不同夹角沟垄种植水土保持效益试验

１９９１年至１９９４年，遂宁市市中区对坡耕地进行了不同夹角沟垄种植的水土保持效益试验．试验表明，横坡等高沟垄两端加档的种植措施，较之横坡等高沟垄一端加档，斜坡沟垄一端加档及顺坡沟垄等三种种植措施优越。横坡等高沟垄加档能显著成少土壤流失量和径流量。有效达到保土、保水、保肥、提高粮食产量的目的。

紫色土坡耕地植物篱的水土保持效应研究

在四川盆地紫色土区通过标准径流小区试验,研究新银合欢(Leucaena leucocephala,豆科银合欢属)植物篱、香根草(Vetiveria zizanioides,禾本科香根草属)植物篱对坡耕地水土流失和微地形的影响。结果表明:10°,15°坡耕地上,新银合欢植物篱和香根草植物篱均表现出一定的水土保持效应,此效应需要约2年时间才开始显现。据2010年和2011年径流小区的水土流失监测数据知,植物篱对泥沙的控制效应优于对径流的控制效应;同坡度时,香根草植物篱对径流泥沙的拦截效应优于新银合欢植物篱;定植时间较长时,植物篱的减流减沙效益较好,尤其表现在固土减沙方面;坡度对径流泥沙的影响显著于植物篱对径流泥沙的影响,但定植植物篱2年,二者对径流泥沙的影响差距缩小。此外,定植植物篱2年,植物篱改变坡耕地微地形的效应开始显现,篱带前出现泥沙淤积带,篱带间农地坡度变缓,篱带下出现土坎,此种现象以15°坡耕地比10°坡耕地、香根草植物篱小区比新银合欢植物篱小区、底行植物篱带处比中行及顶行植物篱带处稍明显。

天然降雨下川中丘陵区不同年限植物篱水土保持效用

通过对遂宁水土保持试验站内不同坡度(10°和15°)植物篱小区及对应对照小区为期7年的水土流失定位观测,探究了天然降雨条件下香根草植物篱和新银合欢植物篱在其生长年限增长过程中对紫色土坡耕地水土流失的影响。结果表明:(1)当植物篱开始发挥其水土保持作用时,减流率(年均)达10.5%~20.0%,减沙率(年均)达53.5%~54.5%,减流作用随年限增长波动较大,减沙作用逐渐趋稳;(2)10°香根草植物篱水土保持效果最优,其减流和减沙作用均在生长年限为1年时开始发挥,10°新银合欢植物篱次之,其减沙作用较减流作用提前约1年凸显,15°香根草植物篱最弱,其布设小区多数次降雨减流率均明显低于10°植物篱小区;(3)总体上植物篱能够降低坡度对坡耕地水土流失的加剧作用,其中径流流失减少28.9%,泥沙流失减少11.3%,并削弱降雨量与径流泥沙的相关程度;(4)平均径流系数和降雨引发泥沙量随植物篱年限增长逐渐趋稳,其中10°小区香根草植物篱和新银合欢植物篱对特大暴雨(12 h降水总量>140.0 mm)和大暴雨(12 h降水总量为70~140 mm)下产生的径流系数消减明显,达15.0%~34.4%,各植物篱对所有降雨等级平均单位降雨所产生泥沙量均有明显消减作用,达34.1%~48.5%。

川中丘陵区紫色土坡耕地植物篱措施对土壤抗蚀性的影响

川中丘陵区紫色土坡耕地水土流失严重,影响农作物增产增收。水土保持植物篱措施是提高土壤的抗侵蚀能力的有效生态手段。以往土壤抗蚀性的研究多集中于黄土高原,较少涉及植物篱作用下紫色土坡耕地抗蚀机理方面的研究。本文以新银合欢(Leucaena leucocephala)和香根草(Vetiveria zizanioides)为研究对象,基于试验站坡耕地小区定位观测的基础数据,结合土壤采样和实验分析,利用主成分分析法对种植不同植物篱的坡耕地土壤抗蚀性进行了综合评价。结果表明:(1)在分析11项指标后,2项主成分指标对解释土壤抗蚀性贡献率达到82.7%,其中水稳性团聚体被认定为关键指标。(2)植物篱显著提高了表层土的抗蚀性。与无植物篱的样区为对照,10°坡耕地上香根草和新银合欢植物篱小区的土壤抗蚀性综合指数(SERI)分别比对照区高2.048和0.853,15°坡耕地上香根草植物篱的SERI比对照区高1.321;且植物篱下侧的土壤抗蚀性高于植物篱上侧,在10°和15°香根草植物篱小区,植物篱下侧抗蚀性指数分别达到上侧的2.0倍、1.5倍,而10°新银合欢植物篱小区的下侧抗蚀性综合指数达到上侧的1.1倍。(3)相较于新银合欢植物篱小区,香根草植物篱小区土壤表现出了更高的抗蚀性,且两种植物篱小区下侧土壤抗蚀性均优于上侧,选择密植草本植物篱并重点防治植物篱上侧土壤可有效减少坡耕地水土流失。研究成果可为川中丘陵区水土流失治理及农业增产提供科学依据。

