植物根系对土壤抗侵蚀能力的影响

以决定土壤抗侵蚀能力的土壤内在性质为表征指标，以长江中上游几种常见的水土保持林为对象，就植物根系对土壤抗侵蚀能力的影响机制和影响程度进行了研究．结果表明：植物根系能够提高土壤的抗侵蚀能力，且主要通过d≤1mm的须根发挥作用；其可能的机制是：活根提供分泌物，死根提供有机质，作为土壤团粒的胶结剂，配合须根的穿插挤压和缠绕，使土壤中直径d＞7mm、d＝7～5mm和d＝5～3mm3个大粒级水稳性团聚体数量增加，同时既增加了土壤的总孔隙度，又提高了土壤抗冲击分散能力和结构、孔隙的稳定性，从而提高了土壤饱和渗透系数．与无林裸地相比较，林地中表征土壤抗侵蚀能力的土壤各理化性质改善值（Y），与土壤中d≤1mm须根量（Rw）之间服从Y＝a＋bRw的线性关系．本文建立了相应的回归模型，并比较了不同林型根系的作用效果．

黄土丘陵区牧草篱对坡耕地土壤抗侵蚀性的影响

以苜蓿、红豆草2种牧草篱为研究对象,对黄土丘陵区坡耕地布设牧草篱前后及牧草篱形成初期草带内、带间坡耕地土壤物理性质、抗蚀性、抗冲性、抗剪性的差异及各相关性进行了研究。结果表明:1)牧草篱可以明显改善土壤容重、总孔隙度、饱和含水量、水稳性团聚体含量等物理性质;2)牧草篱影响下土壤抗蚀性、抗冲性提高,牧草篱带内土壤抗剪强度小于带间坡耕地;3)牧草篱系统内土壤抗冲系数与土壤容重呈负相关关系,与总孔隙度、饱和含水量、水稳性团聚体含量呈正相关;崩解速率与土壤容重成正相关,与总孔隙度、饱和含水量、水稳性团聚体含量呈负相关;土壤抗剪强度与土壤容重呈正相关(p<0.05),与总孔隙度、饱和含水量、水稳性团聚体呈负相关。

植物根系提高土壤抗侵蚀性机理研究

介绍了近10年来植物根系提高土壤抗侵蚀性机理研究进展。植物根系稳定表土层结构、提高土壤入渗性能和抗剪强度、增强土壤抗冲性的有效性机理是植被抵抗径流侵蚀动态过程及土壤侵蚀预报研究亟待加强的关键科学问题。

土壤密度对土壤抗侵蚀性的影响

通过研究不同密度土壤的抗冲性、抗蚀性及抗剪强度,探索密度与土壤抗侵蚀性之间的相关关系,并进一步分析密度对土壤抗侵蚀性影响的机理。研究表明,随着土壤密度的增大,土壤的抗冲性与抗剪强度增强;但在土壤密度小于1.27g/cm3时,土壤的抗蚀性随着土壤密度的增大而增加,当土壤密度大于1.27g/cm3时,土壤的抗蚀性随着土壤密度的增大而减小。

江西省土壤抗侵蚀性空间变异表述方法研究

依据江西省第二次土壤普查资料,以侵蚀-生产力评价模型(EPIC)中的K值作为土壤抗侵蚀性的衡量指标,通过ArcGIS9.2和GS+9.0软件,分析比较了反距离权重插值法、径向基函数插值法和普通克里格插值法。对江西省土壤抗侵蚀性空间插值的精度。结果表明:研究区域土壤抗侵蚀性的变化范围为0.1492～0.4157,均值为0.2839,变异系数为18.06%,存在中等程度的空间变异性,块金系数为11.09%,具有强烈的空间相关性;综合考虑各种插值方法的交叉验证结果和插值效果,认为普通克里格插值法最佳;研究区域土壤抗侵蚀性的空间分布有从东、南、西向中部、北部和东北部不断减小的趋势,且与各土壤亚类抗侵蚀性均值的空间分布规律趋于一致。

植被恢复对土壤抗侵蚀特性影响的研究

通过野外调查和试验分析,研究了子午岭林区植被恢复对土壤物理、化学等一系列抗侵蚀内在特性的影响。表明:在没有人为破坏条件下植被具有很强的恢复与调节功能;植被主要通过改善土壤特性而提高其抗侵蚀能力。植被恢复后的土壤有机质、水稳性团聚体、有效磷、非毛管孔隙度及渗透性等抗侵蚀特性分别较恢复前提高丁6,2.5,6,2和4.5倍,因此其土壤抗冲性指标相应增强了20多倍。

