三峡库区陡坡根-土复合体抗冲性能

以三峡库区已种植4a的紫花苜蓿、百喜草、狗牙根和香根草为对象,并以裸地为对照,采用改进的冲刷水槽、WinRHIZO(Pro.2004c)根系分析系统和应变控制式直剪仪,分析测定5个处理根-土复合体抗冲性能以及根系、土壤参数,以期揭示不同草本植物根系对陡坡地紫色土表土抗冲性能的强化效应。研究结果表明:与对照(裸地)相比,4种草本植物根系均能显著增强紫色土表土的抗冲性能,其中香根草根-土复合体的抗冲性能最强(为对照小区的2.75—3.58倍),而紫花苜蓿复合体的抗冲性能最弱(为对照小区1.96—2.60倍);草本植物根长密度(RLD)和根表面积密度(RSAD)是影响陡坡下紫色土表土抗冲性能的主要因子;0.50 mm<d≤1.50 mm径级的根系有利于土壤抗冲性能的增强,尤其是1.00 mm<d≤1.50 mm径级的根系对根-土复合体的抗冲性能强化效应最大;4种草本植物根系均有利于降低土壤容重、提高土壤有机质含量和增强土壤抗剪性能;土壤粘聚力c是影响根-土复合体抗冲性能的又一主要因子,径级1.00 mm<d≤2.00 mm的根系则最有利于提高土壤粘聚力c。

植物苗期根系抗侵蚀特性试验研究--以构树和顶坛花椒为例

植物的固土抗蚀作用大小与其根系密切相关,而根系特征决定了根的固土抗蚀作用的发挥,本文以相同基质下构树和顶坛花椒不同特征的根系为研究对象,通过研究根系特征与土壤抗冲性、抗蚀性、抗拉性、紧实度的关系,结果表明,苗期根系能强化土壤抗冲性,构树苗、顶坛花椒苗根系强化值大小分别为78.01>77.71;根系可提高土壤抗蚀性,其抗蚀性强弱为,构树苗>顶坛花椒苗>对照,构树、顶坛花椒、对照试验的土壤水稳性指数分别为4.36,3.16,1.67;不同树种根系对土壤的固结能力不同,构树苗生长下的土壤抗拉能力为214.92 N,明显大于顶坛花椒苗生长下的土壤154.87 N;土壤紧实度大小为构树苗>顶坛花椒苗。并采用加权综合指数法综合评价了苗期不同特征植物根系的固土能力强弱,得出构树苗综合指数为1.058,而顶坛花椒苗为0.902,即构树苗的固土能力强于顶坛花椒,以期为今后的水土保持工作提供一定的理论依据。

北京石质山区不同水土保持措施对土壤物理性质及抗冲性的影响--以房山区蒲洼小流域为例

为评价北京山区多年来小流域综合治理的水土保持效果,也为以后小流域治理和植被重建提供理论支撑,以房山区蒲洼小流域为研究地,采用典型样地调查、野外抗冲性实验和室内样品处理的方法,对比分析不同水土保持措施的土壤物理性质、土壤质地和抗冲性。结果表明:随着土层加深,各类措施下土壤密度均呈现增大趋势,总孔隙度和毛管孔隙度呈现减小趋势,而非毛管孔隙度没有明显规律。不同水土保持措施下,土壤密度、总孔隙度和毛管孔隙度均有改善(侧柏林除外),改善程度由好到差依次为:辽东栎次生林>油松落叶松混交林>石坎梯田>油松林>落叶松林>灌丛;各类措施下土壤颗粒均以细、中粉粒为最多,分形维数显示各类水保措施土壤通透性均较为良好;相比荒地,各类措施下土壤冲刷量显著减小,径流时间延长,冲刷量依次为油松落叶松混交林(0.82 kg/cm^3)<侧柏林(1.14 kg/cm^3)<落叶松林(1.30 kg/cm^3)<辽东栎次生林(3.91 kg/cm^3)<油松林(5.96 kg/cm^3)<荆条灌丛(10.88 kg/cm^3),延缓径流冲刷时间由大到小依次为:辽东栎次生林(55.65 s/m)>油松落叶松混交林(46.82 s/m)>落叶松(28.19 s/m)>荆条灌丛(22.39 s/m)>侧柏林(17.48 s/m)>油松林(16.94 s/m)。土壤抗冲性与细、中粉粒体积分数(正相关)、非毛管孔隙度呈显著(负相关)关系最为密切,由此推出大根径的根系穿插形成的非毛管孔隙对土壤抗冲性是负效应。综上,油松落叶松林混交林提升土壤蓄水持水性能、土壤抗冲性均显示出很大的优势;石坎梯田效果也较好,是小流域治理应首先考虑的2类措施。