遂宁组母质封禁后的土壤侵蚀规律分析

通过遂宁市水土保持试验站母质侵蚀观测场长期连续观测试验,收集1991—2000年资料,采用数据分析方法,对遂宁组紫色土母质侵蚀规律进行了研究。结果表明:(1)母质侵蚀区在封禁10 a内的年际地表径流模数与年际降雨量变化趋势一致,而土壤侵蚀模数总体呈现逐年下降趋势;(2)径流深与降雨量呈正相关,与降雨时间呈负相关。(3)降雨量和平均降雨强度两因子对土壤侵蚀量影响不显著,土壤侵蚀量与地表径流深在封禁期前4 a内能建立回归方程。由此认为,采用封禁管理来防治紫色土母质侵蚀可行,封禁至少8 a以上土壤侵蚀强度类型才由剧烈侵蚀逐渐转化为轻度侵蚀。

不同耕种模式下遂宁组紫色土坡耕地产流产沙特征

基于遂宁水土保持试验站1989—2016年次降雨数据,划分出Ⅰ(小雨强长历时)、Ⅱ(中雨强长历时)、Ⅲ(中雨强中历时)、Ⅳ(大雨强短历时)4种雨型,依据耕种模式划分出4个时段,分析坡耕地产流产沙规律。结果表明:(1)1991—1992年,等高沟垄两端加档方式保水保土作用最佳,且在各雨型间差异不显著(P>0.05),斜坡沟垄随角度增加保土保水作用逐渐减弱。(2)2004—2005年,农耕地顺坡垄作的产沙量为横坡垄作的10～20倍,而产流量为横坡垄作的1～3倍,说明横坡垄作减沙效应优于减流效应,且种植黄花较种植玉米水土保持作用更强。(3)2006—2008年,农耕地栽植新银合欢植物篱初期地表扰动大,产流产沙量较对照小区大;各小区产流量在不同雨型间差异不显著(P>0.05);Ⅱ雨型下横坡红苕/玉米—小麦小区产沙量显著大于其余雨型(P<0.05),为其余雨型的4.4～26.7倍。(4)2013—2016年,植物篱已定植3年,植物篱小区水土保持效果均优于对照小区,减沙效应优于减流效应,且香根草植物篱水土保持效果整体优于新银合欢植物篱,Ⅲ雨型下各小区产沙量呈极显著差异(P<0.01)。整体来看,等高沟垄耕作两端加档方式最佳,利于农耕地保土蓄水;植物篱减沙效果明显,但定植初期产沙量增加,且存在占用农田和影响机耕等问题,故应结合实际选择适宜的耕种方式。

川中丘陵区遂宁组母质侵蚀与治理技术研究

遂宁市中区母质侵蚀面积 5 9 9km2 ,属极强度侵蚀区。母质颗粒淤塞水道、淤毁农田及塘库埝工程 ,降低了工程防洪灌溉效益。遂宁组母质易风化 ,风化后的碎屑黏聚力弱、结构力差 ,易遭受径流侵蚀。治理遂宁组母质侵蚀 ,应实行治标与治本相结合 ,采用水平沟、鱼鳞坑等工程整地 ,沿山坡修筑排洪沟、建沉沙凼与蓄水池 ,并进行工程护坡处理 ,因地制宜建立果梯 ,护坡缝间、果梯埂坡宜栽植串叶松香草、蓑草。

不同雨型下紫色土区坡耕地产流产沙特征

利用遂宁水土保持试验站5个径流小区1984—2015年次降雨和径流输沙数据,基于降雨过程定量划分出4种雨型,分析了雨型对不同坡度坡耕地产流产沙的作用。结果表明:径流深与各时段最大雨强均呈极显著相关(p<0.01),随着坡度的增加,最大相关系数所对应的雨强时段越短;冲刷量均与Ⅰ平均呈极显著相关,且相关系数最大。径流深、冲刷量与雨强拟合关系均为幂函数,分别为"凸型"和"凹型"增函数,且拟合度区间分别为[0.79,0.88]和[0.90,0.97],说明冲刷量和雨强的关系更密切。各雨型下的产流产沙量随坡度的增大而增大,同一坡度下基本表现为雨型Ⅳ(短历时、大雨强)>雨型Ⅲ(中历时、中雨强)>雨型Ⅱ(长历时、中雨强)>雨型Ⅰ(长历时、小雨强),其中,雨型Ⅳ明显大于雨型Ⅰ且达到显著水平(p<0.05),且在15°小区的响应最为明显。雨型Ⅳ是造成该区坡耕地水土流失的主要降雨类型,且径流深和冲刷量随坡度的增大而增加,故应在水土保持工作中着重采取相应措施进行防治。

