退耕草地近地表层特征对坡面流流速的影响

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2022年山东省菏泽市高考地理一模试卷(附答案详解)

2022年山东省菏泽市高考地理一模试卷一、单选题（本大题共15小题，共45.0分）农业产业集群是指以生产和加工农产品为对象的企业或农户，以及相关服务企业或机构，在一定区域内紧密关联，进而形成的一个有机整体。

漳平市位于福建省西南部，多山地丘陵，茶叶种植历史悠久，辖区南部的永福镇形成了高山茶产业集群。

20世纪90年代，台湾高山茶企TP进入永福镇投资，仅利用当地的茶山资源，永福高山茶集群进入萌芽期。

目前，随着众多新的台资企业不断被引入及“台创园“等组织机构的成立，本地生产网络替代了区外的生产网络，生产物资与机械采购基本实现本地化，永福高山茶集群进入成熟期。

据此完成1～2题。

1.永福高山茶集群发展的萌芽期，主要依赖（）A. 本地资源B. 优惠政策C. 投资源地D. 传统工艺2.永福高山茶集群走向成熟，关键得益于（）A. 政府力量推动B. 相关产业发展C. 龙头企业带动D. 农户积极参与如图示意某地近地面等压线分布状况。

图中箭头表示乙地风向及受力情况。

据此完成3～4题。

3.表示地转偏向力的箭头是（）A. aB. bC. cD. d4.受甲天气系统控制，菏泽（）A. 春季易出现扬尘B. 夏季易出现雷电C. 秋季易出现连绵阴雨D. 冬季易出现辐射雾生物结皮是由生长于土壤表层和近地表数毫米内的蓝绿藻、苔藓、地衣等与土壤复合而形成的具有生命活性的复合体。

黄土高原的黄土沟壑区由于退耕还林（草）工程的实施，生物结皮在退耕坡地上广泛发育，研究发现生物结皮坡面的初始产流明显早于翻耕后的裸土坡面。

如图示意黄土高原某沟壑区一次降水过程中不同坡面产流量和产流率随降雨历时的变化。

据此完成5～6题。

5.与裸土相比，生物结皮对坡面的影响是（）A. 产流量增加B. 下渗量减少C. 产流率降低D. 初始产流延后6.两种坡面初始产流早晚存在差别的原因在于降雨初期（）A. 裸土坡面土壤孔隙度大B. 裸土坡面地表摩擦力大C. 生物结皮坡面入渗速率快D. 生物结皮坡面土壤不稳定近年来，租房已成为城市居民的重要居住方式，中国特大城市“租房时代“全面到来。

2021届高考复习专题地理：水平阶、鱼鳞坑、草方格都有什么神奇的地理作用？

水平阶是沿等高线自上而下内切外垫，修筑成一种里低外高的台面。

台面水平或稍向内倾斜有较小的反坡也称反坡梯田。

断面示意图水平阶整地：在坡面上自上而下，每隔3～5米，沿等高线修筑阶面，阶面宽度随坡度大小和栽植树种而变，坡度小的阶面较宽，反之较窄，一般1～1.5米，树苗植于阶面中。

反坡梯田整地：在坡面上自上而下，沿等高线每隔3到5米修建1到2米宽带有10到15度反坡的窄梯田，用生土筑田坎，表土盖田面，田面宽度和上下间距随地表坡度和树种而定。