昆明市水源区典型林分对土壤抗侵蚀作用影响研究

为了阐明昆明市重要水源区不同林分类型对土壤抗侵蚀性的影响,以昆明迤者小流域3种不同林分下土壤为研究对象,通过野外模拟和室内分析相结合的方法,分析3种不同林地土壤的抗侵蚀性能。结果表明:3种典型样地的土壤抗剪强度值差异显著,土壤抗剪强度大小为:云南松林地﹥针阔混交林地﹥桉树林地。3种不同林地土壤抗冲系数差异不显著,土壤抗蚀指数针阔混交林地最大(39%),桉树林地次之(37%),云南松林地最小(24%)。桉树×云南松混交林在大雨强和长历时降雨条件下林下土壤抵抗崩解的效果更显著。用主成分分析法来分析3种不同林地土壤的抗侵蚀特性,得到3种不同林地的土壤抗侵蚀性的综合评价模型:Y=0.763Y1+0.236Y2,进而得出不同林地的土壤抗侵蚀性强弱排序为:针阔混交林地(0.150)﹥桉树林地(0.127)﹥云南松林地(-0.079),混交林防治水土流失的效果明显强于纯林。

晋西黄土丘陵沟壑区土壤抗侵蚀能力的试验研究

通过大量的野外试验及调查,探讨了晋西黄土丘陵沟壑区土壤抗蚀性的时空变化规律、天然撂荒地的抗冲刷性能以及表土生物结皮、农耕地的犁底层等对土壤抗侵蚀能力的影响。结果表明:(1)晋西黄土丘陵沟壑区小流域的坡地土壤抗剪力及抗蚀性存在明显的时空变化规律。总体上,旱季的土壤抗蚀性高于雨季;峁顶缓坡地的土壤抗蚀性高于梁坡下部陡坡地。(2)只要土壤的整体结构不被破坏,即便水流冲刷力很大,黄土易蚀的特点也不易表现。尽量避免人为破坏黄土的整体结构,也是减少黄土侵蚀的重要手段。(3)黄土生物结皮,可大大增强土壤的抗侵蚀能力,减沙效应同结皮覆盖率成正比;犁底层在黄土地区的农耕地普遍存在,且会加剧耕作层的侵蚀作用。

庐山亚热带不同林分类型土壤抗侵蚀性综合评价

土壤抗侵蚀性是森林生态系统发挥水土保持功能的重要环节,以庐山不同林分类型土壤为研究对象,采用坐标综合评定法对该地区8种林分类型下土壤抗侵蚀性进行综合评价,结果表明:竹林(0.1867) > 灌丛(0.3058) > 常–落混交林(0.4139) > 常绿阔叶林(0.4701) > 落叶阔叶林(0.5363) > 针阔混交林(0.6045) > 马尾松林(0.6914) > 黄山松林(0.7392)。评价结果显示,竹林下土壤抗侵蚀性最优;灌丛次之;阔叶林下土壤抗侵蚀性较好;针叶林相对较差。该研究结果为亚热带山地森林水土流失的防治以及营林建设具有一定理论指导意义。

南京老山国家森林公园4种林分类型土壤的抗侵蚀性能评价

2015年,以江苏省南京老山国家森林公园的杜仲Eucommia ulmoides林,麻栎Quercus acutissima林,毛竹Phyllostachys heterocycla‘Pubescens林’,黑松Pinus thunbergii林4种林分类型为研究对象,建立样方对其不同层次土壤进行测定。选取土壤容重、有机质含量、团聚体特征、抗剪切强度等15个指标来评估不同林分土壤的抗侵蚀性能。结果表明,相比其他3种林型,麻栎林在诸多指标上均表现最优;基于主成分分析法对15个指标进行筛选,其中有机质含量、内摩擦角、粉粒含量、砂粒含量可以作为评价研究区土壤抗侵蚀性能的最优指标;基于最优指标和加权平均法对各林分土壤抗侵蚀性能进行综合评价,结果表明麻栎林表层土壤的抗侵蚀性能最强,其次为杜仲林,再次为黑松林,毛竹林最弱。