新银合欢篱对紫色土坡地土壤有机碳固持的作用

土壤有机碳的固持对保持土壤肥力以及缓解全球温室效应具有重要意义。通过田间定位试验,探讨了新银合欢(Leucaena leucocephala)篱对10°和15°的紫色土农耕地(玉米地)和经济林地(油桃地)表层(0—20cm)土壤有机碳积累的影响。结果表明:种植3a的新银合欢篱的10°和15°农耕地、10°经济林地土壤有机碳密度分别比相应的无植物篱的对照地提高41.53%、43.29%、32.15%。经济林处理土壤有机碳含量、有机碳密度、呼吸强度显著大于农耕地处理;10°比15°农耕地更有利于土壤有机碳、呼吸速率及微生物量碳提高;农耕地比经济林地更利于微生物生物量维持。各处理下坡比上坡更利于土壤有机碳蓄积,且土壤呼吸强度提高,但土壤微生物商基本相同。不同处理下,土壤有机碳与土壤理化性质相关性各不相同:定植新银合欢篱的10°和15°农耕地、10°经济林地土壤有机碳与有机质含量、土壤微生物碳有极显著的相关性,与全钾呈正相关,与pH负相关;定植新银合欢篱的10°和15°农耕地呼吸强度与有机碳相关关系均达到了极显著性,10°经济林地呼吸强度与有机碳显著相关;土壤微生物指标变化与有机碳的变化趋势一致,能反映土壤质量变化。阐明定植新银合欢篱利于土壤有机碳固持,且能增强土壤微生物活性,提高土壤质量。

植物篱对紫色土区坡地不同土层土壤物理性质的影响

通过对土壤0-20 cm及20-40 cm土层土壤微团聚体、机械组成、容重及含水率的测定,研究了新银合欢植物篱对紫色土区坡地土壤物理性质的影响。结果表明:在小区坡度为10°条件下,植物篱对于农耕地小区土壤微团聚体的影响作用大于经济林地小区的。对农耕地小区土壤0-20 cm层微团聚体粒级为0.05～0.02,0.01～0.005,0.005～0.002,<0.002 mm的质量百分含量影响作用显著;对20-40 cm土层经济林地小区粒级为0.25～0.05 mm土壤微团聚体、农耕地小区粒级为<0.002 mm土壤微团聚体质量百分含量影响作用显著。在农耕地土地利用方式条件下,植物篱对坡度为10°及15°小区的土壤微团聚体在垂直方向分布也有很大程度影响作用,对土壤0-20 cm层各粒级土壤微团聚体的影响作用要大于对土壤20-40 cm层的影响作用。植物篱对于坡度为10°小区土壤机械组成的影响作用大于15°小区的。植物篱对于农耕地及经济林地小区土壤含水率及容重影响作用不显著。植物篱对土壤结构的改善、土壤结构性能的提升效果明显。

基于水动力学的紫色土区植物篱控制面源污染的临界带间距确定

为了分析确定紫色土区植物篱控制面源污染合适的带间距,该研究基于坡面水流动力学,利用四川省遂宁市水土保持试验站多年观测资料,分析了紫色土区新银合欢植物篱带间距对10°、15°农耕地面源污染的控制机理。结果表明:紫色土区在天然降雨条件下,为保证植物篱带间距能有效地控制篱带间的土壤流失,坡面发生细沟侵蚀时的径流流速应不大于颗粒粒径<0.02mm土粒的起动流速。通过对坡面细沟发育过程推导表明,紫色土区坡度为10°、15°的坡面布设植物篱时带间距最大分别应为13.73、9.00m。当坡面开始产生细沟侵蚀时的径流流速与颗粒粒径<0.02mm土粒的起动流速刚好处于临界状态时,10°、15°坡面产生细沟侵蚀的最小径流流速分别为0.183、0.190m/s。坡面表土养分流失主要是通过土壤颗粒流失的,植物篱控制坡面土壤颗粒的流失对控制农业面源污染具有重要意义。

