三峡库区消落带土壤化学性质变化

为研究三峡库区消落带水淹和未水淹区域土壤化学性质的差异,以及探讨水位涨落对消落带土壤化学性质影响,试验分别于2008年、2009年、2013年的9月,对消落带水淹和未水淹区域土壤(0-5,5-10,10-15cm)的养分含量和pH值进行测定。结果表明:(1)2008年、2009年、2013年消落带未水淹区域各层土壤的速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量均大于水淹区域,2013年其含量差异的幅度较大,依次为6.06%~17.01%,40.55%~50.23%,26.90%~46.89%和14.64%~45.51%;较未水淹区域,水淹区域各层土壤的pH值呈缓慢上升趋势。(2)受不同水位涨落周年的影响,各层土壤速效氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、有机质含量均表现为:经历0次水位涨落区域1次水位涨落区域5次水位涨落区域,而土壤pH值变化趋势与其相反;受水位涨落影响后,土壤的全钾含量表现出一定程度的积累。研究表明,水位涨落可导致消落带土壤速效氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷、有机质含量的大量流失和pH的显著增高。     

不同修复植被类型的三峡库区消落带土壤细菌群落分析

为了探究三峡库区消落带不同修复植被对土壤细菌群落结构的影响,以纯草地(A₁)、纯林地(A₂)和覆草林地(A₃)3种不同样地土壤为研究对象,采用土壤理化因子检测及扩增子测序的研究方法,分析了不同修复植被对三峡库区消落带土壤细菌群落的影响。结果表明:不同样地的pH值、全氮(TN)和全磷(TP)含量无显著性差异,A₁和A₃的土壤有机碳(SOC)含量之间无显著性差异,但均显著高于A₂(p<0.05); 相关分析显示样地土壤细菌群落ACE指数和Shannon指数与土壤SOC和TN含量显著正相关(p<0.05),Chao1指数与土壤SOC含量显著正相关(p<0.05); 不同样地土壤的细菌优势种群无明显区别; 属水平上6个优势种群的相对丰度与土壤SOC和TN含量显著相关(p<0.05); 冗余分析显示SOC是影响三峡库区消落带不同修复植被样地细菌群落的主要显著性因子(p<0.05)。由此可以得出,不同修复植被类型的消落带土壤的细菌优势种群无明显差异,土壤细菌群落结构主要受土壤SOC的影响。     

三峡库区消落带完整淹水后土壤重金属分布特征及其影响因素

通过野外采样和室内分析,对三峡库区小江流域消落带土壤重金属Cu、Zn、Cr、Ni的含量特征进行了评价,并同时对其在消落带上的影响因素和分布特征进行了研究。结果表明:Cu、Zn、Cr、Ni在消落带上的含量分别为28.69,126.03,57.20,27.91mg/kg。相关分析表明,Ni、Cr、Cu的含量明显受土壤理化性质影响。其中,有机质、粗黏粒和黏粒均与Ni、Cr、Cu含量呈显著或极显著正相关,粉粒与Cr、Cu呈显著正相关,砂粒与Ni、Cr、Cu均呈显著负相关。逐步回归分析表明,Cr、Ni主要受粗黏粒含量的影响;Cu主要受砂粒含量的影响。单因素方差分析表明,Cu、Zn、Cr、Ni在消落带不同区段的分布存在显著性差异,总体呈从上游到中下游逐渐增大,下游又有所下降的趋势,其在消落带不同高程上分布的差异性不显著。     

三峡库区消落带几种草地根系分布及土壤养分变化

为明确三峡水库消落带典型草本植物根系分布及土壤养分的变化,在三峡腹地忠县石宝镇消落带选取牛鞭草(Hemarthria altissima)、扁穗牛鞭草(Hemarthria compressa)、双穗雀稗(Paspalum paspaeoides)和自然恢复草地,利用WinRhizo Pro.2009c根系分析系统和常规统计方法对比研究了4种典型草地植物根系在土壤剖面分布及其对土壤剖面养分的影响。结果表明:四种草地的根系大部分都分布在0—5cm土层中,根长密度(Root length density,RLD)、根面积比(Root area ratio,RAR)均沿土壤深度程幂函数递减分布。植被及其根系的存在对土壤养分的剖面分布有重要影响。裸地的土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)和总N含量要显著低于草地,扁穗牛鞭草和自然恢复杂草地的全量养分大都要高于其他草地。四种草地类型的RLD,RAR与SOC、总N含量均有显著(p0.05)或极显著(p0.01)相关。可见本研究涉及几种植物的根系对土壤养分分布有重要影响。研究结果可以为三峡水库消落带植被恢复和水土保持提供一定的依据。     

