原状土冲刷法与人工模拟降雨法研究土壤抗冲性对比分析

在相同条件下，对比研究了人工模拟降雨小区（２ｍ×５ｍ）和用大型抗冲槽（１０ｃｍ×２０ｃｍ×１０ｃｍ）测定的土壤侵蚀量、产沙过程及抗冲性异同。结果表明在０．６５ｍｍ／ｍｉｎ和０．８４ｍｍ／ｍｉｎ雨强１５ｍｉｎ冲刷时间内，大型抗冲槽侵蚀模数为人工降雨小区的２００～４００倍，但二者存在一定量关系。抗冲槽侵蚀过程与人工降雨小区呈相反趋势。径流深为小区的５０～１４５倍，单位径流深引起的侵蚀模数为小区的５～７倍（裸地）和１．８～４．５倍（人工草地）。本文分析了二者侵蚀过程差异及形成原因。研究还发现大型抗冲槽与小型抗冲槽所测侵蚀模数存在定量关系，在一定范围内小型槽可以取代大型槽进行抗冲性测定。

基于人工模拟降雨和原状土冲刷试验的喀斯特区土壤抗冲性研究

土壤抗冲性对喀斯特地区的水土保持和生态环境建设具有重要意义。以阔叶林、针叶林和灌草地的土壤为研究对象,采用人工模拟降雨和原状土冲刷试验法,研究不同植被覆盖条件下的土壤抗冲性动态变化特征及其影响因素。结果表明:①在降雨冲刷的2 min内,各植被类型土壤的产沙量最大,随后逐渐减少,在9 min后趋于稳定状态,产沙量随时间的变化总体表现为灌草地>针叶林>阔叶林,并且随坡度的升高而逐渐增多;②在坡度为15°时,灌草地的土壤抗冲性最低,且与阔叶林和针叶林相差较大,但在坡度为45°和4~12 min的降雨冲刷情况时,土壤抗冲性表现为阔叶林>灌草地>针叶林,不同植被条件下的土壤抗冲性存在差异,总体表现为:阔叶林的土壤抗冲性能最强,利于保持水土,针叶林次之,灌草地最弱;③不同植被条件下的土壤抗冲性随降水冲刷时间的增加而逐渐增强,坡度和根系尤其是径级>1 mm植被根系对土壤抗冲性具有重要的影响作用。

自然冻融条件下黄土丘陵区不同土地利用方式原状土的抗冲性

[目的]研究冻融对3种土地利用方式(坡耕地、草地和灌木地)土壤抗冲性的影响,旨在为黄土高原季节性冻融区植被恢复建设提供理论依据。[方法]基于一系列野外自然冻融、野外监测和原状土冲刷试验,以确定冻融对3种土地利用方式土壤抗冲性的影响。[结果](1)相较于坡耕地,草地与灌木地的冻结程度更低,其中,灌木地冻结程度最低,抗冻性最好。(2)冻融作用不同程度地加剧了土壤流失,降低土体抗冲性,其中草地与灌木的抗冲系数AS(anti-scouribility)明显高于坡耕地,说明在冻融条件下植被覆盖能够有效提升土体抗冻性及土壤抗冲能力。(3)在草地和灌木地中,冻融前后草地和灌木地的泥沙总流失量增加了31%和16.5%,抗冲系数分别下降了23%和14%,草地在冻融过程中泥沙流失的增加量更高,抗冲系数下降幅度最大。[结论]在季节性冻融过程中,草地冻结程度更剧烈,抗冲性更差,草地在季节性冻融过程中可能存在更高水土流失风险。

小江流域土壤抗冲性实验研究

采用原状土冲刷法,对小江流域土壤抗冲性进行测试研究,结果表明:小江流域水稻土的抗冲性最大,棕壤其次,红壤、紫色土和褐红壤抗冲性最小;小江流域草地的抗冲性最大,耕地和灌丛地其次,裸坡最小;小江流域土壤的抗冲性大小与土壤中>2mm或<0.002mm的颗粒含量有较大关系。

