同模式及土层深度下土壤C、N、P含量及其生态化学计量特征。结果表明:不同模式的土壤C含量无显著差异,N、P含量均表现为TGG(0.80,0.53 g/kg)>TGP(0.71,0.40 g/kg)>TG(0.56,0.39 g/kg),且与TG相比,TGG的N、P含量分别显著提高42.9%,35.9%。土壤C、N主要富集在0—10 cm土层,而P主要集中在10—20 cm土层。3种模式的土壤C∶N、C∶P、N∶P分别为8.39~10.73,31.63~45.22,3.25~5.61,均低于全国平均值(14.4,136.0,9.3)。N∶P<10,表明N为研究区限制性养分。相关性分析结果表明,土壤pH、容重和总孔隙度也是影响土壤C、N、P含量及其生态化学计量的重要指标。香榧套种模式有利于土壤养分的积累,TGG的C、N、P含量高于TGP和TG,有较好的培肥效果。

汇/分流截-排水方式对降低三峡库区坡地磷流失量的影响

优化坡面截-排水方式能有效调控坡面养分流失,对防控农业面源污染和保障下游水环境安全具有重要意义。该研究旨在探明坡面截-排水方式的阻磷效应,通过采集3种土地利用类型(坡耕地、荒草地、有林地)典型坡面土样,在106 mm/h雨强下展开室内暴雨模拟试验,分析3种截-排水方式(汇流排水T1、分流排水T2、无措施CK)对坡面磷流失的影响。结果表明,不同土地利用类型下,与CK相比,T1和T2平均径流率分别减小40.33%~44.33%、42.57%~54.52%,平均产沙率分别减少68.14%~71.15%、60.55%~72.57%。各截-排水方式下,有林地的平均产沙率显著低于荒草地和坡耕地。各土地利用类型下,全磷(total phosphorus,TP)、可溶性磷(dissolved phosphorus,DP)及颗粒态磷(particulate phosphorus,PP)的变化范围和平均浓度均表现为T1<T2<CK。与CK相比,T1、T2能显著减小TP、DP、PP的流失量(P<0.05)。坡耕地下,TP、DP、PP流失量平均降低幅度为T2(70.34%)>T1(66.47%),而荒草地和有林地条件下,TP、DP、PP流失量平均降低幅度为T1(65.19%)>T2(59.16%)。研究表明,汇流和分流2种截-排水方式均能有效降低坡面磷素流失量,其中汇流方式可能更适用于荒草地和林地水系,而分流方式更适用于坡耕地水系。

喀斯特槽谷区不同土地利用方式下土壤入渗特征及适宜模型

[目的]探究喀斯特槽谷区不同土地利用方式下土壤入渗规律,提出适合喀斯特槽谷区的土壤入渗模型。[方法]以喀斯特槽谷区4种典型土地利用类型(林地、草地、耕地、园地)为研究对象,分析不同土地利用类型土壤入渗特征差异及影响因素,评价了Horton,Kostiakov和Philip这3种常见入渗模型在该区的适应性。[结果](1)不同土地利用类型土壤容重、含水率和电导率存在显著差异(p<0.05),耕地土壤容重(1.1 g/cm^(3))、含水率(26.9%)以及电导率(75.43 mS/cm)低于其他土地利用类型,园地土壤容重(1.32 g/cm^(3))、林地含水率(35.02%)以及草地电导率(164.6 mS/cm)分别高于其他土地利用类型。(2)不同土地利用类型土壤入渗过程均表现为迅速下降、缓慢下降以及趋于稳定。(3)Horton模型、Kostiakov模型和Philip模型对喀斯特槽谷区不同土地利用方式拟合结果存在差异,其中,Horton模型结果最优,拟合度R 2达到0.922~0.951,Philip模型拟合结果最差,拟合度R 2为0.754~0.908。(4)pH值与初始入渗速率和平均入渗速率呈极显著正相关关系(p<0.01),与稳定入渗速率呈显著正相关关系(p<0.05);0.05~0.25 mm和<0.05 mm微团聚体分别与稳定入渗率和平均入渗率呈显著正相关和负相关(p<0.05)。多元线性回归模型表明,容重、含水率以及<0.05 mm微团聚体是主要影响入渗速率的因子,且与入渗性能指标存在负相关关系。[结论]不同土地利用方式下耕地具有更好的渗透性能,Horton模型更适合模拟喀斯特槽谷区土壤入渗,研究结果可为喀斯特槽谷区土壤入渗性能评估及植被配置等提供科学依据。