三峡库区消落区蓄水前土壤养分分布特征

为研究175 m蓄水前三峡库区消落区土壤养分分布特征,选择12个采样区,采用野外调查和室内分析相结合的方法,研究结果表明土壤呈中性偏碱性p,H值为6.93～7.91;全磷、全钾、有效钾和铵态氮的含量分布比较集中,差异较小;有效磷、有机质、全氮和硝态氮比较分散,差异较大;土壤类型和土壤粒级对土壤养分含量会产生重要影响。主成分分析和聚类分析将研究区大致分为4类:土壤综合养分较高型、土壤贫瘠型、有效磷含量较高型和全磷、全钾含量较高型,并针对不同类型的土壤分别提出改善措施。本研究为三峡库区消落区的生态环境保护和土地资源的合理规划提供一定的指导意义。     

三峡库区消落带土壤中铅污染调查

报道了三峡库区长江干流及小江支流消落带土壤中重金属铅含量背景值的调查结果。结果表明，目前土壤未被重金属铅污染。     

三峡库区消落带土壤酶活性特征

土壤酶驱动土壤生态系统养分的循环和控制生态系统的功能。选取三峡库区消落带三个海拔梯度的土壤,以从未淹没的样地作为对照,研究消落带土壤酶活性特征。结果表明,消落带区域土壤有机碳（OC）、微生物生物量碳（MBC）和所测定的四种酶[磷酸酶（PNP）、芳基硫酸酯酶（PNS）、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（NAG）和β-糖苷酶（PAG）]的绝对活性（单位土壤干重的酶活性）和四种酶的几何平均数（GME）显著低于从未淹没的对照样地。在消落带区域,只有磷酸酶的绝对活性随着淹没持续时间的延长而降低,其他土壤三种酶的绝对活性在三个样地之间并无显著性的差异。土壤四种酶的几何平均数与有机碳、微生物生物量碳的变化相似,在海拔梯度较低的样地最低,其他两个较高海拔梯度的样地之间无显著性的差异。然而单位有机碳或微生物生物量碳的四种酶的具体活性的变化趋势与酶的绝对活性的变化并不一致。PNP的具体活性在所有测定的样地之间都无显著性的差异,而其他三个酶的具体活性是海拔最低的样地显著高于其他样地,其他样地之间并无显著性的差异。因而,这些结果意味着四种酶的几何平均数能够敏感指示三峡库区消落带水位消涨及其不同淹没持续时间对土壤质量的影响,是一个能够综合反映所有土壤酶活性对消落带水位消涨的响应的敏感指标。     

三峡库区干支流消落带泥沙沉积特征分析

为了阐明三峡库区消落带泥沙沉积的特征,选择三峡库区5个典型支流断面和2个干流断面,采集消落带沉积泥沙样和坡面对照样共42个,分析了三峡库区干支流消落带沉积泥沙的颗粒组成、养分元素(有机质、总磷、总氮、钾)以及沉积泥沙来源。结果表明:干流消落带沉积泥沙相比支流消落带沉积泥沙较粗,干流消落带泥沙粘粒呈现明显富集状态,富集率达到1.57。干流和支流消落带均表现为上部(170m)比消落带下部(160m)的~(137)Cs比活度高,由于消落带上部和下部受淹水时间的不同,造成消落带不同高程带的沉积过程和泥沙来源存在差异。干流消落带样的各养分元素含量与坡面表层对照样含量相当,并没有发生明显富集;而支流则相反,各养分元素有明显的富集,尤其是总磷元素,富集率达到2.43。     

三峡库区消落带沉积物与土壤磷形态及分配特征研究

应用沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT)对三峡库区典型消落带表层新生沉积物及土壤中形态磷进行分级测定,并探讨形态磷之间及其与有效磷和样品理化性质(有机质和铁)之间的相关性。结果表明:消落带沉积物及土壤中总磷(TP)含量分别在435.1~970.0,152.8~1 022.7mg/kg之间,均值分别为(713.6±124.3),(547.5±169.7)mg/kg,沉积物中TP含量远高于土壤,显示了新生沉积物吸附磷的能力高于土壤。无机磷(IP)是沉积物及土壤中磷的主要形态,分别占TP的78.2%,74.2%;有机磷(OP)只占较小的比例。沉积物及土壤中钙磷(Ca—P)是IP的主要赋存形态,Ca—P/IP均值为73.6%,74.1%,而铁/铝磷(Fe/Al—P)占IP比重仅为26.4%,25.9%。沉积物及土壤中有效磷(Olsen—P)含量分别在4.43~45.50,2.88~41.84mg/kg之间,其中分别有29.6%,11.1%的样品超过土壤磷素淋失的Olsen—P临界突变点(25mg/kg)。回归分析表明,沉积物中Fe/Al—P和OP是Olsen—P的主要贡献者,而Ca—P对Olsen—P的贡献很小;土壤中仅Fe/Al—P对Olsen—P有较大贡献。相关分析表明,有机质与OP呈极显著正相关,说明有机质的输入可促进OP的累积;TP、Fe/Al—P、Ca—P与无定形态铁(Fe_o—Fe_p)、有机络合态铁(Fe_p)呈显著正相关,表明Fe_o—Fe_p和Fe_p可促进沉积物及土壤的固磷作用。     