水平阶的作用①水平阶可以拦蓄降雨，提高土壤含水率。

②改造低效劣质侵蚀土地，提高水土资源利用率。

③可以使干旱山区造林成活率大幅度提高。

水平阶的分布水平阶在干旱的石质山地，黄土山地的缓坡和中等坡均适用，一般在山石多、坡度大（10度到25度之间）的坡面上采用。

在干旱的黄土丘陵区荒山造林和退耕还林（草）整地工程中得到普遍应用。

水平阶多用于果园级林地。

把坡地上的农田、或林地改成台阶形，可以蓄水保土，提高作物、果品产量或林木生长量。

水平阶的特点拦截地表径流能力强，抗土壤侵蚀能力强。

鱼鳞坑是黄土高原常用的生态整地方式，是在较陡的山坡上，有序地挖掘半月形坑穴。

这些坑穴呈品字形交错排列，状若鱼鳞，因此被称为鱼鳞坑。

鱼鳞坑是在被冲沟切割破碎的坡面上，坡度一般在15°～45°之间，或作为陡坡地(45°)植树造林的整地工程。

由于不便于修筑水平的截水沟，于是采取挖坑的方式分散拦截坡面径流，控制水土流失。

挖坑取出的土，在坑的下方培成半圆的埂，以增加蓄水量。

同时，可将树植在坑中，便于更好地保持水土。

这是工程措施（修坑）和生物措施（植树）相结合。

具有拦截地表径流（蓄水）、减轻水土流失，保水保土保肥的功能。

鱼鳞坑整地多用于水土流失较重的干旱山地及黄土地区。

草方格沙障麦草方格的设置技术（1）设置方向：草方格沙障是固沙型的低立式沙障，适用于风向多变，除有主风外，侧风较强的沙区。

水土保持与荒漠化防治概论

水土保持与荒漠化防治概论第一章 1、水土保持学：是一门研究水土流失规律和水土保持综合措施，防治水土流失，保护、改良与合理利用山丘区和风沙区水土资源，维护和提高土地生产力，以利于充分发挥水土资源的生态效益、经济效益和社会效益，建立良好生态环境的一门应用技术科学。

2、水土流失的特点：（1）分布范围广、面积大（2）流失成因复杂，区域差异明显，治理难度大（3）流失强度大，侵蚀严重区比例高。

3、水土流失的危害：（1）导致土地退化，毁坏耕地，威胁国家粮食安全；（2）导致江河湖库淤积，加剧洪涝灾害，对我国防洪安全构成巨大威胁；（3）恶化生存环境，加剧贫困，成为制约山丘区经济社会发展的重要因素；（4）削弱生态系统的调节功能，加重旱灾损失和面源污染，对我国生态安全和饮水安全构成严重威胁；（5）影响航运，破坏交通安全4、水土流失发生因素：（1）自然因素――潜在因素：包括气候、地形、土壤、质地、植被等（2）人为不合理活动――主导因素：包括对土地资源的不合理利用、对水资源的不合理利用、开发建设过程中产生的水土流失5、水土保持策略：（1）坚持与时俱进的思想，积极调整工作思路，不断探索加快防止水土流失的新途径（2）预防为主，依法防治水土流失（3）以小流域为单元，科学规划，综合治理（4）坚持治理与开发利用相结合，生态效益、经济效益与社会效益相统一（5）优化配置水资源，合理安排好生产、生活与生态用水的关系（6）依靠科学技术，提高治理的水平和效益（7）建立政府行为和市场经济相结合的运行机制（8）广泛宣传，提高全民水保意识。

第二章土壤侵蚀的类型土壤侵蚀：土壤及其母质在水力、风力、冻融、重力等外营力作用下，被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。

水土流失：在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀及水的损失，亦称水土损失。

土地表层侵蚀：在水力、风力、冻融、重力以及其他外营力作用下，土壤、土壤木质及岩屑、松软岩层被破坏、剥蚀、转运和沉积的全部过程。

晋教版八年级下册地理期中复习全能冲刺专题03 黄土高原——水土流失严重的地区(原卷版)

晋教版八年级下册地理专题03 黄土高原——水土流失严重的地区知识梳理1. 黄土高原基本情况：2. 黄土高原是世界上黄土分布最广、最厚，黄土地形类型最多、规模最宏大的地区。

4. 黄土高原土质疏松，透水性强，地表植被稀疏，且降水集中，再加上人口增长太快，粮食和燃料不够，人们到处毁林开荒，使黄土高原成为全国水土流失最严重的地区。

其中以黄河中游的晋西、陕北最为突出。

5. 水土流失的危害及后果：带走地表肥沃的土壤，使沟谷增多、扩大、加深，河床抬高，水库、湖泊变浅，向黄河下游输送大量泥沙。

7. 治理水土流失的方法措施：生物措施（退耕还林、还草，种草、种灌木、种树）、工程措施（修建水库、灌渠，坡耕地修梯田、沟壑区打坝淤地）、农业措施（改变牲畜放养方式、改变耕作方式）。

