水土保持措施对红壤坡地径流和泥沙的影响

为研究水土保持措施对红壤坡地径流和泥沙的影响,文章通过径流小区进行试验,对年降雨量引起的径流和沉积物变化、径流-产沙关系及其变异性进行了分析。结果表明:采用GS(草带)和LT(水平梯田)措施防治红壤坡地水土流失效果较为明显,单位径流量、产沙量显著下降,减沙效果明显。研究结果为水土保持治理相关研究提供参考。

红壤坡地降雨入渗、产流及土壤水分分配规律研究

选取农作区和荒草区两个不同利用模式下的红壤坡地,研究了降雨的入渗、产流及对土壤水分分布的影响。结果表明:(1)农作区和荒草区的径流系数都随着年限的延长而降低并达到稳定,降雨量成为影响径流量的唯一主导因素;农作区的径流系数显著高于荒草区(P<0.05)。(2)农作区的入渗比率(入渗量/降雨量)低于荒草区;在持续降雨的情况下,农作区60 cm以上土壤蓄水增量降低,但渗漏量保持不变,因此使入渗比率降低,而荒草区则在60 cm以上土壤蓄水增量降低时,通过提高土壤的渗漏量保持较高的入渗比率。(3)降雨对土壤水分分布的影响受土壤初始含水量和垫面的影响。土壤初始含水量越低,降雨使土壤水分含量增量越大。在同等降雨量下,农作区只有40 cm以上的土壤水分含量增加,而荒草区则为90 cm以上。

不同雨强条件下红壤坡地养分流失特征研究

采用人工模拟降雨装置 ,对红壤坡地养分流失特征进行了试验研究 ,结果表明 :在雨强较大情况下 ,土壤养分以泥沙形式随径流迁移 ;当雨强较小时 ,随径流迁移的可溶态养分流失量占流失泥沙养分量的比例较高 ,土壤养分流失氮、磷、钾分别达到 5 3.12 % ,2 3.1% ,2 1.5 % ;不同形态的养分在流失泥沙中均有养分富集现象 ,但富集率各不相同 ;土壤养分流失量与雨强及泥沙流失量呈正相关关系。

不同利用方式下红壤坡地土壤水分时空动态变化规律研究

利用连续3年土壤水分定位观测数据，研究了红壤坡地不同利用方式下土壤水分的时空动态变化规律。结果表明：土壤水分时空动态变化主要受降雨和植被类型的影响。土壤水分季节变化分为相对稳定期、消耗期和补给期三个时段；土壤剖面（0～90cm）水分含量从表层到深层表现为增长型，依据2003年土壤水分标准差和变异系数。将土壤剖面划分为活跃层、次活跃层和相对稳定层3个层次；土壤剖面水分变异系数随降雨量和土层深度的增加而减小，随植被根系的增长而变大。平水年，深根系区与浅根系区土壤水分变化差异表现在30cm深度以下，而丰水年其差异主要表现在土壤表层（0～30cm）；无论平水年还是丰水年，深根系区土壤水分变幅均比浅根系区大。

洞庭湖红壤坡地减氮控磷对玉米产量和径流氮磷的影响

坡地氮磷流失是洞庭湖农业面源污染的重要来源。以湖南省湘阴县红壤坡耕地土壤为研究对象,通过田间小区试验,探讨玉米减量施肥对产量、化肥利用率和氮磷流失量的影响。结果表明,NP常规施肥量在减少20%范围内对玉米产量没有十分显著的影响,但达到30%时玉米表现减产。减量施肥不仅一定程度提高NP化肥肥效和肥料利用率,而且降低土壤NP流失量。氮的径流量减少了12.54%～28.68%,磷减少了1.3%～30.1%。在各种减量施肥处理中,以控释肥减氮处理效果最佳,有效减少农业面源污染。

红壤坡地不同类型梯田的水土保持效应

应用江西省水土保持生态科技园红壤坡地不同类型梯田小区的观测资料,对不同类型梯田的水土保持效应和柑橘生长情况进行分析。分析结果表明:梯壁植草能大大提高梯田的蓄水保土效益和柑橘产量。从蓄水效益来看,采取“前埂后沟+梯壁植草”方式的水平梯田与外斜式梯田相比,其蓄水效益提高81.4%;从保土效益来看,采取“前埂后沟+梯壁植草”方式的水平梯田与梯壁不植草的对照水平梯田相比,其保土效益提高98.2%;从柑橘产量来看,外斜式梯田与采取标准方式的梯田相比,其产量提高45%;不同类型梯田水土流失量与柑橘产量不一致,这表明作物产量不仅与水土流失量有关,而且与农业技术措施关系密切。