三峡库区消落带水淹初期土壤物理性质及金属含量初探

选取三峡库区消落带内的两种植被类型,沿海拔梯度划分为已淹区段、未淹区段以及对比样带,对其土壤的物理性质和重金属含量进行研究.结果表明:水淹区段内,土壤含水量降低、土壤容重增加、土壤毛管孔隙度和非毛管孔隙度减少、土壤通气度较差,说明季节性水淹导致土壤结构被破坏、土壤质量逐渐变差;土壤pH值整体呈现微酸性,但水淹有使土壤pH值增大,且呈中性的趋势;水淹区段与未淹区段、对比样带相比较,全铜、全铁、全锰、全锌等重金属的含量分别降低了54.97%,2.19%,17.86%,35.29%和66.62%,11.29%,40.93%,18.41%,说明经过水淹后,土壤释放的重金属含量大于从水中吸附的含量,重金属元素流失严重;水淹区段的碱性金属如:全钙、全镁、全钠的含量分别比未淹区段升高了9.1%,8.0%,21.15%;全镁、全钠的含量比对比样带升高了4.5%,25.7%,全钙的含量降低了30.4%.方差分析表明.三峡库区土壤的理化性质随海拔梯度和土壤层次都没有表现出显著的差异性,并且没有形成一致的变化趋势.相关分析表明,4种重金属之间表现为极显著的正相关;3种碱性金属没有表现出相关性;PH值与重金属之间都表现出极显著的负相关.     

三峡库区小流域不同生态恢复阶段的水土流失特征

在三峡库区汝溪河小流域,采用“空间代替时间”方法对撂荒地和柏木新造林、幼龄林、中龄林4个恢复阶段的水土流失特征进行研究.结果表明:撂荒地演变为柏木新造林、幼龄林和中龄林后,水土流失明显减少,土壤流失量大小排序为撂荒地＞新造林＞幼龄林＞中龄林;表层(0-20 cm)土壤砂粒含量分别减少2.95％,6.86％和9.51％,而粗粉粒和物理性粘粒含量增加;各层土壤的抗蚀性明显增强,且随土层加深而降低;各层土壤团聚体的稳定性提高,而且土壤团聚体破坏率均需较长时间达到稳定,尤其是幼龄林和中龄林.可见,植被的保持水土、改良土壤作用随生态恢复进程得到增强.但在三峡库区增加森林植被覆盖的同时,还应注重培育和维护合理的林分结构.     

长江三峡库区水土流失及其生态治理措施

三峡库区水土流失特征:潜力大、面蚀为主、差异性明显。在详细分析水土流失危害及其原因的基础上,提出了实施“生物工程”、“天保”和“退耕还林还草”相结合、突出小流域综合治理的核心地位、发展“生态经济”作为支撑点生态治理措施。     

三峡水库消落区生态环境保护与利用对策研究

三峡水库投入使用后，在库区两岸形成周期性变化的水陆交错地带即消落区。通过调查消落区的类型、分布、面积等基本情况，从消落区水、土相互作用角度，分析了消落区在水、土交互作用下对水、陆生态系统的影响，提出了利用生物缓冲带等技术来建立消落区生态保护的措施。     

周期性水位波动对三峡水库消落带土壤有机碳含量和密度的影响

为探究水位波动对三峡水库消落带土壤有机碳的影响,在三峡水库消落带采集和测定了受不同水淹强度影响的石灰土、紫色土、黄壤及其植物样品,并运用Kruskal-Wallis非参数检验和基于冗余分析的典范分析等方法进行了研究。结果表明：周期性水淹增加了石灰土和紫色土的有机碳含量和密度,但降低了黄壤的有机碳含量和密度。此外,石灰土的有机碳分布还受地上生物量、土壤pH和土层深度的影响,紫色土的有机碳分布还受土层深度和地上生物量的影响,而黄壤的有机碳含量和密度则与地上生物量、土层深度和地下生物量有关。总之,周期性水位波动对消落带土壤有机碳影响深刻,但土壤类型分异了有机碳对水位波动的响应。     