9. 黄土高原蕴藏丰富的能资。

煤炭储量大、煤种齐全、品质优良，被称为“乌金高原”。

其中山西省煤炭储量和产量最大。

10. 陕西、山西、内蒙古接壤地区被称为“黑三角”或“乌金三角”。

这里的煤发热量高、埋藏浅，已成为我国优质动力煤生产和出口基地。

11. 陕甘宁接壤地区的长庆气田是我国最大的气田之一。

13. 兰州是机械制造工业和有色冶金工业基地；西安是机械制造工业、飞机制造工业中心；河津有亚洲最大炼铝工业基地；太原是“十大钢铁基地之一”，太钢是我国最大的特种钢基地。

14. 黄土高原发展炼铝、电力等工业部门原因：有丰富的煤炭资，为发展电力工业提供有利条件；有丰富铝矿资和能资，电力工业又为炼铝工业提供动力条件。

15. 露天煤矿复垦的好处：不会破坏大面积土地和植被，减少发生滑坡、崩塌等地质灾害的可能，增加了绿化面积，提高了植被覆盖率，净化了空气，改善了矿区的环境，有利于当地人民的身体健康和生产生活。

同步练习一．选择题（共12小题）1．黄土高原最突出的环境问题是（）A．干旱B．盐碱C．洪涝D．水土流失2．华北地区经济发展最大的制约因素是（）A．空气污染B．缺乏水资C．交通拥堵D．水资污染浪费严重3．华北地区区别于其他地区最显著的自然特点之一是（）A．雨热同期B．黄土覆盖C．矿产丰富D．地势平坦4．解决黄土高原水土流失的最主要的措施是（）A．植树种草B．鼓励生育，增加劳动力C．大力发展畜牧业D．扩大荒地的开垦面积5．“山坡坡栽树涯畔畔青，黄土高原有了好风景，狂沙那个不起尘少见，林果绕村绿满山”。

2020届高三地理复习讲解：黄土高原水土流失成因、危害和治理

2020届高三地理复习讲解：黄土高原水土流失成因、危害与治理一、知识讲解1．黄土高原水土流失的成因(1)自然条件是水土流失的潜在因素人为因素是目前水土流失的主导因素。

重点分析导致地表植被破坏、土质疏松的人类活动。

①生活能源短缺，大量砍伐树木用作薪柴。

②土地资源开发利用不合理，毁林开荒、耕作方式不当、管理粗放。

③开矿、开采石料、修路、建房屋、修水利设施等开发建设不当。

2．黄土高原地区水土流失的危害(1)使耕地土层变薄，土壤养分流失，耕地质量下降，导致农作物单位面积产量降低。

(2)使大量泥沙汇入黄河，黄河泥沙含量剧增。

(3)造成当地生态环境恶化，直接或间接地诱发和加剧自然灾害的发生。

3．黄土高原水土流失治理：小流域综合治理措施黄土高原是我国水土流失最严重的地区，通过多年的探索，三大措施相结合，实行“保塬、护坡、固沟”方针，进行综合治理，取得了显著的成果，具体措施如下图所示：二、经典高考试题1．梯田是因地制宜发展农业生产的典范。

图1是四种不同类型梯田的剖面示意图，图2是某地等高线地形图。

读图完成(1)～(2)题。

图1图2(1)图2中甲区地形适合修筑的梯田类型是()A．水平梯田B．坡式梯田C．隔坡梯田D．反坡梯田(2)在黄土高原缓坡上修筑反坡梯田的优点是()A．保水保土效果更好B．修筑难度小C．利于机械化耕作D．便于灌溉施肥解析第(1)题，由图2中等高线的分布可知，图中甲区中坡与坡之间有较为宽阔的平地，对比图1中梯田类型可知，适合修筑隔坡梯田。

第(2)题，黄土高原的最大生态环境问题是水土流失，在黄土高原地区修筑梯田一定要注意保水保土，反坡梯田的优点就是保水保土效果好。

答案(1)C(2)A2．下图为“我国某区域示意图”。

完成下题。

说出该区域自然环境特征和农业土地利用类型。

沙地和旱地在生态环境治理中应分别采取的主要措施是什么？解析(1)要准确说出该区域的自然环境特征和农业土地利用类型，需准确判断出该区域的名称，还要从位置、地形、气候、植被等方面描述一区域的自然环境特征。

