【目的】揭示由水蚀引起的土壤质量变异的规律,为南方红壤丘陵区水土流失防治及低效林改造提供科学性的数据支撑。【方法】选取江西省吉安市青原山小流域作为南方红壤丘陵区的典型区,按照典型性和代表性将小流域划分坡位,对各坡位土壤团聚体组成进行分析,并应用相关性分析探究水蚀过程中各指标间的影响关系。【结果】水力侵蚀改变了土壤容重和土壤孔隙的空间分布格局,致使侵蚀区的土壤抗蚀性变弱,沉积区影响不大,加速了土壤侵蚀的发生。长期侵蚀后土壤容重增大,与其他坡位相比,坡脚处土壤容重显著增加了0.16 g/cm3(P<0.05),而饱和持水量和毛管孔隙度均表现为显著减小(P<0.05);水蚀后,土壤质地的组成也发生了变化,土壤砂粒含量显著增加,黏粒和粉粒含量显著减小(P<0.05)。水蚀过程对不同坡位的土壤养分影响不一,侵蚀后坡上、坡中和坡下土壤全氮、速效磷、有机碳含量和碳氮比降低,坡上各养分含量显著降低(P<0.05);与侵蚀前相比,侵蚀后坡脚处的养分含量均增加,速效磷显著增加了39.31%(P<0.05)。水蚀后不同坡位的水稳性团聚体质量分数(R0.25)、平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均呈现降低的变化,坡脚处的变化不明显,土壤结构稳定性最高。【结论】南方红壤丘陵区生态系统脆弱,长期水蚀作用可使红壤的团聚体稳定性降低,水蚀过程使侵蚀-沉积部位的土壤理化性质发生了空间分异,植被覆盖度和枯落物厚度是主要的环境影响因素。
【目的】探索苏南丘陵区不同种植管理措施下经济林地土壤产沙产流特征。【方法】基于2021年无锡宜兴市标准径流小区观测资料,对其坡面产流产沙过程进行分析。【结果】①苏南丘陵经济林坡地产流产沙主要发生在5—8月,不同类型径流小区径流量占比大于72.5%、土壤侵蚀量占比大于68.7%。②不同径流小区径流量与土壤侵蚀量的对比均表现为:Ⅰ-桃林(有草)<Ⅱ-桃林(无草),径流小区Ⅰ较Ⅱ年减流156.3%、减沙122.9%;Ⅴ-茶园(横坡)<Ⅳ-茶园(顺坡),Ⅴ较Ⅳ径流小区年减流57.0%、年减沙41.5%;不同类型经济林年径流较Ⅲ-裸坡减少50.6%~380.4%、年侵蚀减少155.3%~513.1%。③次降雨下,Ⅰ—Ⅴ径流小区最大径流量、最大侵蚀量分别占全年的15.3%、14.5%、10.8%、12.5%、14.4%和7.9%、6.3%、4.5%、7.1%、8.0%,高强度降雨对坡面土壤侵蚀有重要影响。【结论】不同类型经济林径流小区土壤侵蚀量与降雨量、平均雨强、最大30 min降雨强度(I30)以及径流深均呈显著正相关,与雨前土壤含水量等因素相关性较为复杂,其中坡面土壤侵蚀量与径流深关系最为密切(R2=0.553)。
【目的】探究采样间隔对城市土壤剖面磁化率测量精度的影响,为城市土壤质量研究及评价提供参考。【方法】以南京市及其城郊的典型林地为研究对象,选择4个代表性样地(城郊林场、城内林场、未扰动和扰动道路绿化带),分别采集0~30 cm表层土。以土壤磁化率为主要指标,设置2、5、10、15和30 cm 5种表土采样间隔,分析不同采样间隔下表土质量磁化率和百分比频率磁化率的剖面变化特征。【结果】4个样地剖面土壤低频质量磁化率(χlf)变幅为59.2×10-8~1 210.0×10-8 m3/kg,峰值出现在5~7 cm土层。各样地土壤剖面低频磁化率基本遵循先增后减和波动变化的情况。经对比,采用精细的采样间隔(如2 cm)可以更好地捕捉土壤磁化率峰值和异常值,从而发现磁性异常累积层。5 cm和10 cm的土壤采样间隔反映了土壤磁化率的大体变化趋势;15 cm的土壤采样间隔则土壤磁化率表现为单调变化;0~30 cm土壤采样间隔的混合土壤样品仅指示各样地表土磁化率的均值。【结论】本研究中,随采样精度的提升,4个样地表土磁化率数据精度逐渐提高,剖面特征逐渐明显。在分析城市表土剖面磁化率的采样过程中,应根据研究目的设置合适的采样间隔,以提高检测数据精度。
【目的】东北黑土区是我国重要的粮食基地,由于长期的不合理利用,黑土资源遭受严重的水力侵蚀。磁化率(MS)技术是一种快速、可靠、经济的土壤再分配评价方法。本研究旨在阐明土壤磁化率的时空分异特征,探讨磁化率指标评价土壤侵蚀的可行性。【方法】在黑龙江省鹤山农场选取3个开垦年限的典型黑土坡面,顺坡等间距布设坡面采样点,分别选取百米范围内的林地为参考样点,采集原状土壤剖面样品和非原状土壤表层样品,剖面样品的采样深度为60~100 cm(表层样品的采样深度为20 cm),测定样品磁化率等理化指标,分析不同开垦年限土壤磁化率的时空异质性,探讨黑土区坡耕地土壤侵蚀特征。【结果】不同土壤剖面磁化率均随土层深度的增加而降低,至母质层趋于平稳,符合弱磁性母质发育的温带土壤磁性特征;坡上和坡中耕层的低频磁化率平均值小于参考点,分别为24.1×10-8和24.8×10-8 m3/kg,坡下耕层低频磁化率平均值大于参考点,为39.7×10-8 m3/kg,符合坡面土壤侵蚀的一般规律;开垦110 a的农地低频磁化率变化范围最大,为1.7×10-8~88.7×10-8 m3/kg,分别约为开垦年限60和30 a的1.4和1.9 倍。【结论】黑土区坡耕地表层土壤磁化率均具有坡面异质性,坡上和坡中为侵蚀区,坡下为沉积区,且开垦时间越长,耕地坡面土壤再分配程度越高,即开垦110 a坡面土壤侵蚀最为强烈。本研究验证了土壤磁性表征土壤侵蚀规律的可行性,揭示了不同开垦年限黑土坡耕地土壤侵蚀特点,研究结果能够为东北黑土区水土流失预报与防治提供理论依据,有利于区域农业可持续发展和生态环境保护。