紫色土坡耕地不同施肥水平下泥沙中氮、磷流失特征

以紫色土坡耕地"冬小麦—夏玉米"种植模式为研究对象,通过设置对照处理、复合施用农家肥和化肥、单施化肥、单施化肥增加施肥量、单施化肥横坡垄作5种施肥水平,采用径流小区定点监测的方法,研究了紫色土坡耕地不同施肥水平下泥沙中氮、磷流失特征.结果表明:各施肥水平下土壤表层养分质量百分比有一定程度增加,泥沙养分均发生富集现象,横坡垄作养分富集比小于顺坡耕作,复合施用农家肥化肥有效养分富集比大于全量养分,单一施用化肥全量养分富集比明显大于有效养分,且养分富集比随施肥量增加而增大;各施肥水平下,泥沙流失仅占0.34～6.21%;磷素流失中泥沙流失占78.80～84.83%,磷素流失以泥沙为主.从相对流失系数来看:氮的流失系数由高到低依次为单施化肥、横坡垄作、单施化肥增加施肥量、复合施用农家肥和化肥;磷的流失系数从高到低依次为单施化肥增加施肥量、横坡垄作、单施化肥、复合施用农家肥和化肥.

潼南县土地利用景观格局特征分析

以2000年土地利用类型图为主要数据源,借助地理信息系统工具,对潼南县土地利用景观格局进行景观斑块数、斑块形状、多样性、均匀度及破碎度计算、分析和对比,揭示研究区内土地结构的空间特征。结果表明潼南县以农业景观为背景,其土地利用斑块形状较单一,景观多样性低、异质性差,土地利用结构不合理。

遂宁组紫色土坡耕地土壤侵蚀规律研究

通过对遂宁市水土保持试验站径流小区的定位观测试验,采用数据分析的方法,对遂宁组紫色土坡耕地土壤侵蚀规律进行了试验研究,结果表明:径流量随着降雨量的增加而增大,而侵蚀量与降雨量的相关性却不明显;坡耕地土壤侵蚀厚度、侵蚀量及养分流失量均随着坡耕地坡度的增加而变大;土壤侵蚀量和降雨量、平均雨强、浑水径流深之间的关系可用y=-30.666-1.326x1-2.343x2+23.646x3很好地描述。

CLIGEN气候生成器模型在紫色土地区的适应性研究

随机气候生成器CLIGEN模型可以为当前一些综合模型所需要的气象资料提供必要的数据支持,为检验CLIGEN在四川紫色土地区的适用性,以CLIGEN模型为研究平台,根据四川省遂宁水土保持实验站1987～2002年降水和气温的月平均资料及在全美范围内选择参照站点得到的其他气象因子,利用CLIGEN模型分别模拟出遂宁市的月平均降水量、月平均最高温度和月平均最低温度。结果证明用所选的3个参证站点,利用CLIEGN模拟出来的降水、气温在数值上和年内的分布上均与实测值较为符合,选择模型有效系数E和平均绝对百分比误差（MAPE）为评价指标,作为3个站点最优选择的指标,最终选择CENTERVILLE站点为最优参证站,CEN-TERVILLE站点的模拟月平均降雨量、月平均最高温度和月平均最低温度的相对平均绝对值（MAPE）分别为7.15%,7.03%和6.17%,而有效系数分别为0.996 2,0.926 6和0.995 7,从而确定了CLIGEN模型在遂宁紫色土地区的适用性。

红池坝炼山后生态恢复过程中群落特征研究

This paper studied the species composition and the structure and species diversity of communities in Hongchiba area of Wuxi County after controlled burning and aerial sowing afforestation.The results showed that after burning and afforestation,pure Pinus armandii forest was not developed,but various mixed needle board leaved forests which comprised P.armandii and native board leaved trees grew.Various native species contributed to the communities with great species diversity.Shannon Wiener index was 2 305～3 145,ecological dominance was 0 063～0 151,and evenness was 0 600～0 749 The natural regeneration of P.armandii population was very poor,and there was a trend that P.armandii would be gradually replaced by other native board leaved trees.It was demonstrated that P.armandii should not be taken as a unique afforest tree,and controlled burning was not a favorite ecological measure in subtropical area.Native trees should play more important roles in the process of ecological restoration.