喀斯特坡面生物结皮发育对土壤抗蚀性能的影响

第37卷第5期2023年10月水土保持学报J o u r n a l o f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .37N o .5O c t .,2023收稿日期:2023-02-09资助项目:国家自然科学基金重点项目(41730748) 第一作者:张思琪(1997 ),女,博士研究生,主要从事喀斯特坡面土壤侵蚀研究㊂E -m a i l :z z h a n g s i q i @m a i l .b n u .e d u .c n 通信作者:张科利(1962 ),男,教授,博士生导师,主要从事土壤侵蚀研究㊂E -m a i l :k e l i @b n u .e d u .c n喀斯特坡面生物结皮发育对土壤抗蚀性能的影响张思琪,张科利,马芊红(北京师范大学地理科学学部,北京100875)摘要:西南喀斯特地区普遍发育的生物结皮,对土壤侵蚀有显著的抑制作用㊂以贵州喀斯特坡面不同退耕年限地块(0,3,5,8,11年)生物结皮为研究对象,对不同流量水平(0.2,0.3,0.4,0.5L /s )和坡度(5ʎ,12ʎ,17ʎ,23ʎ)条件下生物结皮对土壤抗蚀性能的影响机制进行研究㊂结果表明:(1)生物结皮发育能够促进土壤颗粒胶结,增强土壤团聚体稳定性,改善土壤结构,提高土壤持水和透水能力㊂(2)生物结皮发育可增强土壤抗崩解和抗剪切能力,与去除结皮处理相比,结皮存在时的土壤抗崩解和抗剪切能力分别提高24.83%~46.62%和25.77%~37.73%㊂(3)发育年限内(3~11年)结皮层抗拉力变化范围为1.95~5.76N ,随着生物结皮发育年限增加,结皮层结构越趋稳定,其抵抗破坏的能力也越强㊂(4)生物结皮可明显提高土壤抗冲性能,且受流量和坡度的双重制约,流量和坡度都存在临界值,分别为0.4L /s 和17ʎ,超过临界值后,其保护作用显著减弱㊂研究结果对于喀斯特地区准确估算土壤流失和生态恢复建设正确评价具有重要意义㊂关键词:喀斯特;生物结皮;土壤抗蚀性;抗崩解;抗剪切力中图分类号:S 157.1 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2023)05-0064-07D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2023.05.008E f f e c t s o fB i o l o g i c a l S o i l C r u s t sD e v e l o pm e n t o n S o i lA n t i -e r o d i b i l i t y o nK a r s t S l o pe Z H A N GS i q i ,Z H A N G K e l i ,MA Q i a n h o n g(F a c u l t y o f G e o g r a p h i c a lS c i e n c e ,B e i j i n g N o r m a lU n i v e r s i t y ,B e i j i n g 100875)A b s t r a c t :B i o l o g i c a l s o i l c r u s t s (b i o c r u s t s ),w h i c hd e v e l o p c o mm o n l y i nt h es o u t h w e s t e r nk a r s tr e gi o n s ,h a v e a s i g n i f i c a n t e f f e c to nr e d u c i n g s o i l e r o s i o n .T oe x p l o r e t h ee f f e c to fb i o c r u s t so ns o i l a n t i -e r o d i b i l i t y ,b i o c r u s t sw i t hd i f f e r e n t r e h a b i l i t a t i o na g e s (0,3,5,8,11a )w e r e s t u d i e do nak a r s t h i l l s l o pe i nG u i z h o u ,a n dd if f e r e n t l e v e l s o f f l o wd i s c h a rg e (0.2,0.3,0.4,0.5L /s )a n ds l o p e g r a d i e n t s (5ʎ,12ʎ,17ʎ,23ʎ)w e r e d e s i g n e d .Th e r e s u l t ss h o w e dt h a t :(1)Bi o c r u s t so nk a r s th i l l s l o p e sc o u l d p r o m o t es o i l p a r t i c l e sc e m e n t a t i o n ,s t r e n g t h e ns o i la g g r e g a t es t a b i l i t y ,i m p r o v es o i ls t r u c t u r e ,a n de n h a n c es o i lw a t e rh o l d i n g c a p a c i t y a n d p e r m e a b i l i t y .