Anti-scourability of purple soil on hillslopes with different land uses

A large-scale flume (40 cm×10 cm×10 cm) was used to determine soil anti-scourability of 4 different land uses of purple soil in hilly areas of Sichuan, China under artificial removal of vegetation to examine the effects of land uses on sediment production by runoff. The results showed that soil anti-scourability declined with the increase of slope gradients in the form of power function, but there was a significant difference in the effects of slope gradients on anti-scourability between different land uses. The ratio of the mean values of soil anti-scourability was 1︰2.2︰2.5︰3.6 for forest land, new waste pasture, old waste pasture, crop land respectively, indicating that forest and grass use can significantly improve soil anti-scourability. Compared with the observations from the runoff plots located at the same sites in this region, an inconsistent result was found between anti-scourability and anti-erodibility in hilly areas of Sichuan. Essential causes of the differences in soil anti-scourability were further discussed based on analyzing the influence of inherent soil characteristics induced by different land uses on soil anti-scourability.

EFFECTIVENESS OF PLANT ROOTS TO INCREASE THE ANTI-SCOURABILITY OF SOIL ON THE LOESS PLATEAU

The recent study results show that the intensification ability of plant roots to the anti-scourability of soil mainly depends on the distribution and twining of effective root density in the soil profile, and the physical basis of effective root density is the number of

A PRELIMINARY STUDY ON MECHANISM OF SOIL ANTI-SCOURABILITY ON THE LOESS PLATEAU

The resistance of soil to erosion by water can be classified into anti-washability and antiscourability. The former refers to the resistance of soil to dispersion and suspension caused by runoff, and the latter refers to the resistance of soil to mechanical disruption and the downward pushing caused by runoff. A systematic research on soil anti-scourability, however, is still lacking. The relationships between the anti-scourability, profile structure and physical properties of the soil on the Loess Plateau have been systematically studied in this note.

宁夏南部黄土丘陵区3种草本根土复合体抗冲性及其与影响因素的关系

[目的]明确宁夏南部黄土丘陵区3种草本根土复合体抗冲性差异及其与相关影响因素的关系,为研究区生态建设质量提升及植被优化配置提供理论依据。[方法]以研究区常见草本百里香、星毛委陵菜、长芒草根土复合体为研究对象,采用室内原状土水槽冲刷法,并利用LA-S根系扫描分析系统,研究不同草本0—15 cm土层根土复合体抗冲性能及其与根、土的关系。[结果](1) 3种草本0—15 cm土层根土复合体抗冲性大小为星毛委陵菜(53.7 L·h/g)>百里香(36.5 L·h/g)>长芒草(14.2 L·h/g),星毛委陵菜根土复合体抗冲性最强。(2) 3种草本根系根长密度、表面积密度、体积密度和比根长分别为4.25~10.56 cm/cm^(3),42.95~111.51 mm^(2)/cm^(3),5.04~17.94 mm^(3)/cm^(3),35.06~67.96 m/g,根长密度等参数百里香明显大于其他草本。(3)各草本根系分布土壤的有机碳含量百里香(1.437%)>星毛委陵菜(1.290%)>长芒草(0.430%)。根系土壤黏粒含量百里香是星毛委陵菜、长芒草的1.14倍、1.20倍。3种草本土壤团聚体参数MWD,GMD,R_(>0.25)分别为13.80~18.23 mm, 7.15~11.11 mm, 43.06%~70.05%,各指标星毛委陵菜最大。(4)根系、土壤均能直接或间接、单独或共同影响根土复合体抗冲性。百里香土壤黏粒、粉粒、砂粒及团聚体直接影响土体抗冲性,其大部分根系还通过影响土壤机械组成和有机碳含量间接影响抗冲性。星毛委陵菜土壤粉粒和大部分细根直接影响土体抗冲性,其0~0.5 mm根、土壤黏粒、砂粒还通过影响土壤团聚体等间接影响抗冲性。长芒草土壤砂粒、0~1.0 mm根直接影响土体抗冲性,其特定细根还通过影响土壤团聚体和有机碳含量间接影响抗冲性。[结论]3种草本根土复合体抗冲性大小有明显差异,根系、土壤均能影响其抗冲性能,在宁夏南部黄土丘陵区进行生态建设应考虑不同草本(植被)的抗冲性能,并在改善相关影响因素的基础上加以科学配置。

