表层土壤结构对红壤坡耕地产流及产沙过程的影响

针对南方红壤区坡耕地水土流失严重与表层结构退化的现状,采用室内模拟降雨的方法,分析表层土壤结构和雨强对降雨再分配、坡面产流及产沙过程的影响。结果表明:(1)表层土壤结构显著改变降雨的再分配过程,深耕作层可以降低地表径流比例,增加壤中流比例,60和90 mm·h^(-1)雨强下,随耕作层深度增加,地表径流平均比例依次为70.5%,62.9%和56.8%,壤中流平均比例依次提升为7.1%,12.3%和18.1%;(2)土壤流失率随雨强增加而增大,90 mm·h^(-1)雨强下土壤流失率为60 mm·h^(-1)雨强下的4.4倍,土壤流失率随耕作层深度增加而显著减小,依次为36.8、21.1和13.1 g·m^(-2) min^(-1);(3)雨强和表层土壤结构显著影响坡面侵蚀形态的演变,随耕作深度增加坡面侵蚀由细沟侵蚀逐渐转变为面蚀。表层土壤结构显著改变坡耕地降雨-径流关系和侵蚀过程,合理增加耕作层深度,对降低地表侵蚀、促进土壤水分的深层下渗、增加土壤深层持水量具有积极作用。

坡耕地等高反坡阶整地措施对滇中典型流域土壤酸碱性和酶活性的影响

【目的】探讨等高反坡阶整地措施对坡耕地酸化土壤改良效果及酶活性的影响。【方法】以滇中迤者流域试验区已实施等高反坡阶的坡耕地土壤为研究对象(原状坡耕地为对照),采用野外调查采样、室内实验及经典统计分析的方法,研究试验样地土壤pH、交换性阳离子(Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)、Na^(+)、H^(+)、Al^(3+)、Fe^(3+))、阳离子交换量(CEC)及蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶、多酚氧化酶、淀粉酶指标的变化规律,以探究土壤酸化及酶活性变化特征。【结果】坡耕地等高反坡阶措施可显著降低致酸阳离子(H^(+)、Al^(3+)、Fe^(3+))含量(P<0.05),使得交换性H+降低20.00%,交换性Al^(3+)和交换性Fe^(3+)含量分别减少25.64%和69.29%。提升土壤pH 9.46%~13.25%、增加交换性盐基离子(Ca^(2+)、Mg^(2+)、K^(+)、Na^(+))11.14%~39.31%、3.59%~8.96%、7.89%~17.14%、3.35%~7.99%及CEC含量(P<0.05)14.74%~21.33%。实施措施后土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、过氧化氢酶和微生物量碳、氮的活性显著提高(P<0.05)6.43%~15.28%、7.00%~31.70%、38.56%~73.71%、8.01%~21.20%、7.08%~11.14%和17.57%~31.48%,磷酸酶活性较原状坡耕地显著(P<0.05)下降38.00%~95.85%,且pH、交换性盐基离子和CEC含量均与酶活性呈极显著正相关(P<0.01),而致酸阳离子与酶活性呈极显著负相关(P<0.01)。双因素方差分析表明,整地措施、酸化影响指标(pH、交换性离子)及其二者交互作用显著影响着酶活性(P<0.05),酸化影响指标对酶活性的贡献最大。【结论】布设等高反坡阶措施能改善土壤酸化环境,增强酶活性,这对于解决坡耕地土壤酸化问题,提高山区坡耕地生产力具有重要意义。

坡位与利用方式对红壤磷素储存容量的影响差异——以江西鹰潭孙家小流域为例

为明确坡位与利用方式对土壤磷素储存容量(SPSC)的影响差异,以更加准确地评估坡耕地红壤磷的流失风险,本研究以江西鹰潭孙家小流域内不同坡位(坡顶、坡上、坡中、坡底)及不同利用方式(稻田、花生旱地、橘园)的表层土壤为研究对象,对比分析了SPSC的变化规律与差异,探讨了土壤全碳、全氮、全磷、有效磷、铁铝氧化物含量等因子对SPSC的影响。结果表明:不同坡位的稻田、花生旱地与橘园的SPSC变化范围分别为-410.9~-137.8、-283.8~-128.0 mg·kg^(-1)及-280.6~-36.3 mg·kg^(-1);且随坡位的降低,稻田(坡底除外)与橘园SPSC显著降低,而花生旱地SPSC则增加。与稻田土壤相比,同一坡位花生旱地与橘园SPSC相对增加;相关分析表明,不同坡位的稻田、花生旱地及橘园SPSC与土壤非晶质铁铝氧化物、游离态铁铝氧化物极显著正相关,且游离态氧化铝的影响相对最大,而与有效磷、总碳、总氮则显著负相关。江西鹰潭孙家小流域内红壤坡耕地SPSC均为负值,意味着此时的土壤均为磷源,土壤磷均具有流失风险;坡底的稻田及橘园、坡顶花生旱地土壤磷的流失风险相对较高,应及时采取相应的调控措施以有效降低土壤磷素的流失潜能与风险。