不同植物篱对紫色土区坡耕地表层土壤理化性质的影响

为探究植物篱措施对坡耕地表层土壤理化性质的作用,基于遂宁水土保持试验站长期定位观测数据,结合野外采样和室内分析,对比分析了香根草和新银合欢植物篱定植3a后径流小区表层土壤理化性质的变化。结果表明：植物篱小区表层土壤砂粒含量是对照组的49%-92%,〉0.25mm水稳性团聚体含量是对照组的110%-119%,表明植物篱能够改善土壤表层的颗粒组成和团聚体含量,且10°小区较15°小区变化更为显著。植物篱小区表层土壤总孔隙度为50.2%-53.2%,空白对照组总孔隙度为45.5%-48.5%;非毛管孔隙度要显著高于对照组,而毛管孔隙度低于对照组;和对照组相比,植物篱小区表层土壤SOC及TN含量显著增加,土壤TP及TK含量显著减少,15°坡耕地及植物篱上侧较显著。植物篱措施能够显著增加土壤表层的SOC和TN含量,土壤TP和TK含量略有减少,故植物篱小区应适当增加磷钾养分的补充。总体来看,植物篱对坡耕地表层土壤颗粒组成和团聚体的作用大于养分,能显著改善土壤物理结构,其中香根草植物篱对土壤物理结构的改善作用强于新银合欢植物篱。在今后对植物篱措施的应用过程中,应采取相应措施保持土壤结构的稳定性和养分平衡。

植物篱对紫色土区坡地土壤养分分布特征的影响

通过土壤养分测定,研究了新银合欢植物篱对紫色土区坡地农耕地、经济林地两种土地利用方式及10°,15°坡度下土壤0-20 cm及20-40 cm层养分分布特征的影响。结果表明:植物篱对农耕地小区0-20cm层土壤中SOM、TK,对经济林小区土壤0-20 cm层中TK、AP的含量影响作用较显著;植物篱对农耕地小区土壤20-40 cm层中SOM、TN、TP、AK及TK,对经济林小区土壤20-40 cm层中TN、TK、AN及AK的含量影响作用较显著。农耕地及经济林地小区植物篱对土壤0-20 cm层和20-40 cm层养分含量影响作用大体上表现为农耕地>经济林,10°>15°,0-20 cm层>20-40 cm层。此外,土壤0-20 cm层SOM与TP、AK间呈显著正相关,相关系数分别为0.543,0.581;与AN呈极显著正相关,相关系数为0.905。AN与AK间呈极显著正相关性,相关系数为0.637。AK与AP呈极显著负相关性,相关系数为-0.631。

植物篱措施对紫色土坡耕地产流产沙及微地形的影响

基于遂宁水土保持试验站坡耕地2012—2016年次降雨和径流输沙数据,定量分析了自然降雨下植物篱对坡耕地产流产沙及微地形的影响。结果表明:植物篱小区总径流深是对照小区的80%~84%,总冲刷量是对照小区的34%~44%,植物篱减沙作用优于减流。对照小区(Ⅱ小区和Ⅴ小区)径流深、冲刷量与平均雨强、降雨量均极显著相关(P<0.01);植物篱小区(Ⅰ小区、Ⅲ小区和Ⅳ小区)径流深、冲刷量与平均雨强、降雨量均呈正相关,其中径流深与降雨量极显著相关。各雨型间产流产沙差异不显著,其中植物篱对A型雨(大雨强、短历时)减流减沙效果优于B型雨(中雨强、中历时)和C型雨(小雨强、长历时)。定植植物篱后,篱带前出现泥沙淤积带,15°香根草(Ⅰ小区)、10°香根草(Ⅲ小区)和10°新银合欢(Ⅳ小区)平均坡度分别演变为11.97°,7.73°和7.89°,香根草植物篱的效果较明显,植物篱使得坡耕地梯田化发展。

紫色土区植物篱对坡面土壤微生物特性的影响

土壤微生物是土壤的重要组成部分,对土壤肥力的形成和植物营养的转化起着积极的作用,是土壤肥力和环境变化的重要指标。通过土壤微生物量测定,研究新银合欢植物篱对紫色土区坡地农耕地、经济林地2种土地利用方式及10°,15°坡度下0-20cm土层土壤微生物特性的影响。研究发现:新银合欢植物篱可以明显提高土壤中细菌、放线菌、真菌的数量及微生物量碳、氮含量;植物篱对经济林地小区土壤微生物数量,微生物量碳、氮的影响作用总体上大于对农耕地小区的,同时对10°农耕地的影响作用总体上大于对15°农耕地的;下坡的三大微生物数量,土壤微生物量碳,氮平均含量明显比上坡的多,下坡距离植物篱带最近采样点处三大微生物数量,土壤微生物量碳,氮含量明显比其他采样点的多。表明定植新银合欢植物篱有利于减少土壤肥力衰退,有利于土壤碳、氮素固持。