安宁河干旱河谷区不同类型农用地土壤抗冲性及与土壤性质关系

[目的]揭示安宁河干旱河谷区不同类型农用地土壤抗冲性变化特征,阐明影响安宁河干旱河谷区农用地土壤抗冲性的主要土壤因子,并进而为安宁河干旱河谷区农用地水土流失防治提供科学依据。[方法]以桉树经济林(EEF)、马铃薯耕地(PCL)、牧草地(GL)、撂荒地(AL)和青花椒园地(GPG)为研究对象,采用原状土水槽冲刷法进行土壤抗冲性试验,同时采集土壤样品测定土壤性质,对土壤抗冲系数与土壤性质进行Pearson相关性和逐步回归分析。[结果](1)在15 min冲刷过程中,径流含沙量随冲刷时间的延长,先急剧下降随后趋于平缓稳定;抗冲系数随冲刷时间的延长总体呈增长趋势,二者关系用对数、逆函数或线性函数拟合效果较好;选取的5种类型农用地土壤抗冲性表现为GL>EEF>GPG>AL>PCL。(2)农用地土壤性质主要受人类活动的影响,GL和EEF土壤性质优良,AL和PCL较差,GPG介于上述二者之间,团聚体稳定性表现为GPG>GL>EEF>AL>PCL。(3)相关性和逐步回归分析表明,土壤抗冲性主要受土壤机械组成和水稳性团聚体影响,最优回归方程为:土壤抗冲系数=84.016-1.135×<0.25 mm水稳性团聚体-7.413×黏粒。[结论]安宁河干旱河谷区耕地土壤资源受到耕作的严重危害,土壤质量严重下降,园地土壤抗冲性和土壤性质相对较差,应加强对耕地和园地资源的重视和保护。

水陆交错带护坡植物固土抗蚀能力比较分析

植物固土能力是生态护岸技术的关键影响因素,但对水陆交错带条件下的生态护坡植物固土能力的定量评估缺乏研究。选择耐旱耐淹且根系发达的芦竹、芦苇和风车草为研究对象,采用原位剪切试验和抗冲实验测定植物的抗剪切强度和土壤抗冲刷系数,对其固土能力进行综合比较,评价不同湿地植物的固土能力差别及其关键影响因子。结果表明:1)芦竹、芦苇和风车草均可显著提高土壤的抗剪强度和抗冲性能,抗剪强度增幅分别为111.80%、77.43%和99.17%,抗冲性能增幅分别为299.40%、140.21%和183.79%;2)芦竹的茎横截面积比例、根系生物量、根系密度和单位枝数的根数都显著大于芦苇和风车草;3)植物根系的平均直径、总体积和总数量与土体抗剪切强度正相关,根系生物量、根系密度、单位枝数根数、样方内植物茎横截面积比例与抗冲系数正相关。适生植物可显著提高水陆交错带土体的抗蚀能力,芦竹耐旱抗涝并具有较强的固土能力,可作为河岸、湖岸和库岸以及消落带等水陆交错带生态护坡的优选物种。

黄土高原水土流失严重地区土壤抗冲性的水平和垂直变化规律研究

采用原状土冲刷水槽装置，对吕梁山以西，长城沿线以南，渭河以北，和甘肃黄河以东的１０６县（市）、旗范围内的土壤抗冲性进行了野外测试，结果表明，本区土壤抗冲性存在自北至南和自西北至东南逐渐递增的趋势；在沿土壤剖面深度垂直变化上，存在三种迥然不同的形态，即：（１）作物根系活动层（１０～３０ｃｍ）土壤抗冲性较大，表层及根系活动层以下抗冲性很弱的农业耕作影响型；（２）粘化层土壤抗冲性大，两侧甚小的土壤成土过程影响型；（３）表层土壤抗冲性最大，往下越来越小的生物生长影响型。前两种土壤抗冲性沿剖面垂直变化曲线类似正态分布曲线，第三种则类似双曲线。根据测试结果，还将研究范围内的土壤抗冲性划分成五个区域。