基于知识图谱的根系对土壤侵蚀阻控作用的研究进展

为了揭示根系对土壤侵蚀阻控作用的研发态势,笔者以中国知网(CNKI)数据库中1988—2017年的1 193篇中文核心期刊文献为原始数据,利用文献计量学方法,应用知识图谱工具CiteSpaceⅢ绘制根系对土壤侵蚀阻控作用的知识结构框架图,识别出主要载文期刊、基金来源、核心作者与机构以及该领域不同时期的热点问题与前沿趋势。研究发现:1)近30年来,该主题研究的文献量快速增长,特别是2012—2017年的发文量占近30年总量的43. 25%。2)载文期刊以水土保持类为主,受到国家自然科学基金和国家科技支撑计划支持的文献占总文献量的25. 23%。3)作者之间呈现出部分集中、整体分散的状态,并且发文频次较高作者之间的合作仅限于该团队内部。4)早期研究以根系对土壤抗冲性影响为重点,进而发展为以根系固土护坡、根系特征对土壤渗透性影响以及根—土复合体等为主导方向。研究结果可为该领域的后续研究提供参考和借鉴。

红壤和紫色土抗侵蚀性指标的计算方法研究

以长江流域主要侵蚀性土壤——红壤和紫色土为研究对象,以土壤可蚀性K值作为土壤抗侵蚀性指标,采用通用土壤流失方程计算得到人工模拟降雨试验下红壤和紫色土的抗侵蚀性指标,分别为0.325 2和0.276 3。应用侵蚀—生产力评价模型(EPIC),根据上述两种土壤的理化性质计算其土壤抗侵蚀性指标,分别为0.313 8和0.266 8。分析比较这两种方法得到的土壤抗侵蚀性指标,最终得到侵蚀—生产力评价模型(EPIC)的修正系数(1.04)。

植物根系抗侵蚀指标及模型研究进展

植物根系能显著抑制土壤侵蚀过程,实现固土护坡目标。随着植被重建进程的加快,表征根系抗侵蚀的指标和模型研究日趋合理完善。其中,根系指标选取集中反映在根系的形态特征和空间特征,而模型构建侧重理论型模型探索与修正。本文在综述植物根系抗侵蚀形态特征和空间特征指标及模型的基础上,发现目前应用的根系表征指标不能很好地关联根系形态特征和空间连接特征在坡面土壤抗侵蚀中的综合效应。为此,提出了"根系构架"的新概念,以期为坡面土壤侵蚀与植被配置的关系研究及模型参数优化提供一定的参考。

3种草本植物根系对土壤抗蚀特性的响应

为探明南方红壤区常见草本植物根系与土壤抗侵蚀性能之间的关系,以湖北省两种代表性土壤(黄棕壤和红壤)内生长的3种草本植物香根草(Vetiveria zizanioides)、白三叶(Trifolium repens)和黑麦草(Lolium perenne)为研究对象,在两种土壤中分别采集3种草本植物根土复合体(共6种根土复合体处理),并设裸地对照,采用集中水流冲刷试验,测定了土壤细沟可蚀性和根系参数,系统分析了该地区常见水土保持草本植物根系抗侵蚀特征。结果表明,根系存在可有效增强土壤抗侵蚀性能,不同植物的增强效果存在差异,增强效果表现为香根草>白三叶>黑麦草;根长密度(RLD, root length density)是影响土壤可蚀性的最重要根系参数,RLD可较好地模拟两种土壤的根土复合体分离能力变化(R2≥0.930),而根重密度(RMD, root mass density)和根面积比(RAR, root area ratio)也有重要作用;直径小于1.0 mm根系是影响根土复合体抗侵蚀性能的重要指标,其中根径为0.5～1.0 mm的细根作用更为显著(P <0.01)。研究结果表明,香根草是南方红壤区一种重要的水土保持植物种类,可为区域内植被恢复中草本植物的选取以及根系特征与土壤抗蚀特性的关系研究提供理论依据。

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。

辽西低山丘陵区不同密度荆条下表层土壤抗蚀性特征

为探究不同水土保持树种对土壤侵蚀的调控机理,以广泛分布在辽西低山丘陵区土石质山坡的荆条为研究对象,通过现场调查荆条植被覆盖度,选取3种不同株密度荆条样地,采用室内土壤理化分析测定土壤机械组成、土壤团聚体分布特征和土壤有机质含量等土壤性质指标,并应用主成分分析方法分析不同密度荆条下的表层土壤抗蚀性。结果表明:荆条对土壤物理性粘粒形成的促进作用高于草本植物,但株密度对其影响不大;随着荆条株密度增加物理性砂粒含量增加,荒草地显著大于荆条样地,说明荆条的土壤质地更为黏重;土壤大粒径团聚体的稳定性随着荆条株密度的增加变得更好;不同荆条株密度的土壤物理性粘粒含量大于荒草地,呈显著差异,但不同样地间(<0.001mm、0.001~0.01mm)土粒没有显著性差异,随着荆条株密度增加,物理性砂粒含量增加,荒草地显著大于荆条样地;大团聚体分散总量为YD小>YD中>CG>YD大,且随着荆条株密度增加,土壤的改良进程更快,而荒草地对土壤的改良强度小于荆条;>0.25mm水稳性团粒含量、>0.5mm水稳性团粒含量、>0.25mm团聚体破坏率和>0.5mm团聚体破坏率是影响土壤抗蚀性的主要因素。土壤抗蚀性强弱为YD大>CG>YD中>YD小,且存在一个荆条株密度阈值,使荆条土壤抗蚀性与荒草地相等。