坡面不同截-排水沟布置方式下土壤微团聚体流失特征

传统坡面水系工程主要在节约工程量的考量下,把截水沟布置成平行于等高线的形式,但为了符合坡面自然排水状况,该研究中考虑用汇流和分流的方式来探究从理论上改变坡面沟道的基本形状是否具有可行性。该研究设计按比例缩小的坡-沟模型,以无措施坡面为对照,用人工模拟降雨的方法探究在不同坡度、地类坡面上布置汇流型和分流型截排水沟道后,坡面土壤微团聚体的流失变化规律。结果表明:在各个地类和坡度中,布置汇流和分流截排水措施后均出现较小颗粒微团聚体(<5μm)在侵蚀泥沙中富集的现象;在坡耕地中,布设截排水措施能显著稳定土壤小粒径微团聚体(<5μm)比例的稳定性,但分流截排水措施的效果更加明显,但在5°和10°时,汇流截排水措施能更好减缓坡面土壤粗化(250~1 000μm)趋势;汇流措施能减少林地侵蚀泥沙中微团聚体富集的波动性并控制林地坡面较小粒径微团聚体流失(<5μm)的程度,但在荒草地中,总体来看,汇流措施对控制坡面微团聚体流失具有更强的作用。汇流型和分流型截排水措施对不同地类坡面微团聚体的控制保护各有侧重,在布设坡面沟道时,根据坡面、土壤实际情况和土壤保护要求来选择坡面截排水措施是极有必要的。该研究为进一步研究坡面自然排水方式在现实中运用可能性和可行性提供部分基础资料。

不同光强与干旱胁迫对银杏枝叶构件生长的影响

研究了遮荫和干旱胁迫对银杏枝叶种群生长的影响,结果表明,遮荫可增加叶面积,延长其生长期,促进长枝1和2及株高的增长,但对短枝数量无明显影响;重度干旱抑制了长枝1和2及株高的生长,中度干旱对长枝1作用不明显,但促进了长枝2的生长,干旱胁迫对短枝数量无明显影响.

生态恢复过程中水土保持林乔木层多样性研究

采用Margalef、Menhiniek丰富度指数,Simpson、Shannon-Wiener多样性指数以及Alatalo均匀度指数对重庆市璧山县水土保持生态恢复工程项目区内乔木层多样性进行了研究.结果表明:(1)在该项目区内,主要的植物群落类型为马尾松林、杉木林以及马尾松杉木混交林,分布范围比较广泛,其中马尾松林既有纯林,也有伴生其它阔叶树种的马尾松林,伴生树种主要有毛叶木姜子Litsea mollis、白栎Quercus fabri、润楠Machilus nanmu、油桐Aleurites fordii、化香树Platycarya strobilacea和野漆树Rhus verniciflua等.(2)阔叶林分布较少,但也有部分落叶阔叶林存在于该区中,面积较大的主要有薯豆Elaeocarpus japonicus、黄杞Engelhardiaroxburghiana和小叶栲Symplocos satchuenesis等常绿阔叶林,它们多呈块状分布.(3)另外还有部分针阔混交林,如马尾松黄杞混交林、马尾松小叶栲混交林和杉木白栎混交林等.(4)对项目区内植物群落乔木层物种多样性的测度表明,物种丰富度大小依次是:铁围寨>青杠>仁家坡>虎峰山>蒲元;物种均匀度的大小依次是:铁围寨>青杠>蒲元>仁家坡>虎峰山;物种多样性大小则是:铁围寨>青杠>仁家坡>蒲元>虎峰山.

不同环境胁迫下银杏构件种群药用成分变化的研究

采用高效液相色谱法(HPLC)研究了不同环境胁迫下银杏构件种群中木解皮素和芦丁2种药用成分的动态变化。研究结果表明:干旱胁迫对木解皮素含量的提高有一定的促进作用,干旱胁迫反过来抑制了芦丁含量的增加;遮荫处理对提高银杏幼树叶片中药用成分含量有显著的促进作用;不同养分条件下银杏幼树叶片药用成分含量在1年中出现2次高峰;施肥对提高银杏药用成分含量作用明显,其中施尿素对提高叶片木解皮素含量有显著作用,施复合肥对提高叶片芦丁含量有显著作用。

不同整地施肥措施对银杏构件生长及药用成分的影响

研究了田间条件下不同整地施肥措施对银杏构件生长及药用成分的影响 .结果表明 ,对银杏株高生长促进作用最大的措施依次为 :施农家肥 +间作 >爆破整地 +间作 >施农家肥 >爆破整地 >间作 ,提高生长量分别为 1 4 5 %、8 6 %、5 7%、3 2 %和 0 ;对银杏当年新梢生长促进作用最大的措施依次为 :施农家肥 +间作 >爆破整地 +间作 >间作 >施农家肥 >爆破整地 ,提高生长量分别为 5 8 1 %、36 6 %、33 1 %、30 2 %和 1 4 0 % ;不同的整地、施肥和间作措施样地长枝数无显著差异 ,而短枝数量与总叶数有显著差异 ;施农家肥加间作措施对提高银杏药用成分含量作用最大 ,叶片中皮素和芦丁含量分别为对照的 4 2倍和 2 2倍 .