祁连山区典型草地生态系统土壤抗冲性影响因子

为探索祁连山区典型草地生态系统土壤抗冲性的影响因子及其效应,采用野外实地放水冲刷法,以一定体积的冲刷水流含沙量为指标,对土壤抗冲性进行了研究,并调查了海拔、坡度、植被高度、植被覆盖度、地上生物量、根系密度、生物多样性、土壤质地等因子,利用通径分析研究了各因子与土壤抗冲性的关系。结果表明:(1)土壤抗冲性与海拔、植被覆盖度、根系密度和土壤砂粒体积分数呈极显著正相关(P<0.01),而与坡度和土壤粉粒体积分数呈极显著负相关(P<0.01),与地上生物量和物种丰富度呈显著正相关(P<0.05),与植被高度不具备显著相关性;(2)通径分析结果显示,植被覆盖度和根系密度是影响祁连山区典型草地生态系统土壤抗冲性的主导因素,植被覆盖度对土壤抗冲性的影响主要表现为强烈的直接作用(0.660),而根系密度对土壤抗冲性的直接作用相对较小(0.286),有较大一部分影响表现为间接作用(0.174);(3)径流含沙量随植被覆盖度和根系密度的增加明显减少,植被覆盖度与径流含沙量间的关系可用指数或对数形式表达,根系密度与径流含沙量间的关系可用指数形式表达。研究显示,在祁连山区典型草地生态系统,与海拔、坡度、地上生物量、植物多样性、土壤质地等因素相比,植被覆盖度和根系密度对土壤抗冲性的影响作用更突出,提高植被覆盖度与根系密度能够有效增强土壤抗冲性。该研究可为祁连山区的土壤侵蚀规律研究及效益评价提供依据。

长江上游不同植物篱系统土壤抗冲、抗蚀特征

在对长江上游现有植物篱-坡耕地系统中土壤抗冲、抗蚀性及土壤理化性质的测定的基础上,对坡耕地-植物篱系统抗冲性和抗蚀性特征及其与土壤理化性质的关系进行了研究,结果表明:(1)3种不同植物篱带内土壤抗蚀性和抗冲性指数得到显著改善,土壤抗蚀性在植物篱系统中、植物篱带上、带内、带下和植物篱带间坡耕地表现出一定的差异性;(2)土壤抗冲性与总孔隙度、土壤体积含水量、饱和导水率、水稳性团聚体、土壤粘粒含量、土壤有机质、土壤容重、土壤抗蚀指数等土壤理化性质指标呈显著的相关关系。利用回归方法建立了土壤抗冲性(即土壤抗冲性指数)模型,土壤抗冲性指数与土壤性质各指标的模型具有极显(P<0.01)著相关性。

玉米季土壤抗冲性变化特征及其影响因素分析

采用野外原状土冲刷与室内分析相结合的方法,对玉米各生育期土壤抗冲性动态变化及其影响因素进行了研究。结果表明：不同坡度条件下,玉米各生育期土壤冲刷过程中含沙量随冲刷时间延长呈先下降后趋于平稳的变化,在15°坡度下含沙量最高。土壤抗冲性和增强效应随生育期推进呈逐渐增加的趋势,于成熟期达最大。随冲刷坡度的增加,玉米根系对土壤抗冲性的增强效应呈逐渐降低的变化趋势。土壤抗冲性与土壤容重、有机质和2 mm以上水稳性团聚体数量呈极显著正相关,与0~0.25 mm水稳性团聚体数量呈极显著负相关。土壤抗冲性与含根量、根系表面积、根系体积和总根长呈极显著正相关。因此,采用增施有机肥促进有机质和水稳性团聚体的提高,以及筛选根径0~0.5 mm根系发达的玉米品种对该区域水土流失防治具有重要现实意义。

黄土区大型排土场植被根系的抗蚀抗冲性研究

选取黄土区大型排土场不同复垦年限的植被为研究对象．分析了陡坡地（36°～42°）3种典型乔灌草植被根系的剖面分布特征及不同复垦年限（1～14年）不同复垦模式植被根系对土壤抗蚀抗冲性的影响。结果表明，与原地貌土壤剖面根系分布不同的是，排土场乔灌草的根系分布（审≤1mm）从10cm土层开始，随着土层深度的增加。呈现出幂函数减少的趋势；干土层出现的深度依次为刺槐林地〉草地〉柠条林地；不同复垦年限不同复垦模式（1～14年）55个样点的统计分析表明，土壤的抗蚀性指标和抗冲性指标都与根系密度在极显著水平上呈直线关系。

黄土高原土壤抗冲性的试验研究方法探讨

在回顾黄土高原土壤抗冲性研究历史的基础上,提出用实地放水冲刷试验的方法,或径流小区实测资料分析法测定土壤抗冲性,所得结果最可靠,也比较切合实际。根据对山西水保所径流小区观测资料的统计分析,提出衡量土壤抗冲性的具体指标,并初步拟定黄土高原土壤抗冲性分级方案。