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。

草地植被冠层与根系对黄土坡面侵蚀过程的影响

草地植被能有效控制坡面侵蚀,然而不同草地植被类型及其冠层与根系对坡面侵蚀过程的调控作用尚缺乏系统研究。采用人工模拟降雨方法,定量研究了不同雨强下苜蓿与黑麦草冠层与根系对黄土坡面侵蚀过程、径流侵蚀动力及土壤抗侵蚀能力特征的影响。结果表明:与裸坡相比,苜蓿与黑麦草的平均减流效益分别为17.65%和9.80%,减沙效益分别为63.86%和69.88%。不同雨强下两种草被根系减流减沙的平均相对贡献均高于冠层,且根系减沙的相对贡献随雨强的增加而增大。草地植被主要通过削减坡面径流流速和增加坡面阻力的方式实现对降雨径流侵蚀动力的调控,草被根系对坡面径流的减速作用略大于冠层,但其增阻作用却明显小于冠层。黑麦草对坡面径流的减速增阻效益高于相同部位的苜蓿。坡面土壤侵蚀率与水流切应力的关系可用幂函数y=αx^(β)较好地拟合。幂函数系数α解释为单位水流切应力所引起的土壤侵蚀模数,可作为反映土壤抗侵蚀能力的指标。草被根系作用下的幂函数系数减幅远高于冠层,反映了其增强土壤抗侵蚀能力作用明显高于冠层,这主要源于草被根系结构对表层土壤性质的改善。须根系黑麦草强化土壤抗侵蚀能力优于直根系苜蓿。本研究揭示了草地植被调控坡面侵蚀过程是通过地上冠层与根系的共同作用达到同时调控侵蚀动力和土壤抗侵蚀能力实现的,草被根系对坡面侵蚀控制起主导作用,且以须根系草被对黄土坡面侵蚀的调控效果最佳。上述结果可为草地侵蚀过程研究及黄土高原草被建设与管理提供科学依据。

植物根系固坡抗蚀的效应与机理研究进展

植物根系对抵抗坡体浅层滑坡和表土侵蚀起着巨大的作用.植物根系通过增强土体的抗剪强度发挥固坡效应.目前有关植物根系固坡机理的模型较多,普遍接受的是Wu-Wal-dron模型.该模型表明,植物根系产生的土体抗剪强度的增量与根系的平均抗拉强度和根面积比成正比,应用该模型评价根系固坡效应的2个最重要因素是根系的平均抗拉强度和根面积比.研究发现,土壤抗侵蚀性随着植物根系数量的增加而提高,但未有一致的定量函数关系.植物根系提高土壤抗侵蚀性主要通过直径小于1mm的须根起作用.须根通过增加土壤水稳性团聚体的数量与粒径等作用来提高土壤的稳定性,以抵抗水流分散;须根还能有效地增强土壤渗透性,减少径流,从而达到减少土壤冲刷的目的.

黄土高原地区草地植被调控土壤水蚀机理的研究进展

作为我国水土流失最为严重的地区之一,黄土高原地区独特的地理环境条件和有限的水资源要求该区的林草植被建设以草地植被为主,草地植被在控制土壤水蚀方面已取得了重大进展。本研究根据草地植被地上和地下部分与土壤侵蚀的关系,分析得出,草地植被地上部分能够削弱雨滴击溅动力,减小坡面径流冲刷能力;根系可改善土壤结构,提高土壤入渗能力,增强土壤抗侵蚀性能。从草地植被地上部分对土壤水蚀动力的影响,以及根系增强土壤抗侵蚀性能两个主要方面归纳总结了当前的研究进展,并针对研究中存在的一些亟待解决的问题进行了探讨,以期为更好地利用植被防治土壤侵蚀提供参考。