不同生长年限的植物篱对坡耕地紫色土土壤侵蚀和土壤有机质的影响

为了解不同生长年限植物篱的资源利用对坡耕地土壤侵蚀及土壤肥力的影响,为制定坡耕地植物篱土地管理措施提供基础依据,为植物篱种植模式可持续性提供量化指标,本实验跟踪研究植物篱生长过程。对2年生植物篱生长状况对坡耕地水土流失治理效益和土壤有机质变化的影响进行分析,比较1、2年生香根草和新银合欢植物篱不同坡度(10°和15°)下的效益。结果表明:(1)从定植后的第二年起,植物篱开始发挥对径流、泥沙的机械拦截作用。植物篱对径流阻滞效果大体表现为10°坡耕地香根草植物篱>10°坡耕地新银合欢植物篱>15°坡耕地香根草植物篱>10°坡耕地对照>15°坡耕地对照。2年生新银合欢植物篱未形成闭合带,只能减少地表径流,对径流中泥沙的拦截作用不明显。此外,植物篱措施在高强度降雨下对径流泥沙的控制作用最为显著。总体上植物篱对坡面产流量的控制效应大于对坡面产沙量的控制效应。(2)植物篱栽植初期应考虑其生长期的资源利用策略,结合坡度、坡位和植物篱物种等因素,分量加大坡耕地施肥量。通过施肥促进植物篱生长、密闭,进一步提高对径流泥沙的拦截效率。(3)植物篱对径流泥沙的拦截和有机质的固持作用实质上是对坡耕地水分、土壤结构和养分的再分配。

不同降雨条件下紫色土母质水沙输移动态研究

研究了1994～1998年遂宁组母质侵蚀试验场资料,用SPSS统计分析,结果表明：母质侵蚀区降雨-侵蚀模数的年际变化和径流深-侵蚀模数的年际变化规律大致一样。自然降雨条件下研究发现,降雨径流是紫色土母质侵蚀区的主要动力因子,产生径流的临界降雨量指标是13.908 mm。径流量与输沙模数成直线正相关关系。

植物篱对紫色土区坡地土壤可蚀性变化影响

基于土壤分形维数及EPIC模型,研究紫色土区坡耕地不同土地利用方式下定植新银合欢植物篱对坡面土壤分形特征及可蚀性的影响作用。结果表明:定植植物篱能提高坡面土壤粘粒含量,对坡面小区土壤整体的可蚀性没有明显影响。土壤分形维数与砂粒、粉粒含量呈负相关,与粘粒含量呈正相关;土壤可蚀性K值与粉粒含量呈极显著的正相关,相关系数为0.957;与分形维数、砂粒含量、粘粒含量及有机碳含量呈负相关,相关系数分别为:-0.589,-0.668,-0.603,-0.286。

基于CA-Markov模型的植物篱坡面土壤侵蚀状况的动态模拟研究

基于3个种植植物篱的试验小区和2个对照小区在3次降雨条件下的土壤侵蚀状况,将降水、坡度坡长、植物覆盖类型、土壤可蚀性K值作为影响因子输入,利用Markov模型和CA相结合的方法分别对5个小区的水土流失情况进行了模拟预测,并对结果以及引起误差的原因进行了分析.观测和模拟的结果表明,植物篱可以显著地减少坡面土壤流失量,并且不同植物篱作用不同,香根草的水土保持作用优于新银合欢,同时香根草在10°小区的作用大于它在15°小区的作用.

官司河流域7种林分枯落物及土壤层水文效应

为定量评估森林水源涵养能力,结合野外采样和浸水试验对官司河流域7种林分枯落物及土壤层水文效应进行比较。结果表明：林分枯落物蓄积量范围为4.49~13.19 t·hm-2,其中马尾松纯林最大,麻栎纯林最小;各林分枯落物最大持水深和有效拦蓄量均表现为未分解层大于半分解层,且纯竹林最大,分别为2.87 mm和9.77 t·hm-2。枯落物层持水量和吸水速率与浸水时间均显著。各林分0~30 cm土壤总孔隙度变化范围为37.1%~54.3%,竹林和松栎混交林的表层土壤有效持水量最大,分别为256.5、244.5 t·hm-2。纯竹林、松栎混交林持水效果较好,可作为水源涵养林得以推广。