不同土地利用方式对红壤坡地水土流失的影响

以红壤坡地长期定位试验(1998-2011年)为研究对象,研究自然林、草地、农作、油茶林和湿地松5种土地利用方式对坡地径流量和泥沙流失量的影响,以及不同坡地径流量和泥沙流失量的变化趋势。结果表明:观测年限内5种土地利用方式的产流量大小顺序为农作区>油茶林区>湿地松区>草地区>自然林区,年均产流量分别为287.4,124.7,85.7,51.2,21.3m3/hm2。泥沙流失量大小顺序为农作区>湿地松区>油茶林区>草地区>自然林区,年均产沙量分别为117.7,16.7,15.3,6.9,5.4kg/hm2。5种红壤坡地利用方式年际径流量都呈现下降趋势,农作区下降幅度最大(年均33.8m3/hm2),自然林、草地利用方式下降幅度平缓。农作区的泥沙流失量与径流量的规律并不一致,年际间波动较大,自然林、草地、油茶林和湿地松4种方式在试验后期(2001-2011年)年泥沙流失量较小,稳定保持在0～50kg/hm2。从水土保持角度出发,红壤坡地采用油茶林和湿地松利用方式,短期内(5年)水土流失就可降低到较稳定阶段;采用自然植被恢复或者草地利用方式,1～2年内水土流失量就降低到较低水平;农作区径流量虽然随着试验年限的延长呈现显著降低趋势,但是泥沙的流失风险较大(年际波动较大),不适宜在坡地耕作。

红壤坡地不同覆盖措施的水土保持效益分析

应用江西省水土保持生态科技园红壤坡地的观测资料,对不同水土保持措施的效益和柑橘生长情况进行了分析研究.结果表明:百喜草全园覆盖措施蓄水保土效果显著,而狗牙根带状覆盖措施柑橘产量最高.百喜草全园覆盖措施与狗牙根全园覆盖措施相比,其蓄水效益提高72.1%;百喜草全园覆盖措施与阔叶雀稗草全园覆盖措施相比,其保土效益提高98.9%;狗牙根带状覆盖措施与百喜草带状覆盖+黄豆或萝卜套种措施相比,其柑橘产量提高54.9%.虽然红壤坡地种植百喜草能显著控制坡面水土流失量,但由于百喜草是高耗水牧草植物,耗水耗肥多,在需水关键期与柑橘形成竞争关系,因而影响了柑橘产量.

红壤坡地果园不同水土保持措施对磷素流失的影响

在坡度为25%的江西红壤坡地果园,采取了7种不同水土保持措施,并设对照(全园裸露)进行比较,研究其磷素流失特征,结果表明:(1)在不同水土保持措施的作用下,红壤坡地果园土壤磷素流失差异明显,流失最严重的为对照,最轻的为百喜草全园覆盖;对照磷素流失量是7个不同水土保持措施磷素流失平均量的3.4倍,是百喜草全园覆盖的8.5倍。(2)可溶性磷(DissolvedPhosphorus,DP)是试验中磷素流失的主要形式,占处理与对照组磷素年流失总量的75.5%,泥沙结合态磷(ParticulatePhosphorus,PP)只占流失总量的24.5%,其中水平式梯田梯壁植草、百喜草全园覆盖、百喜草带状覆盖及敷盖3种处理中,磷流失总量的100%是DP。(3)红壤坡地果园土壤磷素流失存在着明显的时间发生特征,占总流失量的80.9%,发生在4～7月(雨量主要分布季节),各处理的磷素流失量与降雨量的相关系数都在0.91以上。

红壤坡地不同果园套种模式水土保持效果研究

果树种植是红壤丘陵区坡地利用的主要模式,传统的清耕与粗放经营,导致果园水土流失严重。为探讨坡地综合开发治理的模式与解决的途径,选择适宜的果园套种措施,通过5a的野外定位观测试验,研究了8种不同果园套种模式的水土保持效果差异。结果表明:不同套种模式具有很好的蓄水减沙效应,不同草类套种、不同耕作方式蓄水减沙效益不同;与果园清耕相比,套种草类蓄水减沙效应明显高于套种农作物,套种草类覆盖达80%以上时,其减流减沙效率可达92%以上,横坡耕作套种农作物模式的减流减沙效应比顺坡耕作套种模式高20%以上。