6种草本植物根系土壤抗冲性

研究了紫苜蓿（Medicago sativa）、黑麦草（Loliumperenne）、稗（Echinochloa crusgali）、披碱草（Elymus dahuricus）、白车轴草（Trifolium repens）、紫羊茅（Festuca rubra）根系分布特征及根系对土壤抗冲性的增强效应。土壤抗冲性测定采用原状土冲刷水槽法。结果表明：（1）根系生物量主要分布在0~20cm深的土层内,根系生物量随土层深度增加而减少;（2）根系对土壤抗冲性有较强的增强作用,随冲刷坡度增大,土壤抗冲性减弱,抗冲指数和根系生物量呈显著的正相关关系;（3）6种草本中,黑麦草对土壤抗冲性的增强效应最强,建议推广使用。

科尔沁沙地南缘不同林草措施根系对土壤抗冲性的影响

为了探明沙地植被根系对土壤抗冲性的影响机理,以科尔沁沙地南缘不同林草措施为研究对象,采用野外采样和原状土冲刷相结合的方法,分析了不同林草措施根系分布特征及其对土壤抗冲性的影响。结果表明:风沙地不同林草措施下以<0.5 mm的根系最多(占根长密度83.52%),根系总根长密度表现为杨树林地(12.09 cm/cm^3)>樟子松林地(8.02 cm/cm^3)>灌木林地(7.03 cm/cm^3)>荒草地(4.48 cm/cm^3)>花生地(3.89 cm/cm^3),不同径级根系在土壤中的分布存在较大的空间变异性。根系重密度大小表现为杨树林地、樟子松林地、花生地、灌木林地、荒草地,根生物量与根系总根长密度大小表现为同样趋势;土壤抗冲性强化值表现为樟子松林地(0.7864 L·min/g)>杨树林地(0.7584 L·min/g)>灌木林地(0.4584 L·min/g)>荒草地(0.2964 L·min/g)>花生地(0.064 L·min/g),土壤抗冲性能强化百分率大小为樟子松林地、杨树林地、灌木林地、荒草地、花生地;土壤抗冲性强化值与根系径级<0.5 mm,0.5~1 mm,1~3 mm的根系长度呈显著线性正相关,与根系径级>3 mm的根系长度呈显著线性负相关。1~3 mm根系是影响土壤抗冲性的主要因素。根系径级3 mm是根系长度对土壤抗冲性强化影响的阈值。林地的抗冲性增强效果最好,建议推广使用。

科尔沁沙地南缘不同林草措施土壤抗冲性及其与物理性质的关系

【目的】研究水蚀风蚀交错区土壤抗侵蚀特性对不同林草措施的响应。【方法】采用室内抗冲槽原状土冲刷和土壤物理性质分析相结合的方法,研究了科尔沁沙地南缘不同林草措施土壤抗冲特性及其与物理性质的关系。【结果】土壤冲刷过程中,不同林草措施下出现产流后的4 min之内变化较大,随着冲刷试验的进行逐渐降低,并逐渐达到相对稳定状态;不同林草措施土壤冲刷过程平均径流含沙量表现为荒草地>花生地>灌木林地>樟子松林地;不同林草措施土壤抗冲性变化与土壤冲刷过程含沙量呈反比,随冲刷时间延长,总体来说与冲刷时间越长,抗冲性能越强的规律相符合,且这种变化规律不受林草措施变化而改变。径流结束时不同林草措施下的土壤抗冲性表现为花生地<荒草地<灌木林地<樟子松林地。土壤抗冲性与土壤体积质量极显著负相关,与土壤孔隙度显著正相关,土壤抗冲性指数与砂粒极显著负相关、与粉粒和黏粒正相关,但均不显著,与土壤持水性并无显著性关系。【结论】林草措施能够显著提高土壤抗冲性能,以樟子松效果最强。