三峡库区不同生境下桑树林地土壤结构稳定性与持水性能

为保证桑树在三峡库区困难立地条件下的正常生长,对该区砾石土、粗骨土、砾质土和扰动土4种生境土壤结构稳定性与持水性能进行诊断,并探讨了各种生境障碍因素的改良途径。结果表明:(1)不同生境土壤物理性质差异显著(p0.05),土壤容重表现为粗骨土生境(1.30g/cm3)砾石土生境(1.23g/cm3)砾质土生境(1.12g/cm3)扰动土生境(1.08g/cm3),砂粒含量为粗骨土生境砾石土生境砾质土生境扰动土生境。(2)不同生境土壤抵御季节性干旱能力差异较大,总库容表现为砾石土生境(97.185mm)砾质土生境(81.139mm)扰动土生境(66.958mm)粗骨土生境(47.353mm);而最大有效库容则为砾石土生境(54.140mm)砾质土生境(47.552 mm)粗骨土生境(36.399 mm)扰动土生境(11.705mm),砾石土生境最好,扰动土最差。(3)不同生境土壤稳定性指数(ASI)表现为粗骨土生境(4.57)砾石土生境(2.44)砾质土生境(2.36)扰动土生境(2.31),土壤稳定性与土壤砂粒呈显著或极显著正相关,与粉粒和粘粒呈显著负相关,与土壤孔隙状况相关性不显著。(4)桑树在不同生境的土壤障碍因素差异明显,在粗骨土生境可通过土壤改良剂和菌根接种调整土壤透水性能,在扰动土生境可通过施加保水剂改善土壤有效库容,而在砾石土和砾质土生境可通过种植固氮植物、绿肥改善土壤养分条件。     

适用于三峡水库中陡土坡消落区等高种植的土工结构模型

[目的]探讨在当前三峡库区面临的严峻生态环境下,采取何种适合的生态治理技术以解决库区生态环境安全问题,为三峡库区生态环境修复提供一定的参考依据。[方法]通过生态治理模型整体框架结构,提高中、陡土坡生态系统地表基底稳定性;通过等高种植平面绿化技术、土工格室垂直绿化技术,提高消落区植被覆盖率和土壤肥力;通过不同高层区段消落区适宜植物"乔—灌—草—藤(177~170 m)、"灌—草—藤"(170~160m)、"草—藤"配置(160~145m),对消落区的生物多样性、植被覆盖率及景观层次起提高作用。[结果]通过模型设计,将传统混凝土护坡技术与现代生态护坡技术相结合、等高种植平面绿化技术与土工格室垂直绿化技术相结合,实现了生物措施与工程措施的高度统一、系统稳定性与开放性的高度统一、植被覆盖率与景观层次的高度统一。[结论]该土工结构模型的应用对三峡水库中陡土坡消落区生态治理具有一定的参考价值和现实的应用前景。     

三峡库区坡耕地土壤养分流失的实验研究

采用室内模拟降雨装置研究了三峡库区坡耕地土壤养分流失规律。无论是紫色土还是黄色石灰土,坡耕地表层土壤养分含量在人工降雨后发生衰减,并表现出随雨强增大,雨后表土各养分含量衰减幅度加大的趋势,但径流和流失泥沙的养分含量与雨强无关;径流中养分含量虽低于泥沙养分含量,但养分含量的差异主要体现在全量养分含量上,而速效养分含量的差异则相对较小。对三峡库区坡耕地土壤养分流失而言,紫色土坡耕地土壤养分流失主要以流失泥沙为载体,而黄色石灰土坡耕地土壤养分流失则由流失泥沙和径流共同携带。     

三峡库区紫色砂岩不同发育程度土壤入渗特征及其影响因素

为探究典型母岩不同发育程度土壤入渗特征,在三峡库区王家桥小流域采用圆盘入渗仪测定新成土（S1）、雏形土（S2）、淋溶土（S3）3种紫色砂岩不同发育程度土壤入渗过程,探究入渗过程的影响因素,并用3种常用模型进行入渗过程模拟,分析比较这些模型的适宜性。结果表明：（1）不同发育程度间土壤理化性质差异显著。雏形土和淋溶土土壤容重较新成土分别增加10.71%,19.50%,土壤总孔隙度分别降低8.79%,18.69%,通气孔隙度分别降低67.40%,8.16%,土壤黏粒含量分别增加10.01%,38.36%,砂粒含量分别减小8.09%,48.29%,土壤有机质分别增加2.88%,8.68%。（2）不同发育程度土壤间初始入渗率、平均入渗率、饱和导水率均表现为新成土>雏形土>淋溶土,雏形土、淋溶土平均入渗率及饱和导水率分别是新成土的0.99,0.58和0.89,0.83倍。（3）不同发育程度土壤理化性质差异对土壤入渗具有显著影响,土壤入渗速率与总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度、砂粒含量呈正相关关系,与容重、黏粒含量、有机质含量呈负相关关系。（4） Horton模型对紫色砂岩不同发育程度土壤入渗过程拟合效果最优（R²=0.942）,Kostiakov模型次之（R²=0.858）,Philip模型拟合效果较差（R²=0.832）。通过观测与模拟不同发育程度土壤入渗过程,研究结果可为流域土壤水分运移规律探究提供有益借鉴。