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。

红壤裸露坡地次降雨土壤侵蚀规律

揭示红壤裸露坡地次降雨土壤侵蚀规律可为红壤坡地水土流失防治和水土保持效益评价提供科学依据。该文基于典型红壤区裸露坡地试验小区134场次降雨气象、水文观测资料,选取雨量、历时和雨强为特征指标,综合采用快速聚类和判别聚类,划分确定出3种雨型:A雨型(高频次、短历时、小雨量、大雨强),B雨型(中频次、中历时、中雨量、中雨强)和C雨型(低频次、长历时、大雨量、小雨强)。其中,A雨型是造成红壤裸露坡地土壤侵蚀的主要降雨类型。通过Pearson相关分析和Mann-Kendall检验表明,红壤裸露坡地土壤侵蚀主要受雨强和雨量共同影响,雨强的指标中以最大30 min雨强与其关系最为密切,是导致土壤侵蚀变化的直接因素,雨量则通过改变雨强产生一定的间接影响。土壤侵蚀强度随最大30 min雨强增大过程中,在15 mm/h处存在明显转折,最大30 min雨强小于该值前,侵蚀强度呈缓慢增大,大于该值后,侵蚀强度快速增大。土壤侵蚀与雨量整体呈同步增大,但不同雨型的单位雨量侵蚀能力表现为A雨型>B雨型>C雨型。在排除前期降雨影响的前提下,利用数理统计方法建立了南方红壤裸露坡地次降雨土壤侵蚀强度与雨量和最大30 min雨强的幂函数统计关系,用于3类雨型下的侵蚀预报时整体精度较好,且更适于短历时暴雨。以上研究将为深入揭示红壤坡地土壤侵蚀规律和构建预报模型提供有益参考。

红壤坡地柑桔园栽植香根草的生态效应

在红壤坡地柑桔园沿等高线篱状栽培香根草的植株生长发育良好，可年产鲜草１５ｔ·ｈｍ￣（－２）左右，用其覆盖柑桔树盘土壤，能在高温伏旱期有效地降低柑桔园的气温和土温，提高空气相对温度和土壤含水率；香根草篱还能遮挡部分过强的太阳辐射，有良好的水土保持作用和改土培肥效果，使柑桔园土壤容重下降，孔隙率增大，ｐＨ值上升，有机质、全Ｎ、水解Ｎ、速效Ｐ、速效Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｂ、Ｍｏ和２０种氨基酸的含量都有提高。柑桔树得以健壮地生长发育。本研究为我国南方广大红黄壤区域治理与综合开发，实现柑桔高产优质和高效低耗栽培积累了新的资料。

香根草篱防治红壤坡耕地侵蚀效果的研究

1 997～ 1 999年试验结果表明 :丘陵红壤坡耕地实施香根草篱开发 ,可使地表径流量、土壤冲刷量和养分流失总量分别减少 60 .1 %～ 72 .4%、5 6.2 %～ 77.9%、69.2 %～ 90 .4% ,可使土壤临界侵蚀量提高 2 .7mm ,花生产量年均提高 1 0 .3%。而且 ,2～ 3年后 。

稻草覆盖和香根草篱对红壤坡耕地土壤酶活性和微生物群落结构的影响

【目的】明确不同生物水土保护措施下土壤有机碳与土壤微生物种类及功能间的关系。【方法】依托始于2009水土保护年的红壤坡地不同生物水土保护措施的水土保护效果野外试验,利用磷脂脂肪酸方法(PLFA),研究花生等高种植(CK)、香根草篱+花生(H)、稻草覆盖+花生(M)和稻草覆盖+香根草篱+花生(HM)对土壤微生物量和组成以及参与碳循环土壤酶活性、土壤有机碳、活性有机碳的影响。【结果】与CK相比,H、M和HM 3种水土保护措施土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、土壤微生物量碳(MBC)和微生物熵含量均有增加,香根草篱是增加土壤MBC和微生物熵的主要影响因素。参与碳循环的蔗糖酶(INV)、纤维素酶(CEL)、β-葡糖苷酶(β-Glu)以及微生物量碳酶强度均受到香根草篱的显著影响。PLFA分析表明,与CK相比,H、M和HM显著增加了土壤PLFAs总量(TB)、细菌(B)和放线菌(ACT)的数量,降低了革兰氏阴性菌(GN)/革兰氏阳性菌(GP)比例,尤以HM处理减少幅度最大。主成分分析表明,H和M处理土壤微生物群落结构相近,与CK差别较大。冗余分析(RDA)表明,土壤TOC、MBC与参与碳循环CEL、INV、β-Glu酶的活性均是影响土壤微生物数量和结构的主要因子。【结论】稻草覆盖和香根草篱对红壤坡耕地土壤参与碳循环的酶活性、微生物数量和群落结构有不同影响。