红壤坡地坡改梯水土保持效应分析

应用江西典型红壤坡地梯田与坡耕地小区的观测资料,对坡改梯的水土保持效应进行了分析研究。结果表明:坡耕地改梯田后蓄水保土效益显著提高,蓄水效益高达67.6%,保土效益达85.0%以上;梯壁植草能大大提高梯田的蓄水保土效益,采取前埂后沟+梯壁植草方式的水平梯田与梯壁不植草的对照水平梯田比较,其蓄水效益达59.7%,保土效益达98.2%,适宜在南方红壤坡地广泛推广。

土地利用方式对红壤坡地地表径流氮素流失的影响

为探明长期（1995年开始）不同土地利用方式对红壤坡地径流氮素流失的影响,通过2011年10月-2012年9月连续12个月23次径流水质动态分析,研究自然林、草地、农作、油茶林和湿地松5种坡地利用类型下径流水中氮素迁移特性及其泥沙和植物残体氮的年流失总量。结果表明：（1）径流水中氮素流失量随土地利用方式的不同表现出明显差异,径流水中氮素流失负荷为85.1-655.5g/hm2,大小顺序为农作〉油茶林〉湿地松〉草地〉自然林。（2）径流中氮素以无机态氮（DIN）为主,其中硝态氮是DIN的主要形态,占全氮的31.5%-54.8%,是铵态氮（NH＋4-N）的1.8-5.8倍,可溶性有机氮（DON）含量较低,仅占径流TN的10.1%-17.1%,远小于颗粒态氮（PN）所占全氮比值（21.4%-37.2%）。（3）泥沙和植物残体氮素年流失量分别为37.0-154.2g/hm2和28.1-249.6g/hm2,占各利用方式下氮流失总量的17.0%-77.1%,其中自然恢复林地所占比例最高（77.1%）,而其他利用方式泥沙和植物残体氮素年流失量（17.0%-30.3%）远低于通过径流水流失的氮量（69.7%-83.0%）。总体来看,径流量是导致土地利用方式间氮迁移通量产生差异的主要驱动因素。

水土保持综合措施对红壤坡地养分流失作用过程研究

为了研究红壤坡地养分流失规律,通过江西省水土保持生态科技园2006～2007年野外试验,分析了3种生态措施、3种典型降雨红壤坡地N、P流失过程。结果表明:不同降雨类型下采取生态措施能对整个径流过程中的总氮和总磷浓度起到明显的控制作用,且各处理径流中氮和磷的流失主要集中在径流初期,后期均匀稳定。养分流失均以侵蚀泥沙携带养分流失为主,但随着降雨的减小,泥沙携带养分流失量占养分总流失量的比例会降低。各处理侵蚀泥沙均有养分富集现象,而且随着降雨的减小而增大。

红壤坡地水土流失规律研究

通过在第四纪红壤坡地建立标准径流小区进行试验,模拟了径流量与降雨量的线性相关方程,建立了降雨量、降雨强度与土壤侵蚀量的幂函数相关方程,得出了不同治理措施引起土壤侵蚀的临界降雨值,找出了第四纪红壤坡地水土流失的一般规律。

红壤坡地侵蚀性降雨及降雨动能分析

侵蚀性降雨标准的确定、降雨动能的科学测算以及侵蚀性降雨和降雨动能特征的分析,是开展降雨侵蚀力研究和土壤侵蚀预测预报的基础,而目前针对红壤坡地的系统研究还较为鲜见。通过气象观测站与标准径流小区连续5 a的实测资料,采用80%经验频率法确定了江西红壤坡地侵蚀性降雨标准,其中雨量标准为9.97 mm,雨强标准为0.756 mm/h;在此基础上计算了侵蚀性降雨和侵蚀性降雨动能,并分析了侵蚀性降雨及其动能的时间变异规律。结果表明:侵蚀性降雨场次不多,仅占总降雨场次的25.85%,但雨量大强度高;侵蚀性降雨及其动能时间分配不均,主要集中在4-9月,分别占全年的74.51%和75.37%。最后建立了降雨动能简易估算方法,这对探讨江西红壤坡地降雨侵蚀力和土壤侵蚀预报模型具有积极的意义。