元谋干热河谷坡面表层土壤力学特性对其抗冲性的影响

为了研究元谋干热河谷区坡面表层土壤的抗侵蚀性能,通过对燥红土机械组成、团聚体组成、基质吸力、黏聚力c和内摩擦角φ等参数的分析,并用原状土进行冲刷试验测定土壤的抗冲指数ANS,探讨了这些参数对土壤抗冲性的影响。结果表明,土壤分散率和ANS(soilanti-scourability)呈一元三次多项式变化,随着分散率的逐渐增加,ANS逐渐下降,ANS随着平均重量直径MWD的增大呈幂函数增长,随着基质吸力、黏聚力c和内摩擦角φ的逐渐增加,ANS也呈对数函数增长;ANS与各力学参数的相关程度依次为:抗剪强度τf>φ>MWD>分散率>基质吸力>c,逐步回归表明,黏聚力c、平均重量直径MWD和抗剪强度τf与ANS呈较好的线性关系(R2复=0.983),偏相关系数(RMWD(0.915)>Rc(0.829)>Rτf(0.776))表明水稳性团聚体的稳定性、颗粒及团聚体之间的胶结凝聚力和土壤抵抗水流的剪切破坏力对ANS影响较大。

陕北黄土区生物土壤结皮抗冲性研究

生物土壤结皮对提高黄土区土壤抗冲刷与抗侵蚀能力起着重要作用,充分认识和了解其作用机理对治理该区土壤侵蚀具有重要意义。该文采用原状土冲刷槽的实验方法,于2008年9月对陕北黄土区不同类型生物土壤结皮冲刷过程中的径流含沙量、冲刷总量及抗冲指数进行了研究,结果表明:①苔藓比例是衡量生物土壤结皮抗冲能力的重要指标,土壤冲刷总量与苔藓比例呈负相关,生物土壤结皮崩解时间与其呈正相关。②生物土壤结皮冲刷过程中,径流含沙量随冲刷时间逐渐增加,在生物土壤结皮完全崩解后,径流含沙量开始减少。③土壤抗冲指数(冲走1g土所需时间)与时间呈显著二次多项式的关系,即随着时间增加,生物土壤结皮逐渐崩解,土壤抗冲指数随之降低。④生物土壤结皮的盖度与土壤冲刷侵蚀量呈负相关,即盖度越高,侵蚀量越低;在坡度与冲刷强度相同条件下,无结皮土壤径流含沙量是全覆盖结皮土壤的35倍。⑤坡度与生物土壤结皮径流含沙量呈正相关,且在陡坡条件下,生物土壤结皮抗冲刷和抗侵蚀能力更为明显,因此,提高生物土壤结皮盖度、增加生物土壤结皮苔藓含量是提高黄土区土壤抗冲刷能力的有效方法之一。

湖南省丘岗红壤抗冲性能研究

为探明湖南省丘岗红壤抗冲性能随成土母质、土地利用类型的变化规律 ,采用原状土冲刷水槽装置 ,对不同母质发育而成的丘岗红壤的抗冲性进行测试 .结果表明 ,丘岗红壤表土层 0～ 4cm土壤抗冲性主要受植被类型的影响 ,受母质特性影响较小 .亚表层土壤抗冲性受母质影响较大 ,抗冲系数随土壤物理性粘粒及游离氧化铁含量的增大而增大 .土壤利用类型对土壤抗冲性有较大影响 ,耕地 A,B两发生层的土壤抗冲系数远小于相同母质林地相应发生土层 .花岗岩红壤较高的土壤发育程度能一定程度提高其表层及亚表层土壤的抗冲性 。

祁连山南麓植物根系改善土壤抗冲性研究

对祁连山南麓相同土壤类型 ,相同立地条件 ,相同植被类型 ,相同林龄的样地进行对比 ,分析随着植物根系分布和数量差异 ,对土壤理化性质的影响 ,以及这种影响对提高土壤抗冲性的作用。结果表明 ,丰富的根系能够增加土壤有机质、水稳性团聚体含量 ,降低土壤容重 ,增加非毛管孔隙度 ,进而增强土壤疏松性和透水性 ,增强土壤下渗能力 ,增强土壤抗冲性。通过研究指出 ,为了防治青海省大通县水土流失 。

长江中上游地区土壤抗冲性特征研究

为弄清长江中上游地区土壤抗冲性宏观分布特征,采用原状土冲刷水槽法,对长江中上游地区9省50个测试点的土壤抗冲性进行了野外测试。分析结果表明土壤抗冲性随土壤类型变化由大到小依次为:红壤、黄壤、棕壤、石灰土、紫色土、褐土。抗冲性沿土壤剖面垂直变化规律分为3种类型:土壤质地主导型、农业耕作主导型、腐殖质层影响型,前一种抗冲性随土壤深度单调增加,后2种为抛物线型变化趋势。对抗冲性的地域分异规律进行了分析和描述,将长江中上游地区按抗冲系数的大小划分为4个典型的区域。