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。

红壤丘陵区坡地降雨壤中流产流过程试验研究

在红壤丘陵区，对自然降雨条件下坡地（上层0～40cm，下层40～110cm）降雨壤中流产流过程进行了研究，结果表明：不同土地利用方式下，油茶林壤中流产流量大于同层恢复区；壤中流峰值流量恢复区大于同层油茶林；油茶林壤中流产流过程较恢复区开始早、结束晚。随着土层加深，滞后时间延长。同一土地利用方式下，产流量、峰值流量、滞后和拖尾均为上层小于下层。壤中流对降雨及地表径流的响应均为上层快于下层。不同的降雨类型，壤中流产流机理不同。峰值型降雨壤中流产流过程滞后时间较小，壤中流产流类型多为驱赶流。

红壤坡地不同土地利用方式土壤蒸发和植被蒸腾规律研究

为明确红壤坡地土壤水分耗散特征,通过田间定位观测,分析了农作区、茶园和柑园土壤水分蒸发和蒸腾过程。结果表明:蒸发、蒸腾与土壤表层含水率和植被叶面积指数关系密切,不同利用方式日蒸发量大小顺序为遮荫茶园<对照茶园<柑园<农作区。茶树和柑蒸腾速率日变化曲线均呈现单峰型,柑日蒸腾速率比对照茶树弱,这两种土地利用方式下6-10月均以蒸腾耗水为主。遮荫可有效削弱茶园土壤蒸发及植被蒸腾。茶园蒸发受微地形条件影响较大,梯地蒸发比梯坎蒸发弱,而农作区和柑园土壤蒸发更多受水分条件的影响。合理的土地利用方式和适度遮荫可以有效降低红壤坡地土壤水分散失,提高水分利用效率和防治季节性干旱。

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。

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。

低丘红壤坡耕地苎麻与花生水土保持效果对比研究

通过径流小区试验，进行了苎麻与花生水土保持效果的对比试验，重点分析降雨量、作物覆盖度、叶面积指数等农艺性状及冠层截留量与地表径流量的关系。试验从4月份作物种植后开始测定，7月底作物收获结束。结果表明，无论是地表拦蓄径流量，还是泥沙侵蚀量，苎麻处理都优于花生处理；与花生处理相比，苎麻处理的冠层截留量提高了22．9％-908.3％（p〈0．01），土壤入渗率增加了16．2％～157．7％；红壤坡耕地径流量与降雨量呈显著正相关，与覆盖度和叶面积指数呈显著对数或指数负相关。

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。

红壤丘陵岗地区坡地地表径流氮磷流失特征研究

农业非点源污染是水质恶化的主要贡献者,研究坡地农田生态系统N、P流失特征及其影响因素对提高土壤生产力和水环境质量具有重要意义。本研究基于2011年3月至2013年12月花生地(158场)和橘园地(152场)降雨–产流事件中N、P流失的监测数据,探讨南方红壤坡地农田生态系统N、P流失特征及其与降水特征、径流量的关系。结果表明:花生地N、P流失量明显大于橘园地,N流失浓度则是花生地小于橘园地。N、P流失量的季节变化和年际变化均与地表径流量的变化规律一致,养分流失量与地表径流量呈显著正相关关系(P<0.01),流失高峰出现在每年的雨季4—6月。两种土地利用方式,P素流失显著低于N素流失,NO3–-N是可溶性养分流失的主要形态。降雨强度(I60)和径流量是影响养分流失的两个主要因素,均与养分流失量呈显著的幂函数关系(P<0.01)。红壤坡地果园比坡耕花生地的水土和养分保持效果好,但在降雨产流高峰期仍需加强肥料施用管理和相关阻控措施的实施。

天然降雨对红壤坡地侵蚀的影响

通过气象观测站与标准径流小区的试验观测,全面系统地分析了江西省红壤坡地的天然降雨特征。主要内容包括与土壤流失关系密切的降雨量(P)、降雨强度(I)等降雨特征参数的等级划分和时间分配规律;确定了江西红壤坡地侵蚀性降雨标准;确立了ΣE·I60 为红壤坡地降雨侵蚀力因子R的最佳计算组合,并分析了R值的季度分配、月分配特征以及雨量分配、雨强分配特征。这为探索控制江西红壤坡地水土流失的最佳时段。

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。

红壤坡地土壤水分亏缺特性分析

采用土壤水分张力计观测研究了江西红壤坡地年内土壤水分变化特征,分析对比了土壤不同层次、时间和坡位的土壤水吸力变化,以及在百喜草种植、百喜草覆盖、裸露3种处理下红壤坡地土壤水分亏缺状况。结果表明:不同土层、不同坡位、不同土地利用类型土壤水分亏缺程度不同。从土壤水分亏缺的垂直变化来看,底层>表层>中层。不同土层,其水吸力随时间变化的趋势与变化范围也不同,各土层年均土壤水吸力表现为:下层>上层>中层,同时上层土壤水吸力变化幅度大,中层、下层变化幅度较小;从不同坡段来看,上坡中坡土壤水分略微亏缺,下坡土壤水分充足。从不同土地利用措施来看,百喜草种植的区域水分亏缺度最大,百喜草覆盖的区域土壤水分亏缺度最小。