南方红壤坡地不同利用模式的水土保持及生态效益研究

通过对15°红壤坡地11个利用模式10年土壤侵蚀研究,认为红壤坡地土地利用模式中林作系统水土保持效果优于农作系统。林作系统中水土保持效果以常绿阔叶林最好,次为混交林,毛竹林和针叶林。农作系统中顺坡植物篱种植、等高梯化种植、顺坡水平沟种植水土保持效果较好。研究认为红壤坡地土地利用模式应以林作为主,尽可能发展高效的经济林。而如发展农业种植,则以顺坡植物篱种植模式最佳,次为等高梯化种植模式。

红壤坡地果园植草的水土保持效应

在典型红壤坡地水平梯田果园梯壁种植百喜草(Paspalumnotatum)、假俭草(Eremochloaaphiuroides)以及香根草(Vetiveriagiganioides)间作花生(Arichishypogaea)等8个处理,用统计学法处理地表径流量和土壤侵蚀量的变化定量研究。结果表明:提高植被覆盖度并辅以工程措施是坡地水土保持的有效途径;梯壁上种植百喜草,拦蓄地表径流和控制土壤侵蚀的能力分别提高22.5倍、30.62倍;1998-2001年植草后土壤理化性质均有不同程度的提高。

不同覆被下红壤坡地地表径流及其养分流失特征

通过对南方红壤坡地农作区、茶园、柑橘园、退化区和恢复区5种不同利用方式所产生的地表径流量的全年连续观测及其径流水中养分含量分析,结果表明:覆被植物群落类型单一化和农事耕作都能增加地表径流量、次数和增加养分流失,5种类型地表径流量不论是月平均径流量还是年总径流量,其大小关系为农作区*>茶园*>柑橘园>退化区>恢复区*,产流次数也是恢复区最少,其余4种类型基本一致;径流水中总P、K+、Ca2+、Mg2+和SO42-流失量以农作区达到最大,茶园和柑橘园次之,然后是退化区和,恢复区的径流各养分流失量最少,耕作区的总P、K+、Ca2+、Mg2+和SO42-流失量大于非耕作区,覆被植物群落类型少的总P、K+、Ca2+、Mg2+和SO42-流失量大于覆被植物群落类型复杂。综合考虑,红壤坡地用来耕作可以加剧水土和土壤养分流失,自然植被对红壤坡地保持水土和养分效果最佳,如果种植经济价值较高的果林和药、茶、草等需采用复种方式,避免单一种植和减少人工扰动,以便维持坡地土壤利用的可持续性。

红壤坡地杂草群落VA菌根真菌的宿主物种调查

本研究调查了红壤坡地幼龄果园杂草群落的物种多样性以及主要物种被VA菌根真菌的侵染率和侵染强度 ,分析了VA菌根真菌侵染与根际土壤磷素水平的关系。研究区域幼龄果园杂草群落共有杂草 96种 ,分属 2 7科。对 17个科的 39个物种的调查发现 ,所调查的物种均不同程度上被VA真菌所侵染 ,但科与科之间存在显著差异 ,同一科的不同种之间也差异明显。相关分析表明 ,VA菌根真菌对不同杂草种的侵染率和侵染强度与土壤磷素水平关系不甚密切 ,VA菌根真菌侵染强度可能主要决定于宿主植物特性和VA菌根真菌的选择。因此 ,在不影响农业生产的前提下 。

雨季红壤坡地油茶林土壤水势变化特征及耗水规律

利用野外定位观测数据,研究了雨季红壤坡地油茶林土壤水势变化特征及耗水规律。结果表明,土壤水势及其变异系数均为坡上大于坡下,坡上深度50cm、坡下深度40cm以上土层显著受到土壤蒸发和植物蒸腾的双重影响,坡上、坡下深度90cm附近土壤水势变化大于相邻层次。土壤物理性质、根系分布对土壤水势影响显著,深度40、90cm分别为黏土层向砾石层、砾石层向网纹层的转变,水分容易积聚,根系易于向此靠近;吸水根(根直径<1mm)根干重与土层深度呈显著指数型相关,且在深度90cm处所占比例最大,达46.95%;吸水根干重所占比例与深层(70—110cm)土壤水势变化量呈明显正相关。通过零通量面分析,雨季持续干旱时段深层水分整体向上蒸发,但深度90cm处水势变化最大,证实土层深度90cm附近为雨季油茶林主要耗水区域。