(2)T h eb i o c r u s t s g r e a t l y e n h a n c e dt h ea n t i -d i s i n t e g r a t i o na n da n t i -s h e a rs t r e n gt h o fs o i l .C o m p a r e dw i t h t h e t r e a t m e n t o f r e m o v i n g b i o c r u s t s ,t h e s o i l s a n t i -d i s i n t e g r a t i o n a n d a n t i -s h e a r s t r e n g t ho f t h e t r e a t m e n to fr e t a i n e db i o c r u s t s i n c r e a s e db y 24.83%~46.62%a n d25.77%~37.73%,r e s p e c t i v e l y .(3)T h e t e n s i l e s t r e n g t ho f t h eb i o c r u s t l a y e r r a n g e d f r o m1.95t o 5.76Nd u r i n g t h e r e h a b i l i t a t i o n a ge s (3~11a ).A s t h e d e v e l o p m e n t a g e of b i o c r u s t s i n c r e a s e d ,t h e s t r u c t u r e o f t h e b i o c r u s t l a y e r b e c a m em o r e s t a b l e ,a n d i t s a b i l i t y t o r e s i s t d a m ag eb e c a m e s t r o n g e r .(4)Th ebi o c r u s t s c o u l da l s os i g n i f i c a n t l y i m p r o v e t h e s o i l a n t i -s c o u r c a p a c i t y ,w h i c h w a sr e g u l a t e db y f l o w d i s c h a r g ea n ds l o p e g r a d i e n t .T h ec r i t i c a lv a l u ef o r f l o w d i s c h a r g ea n ds l o p e g r a d i e n t w a s0.4L /sa n d17ʎ,r e s p e c t i v e l y ,b e yo n d w h i c ht h e p r o t e c t i v ee f f e c to f b i o c r u s t sw a s s i g n i f i c a n t l y w e a k e n e d .T h e s e r e s u l t sw e r eo f g r e a t s i g n i f i c a n c e f o r a c c u r a t e l y e s t i m a t i n g s o i l e r o s i o na n d c o r r e c t l y e v a l u a t i n g e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n c o n s t r u c t i o n i nk a r s t r e gi o n s .K e yw o r d s :k a r s t ;b i o l o g i c a l s o i l c r u s t s ;s o i l a n t i -e r o d i b i l i t y ;a n t i -d i s i n t e g r a t i o n ;a n t i -s h e a r s t r e n g t h Copyright ©博看网. All Rights Reserved.生物土壤结皮是指由细菌㊁真菌㊁蓝绿藻㊁地衣和苔藓植物与土壤形成的有机复合体[1]㊂作为生态系统恢复与重建的拓殖先锋,生物结皮广泛发育于各种退化生态系统,是近地表系统的重要组成成分,对区域生态水文和侵蚀过程具有重要影响[2-3]㊂20世纪80年代,国内学者开始在西北干旱区和半干旱区开展大量生物结皮对土壤抗蚀性影响的研究表明,生物结皮发育对土壤抗蚀性的影响表现为内外双重机制㊂内在机制主要表现为生物结皮发育对土壤理化性质的影响㊂有研究[4-5]表明,生物结皮发育可以增加土壤团聚体稳定性和有机质含量,改善土壤结构和渗透性能[6],提高土壤抗剪切强度[7]㊂外在机制则主要表现为生物结皮覆盖能够有效削减降雨动能,改变地表微地形,降低雨滴击溅侵蚀和径流冲刷强度[8-9]㊂值得关注的是,近年来国家大力推进退耕还林石漠化生态治理工程的实施,加上喀斯特地区良好的水热条件,生物结皮广泛发育于各类岩溶生境中[10]㊂生物结皮的存在不仅可以抑制土壤侵蚀强度,而且也增加喀斯特地区土壤侵蚀量估算的不确定性㊂尽管在喀斯特地区,已有很多生物结皮相关的研究证实生物结皮发育有效降低喀斯特石漠化地区土壤p H,改善土壤养分状况,提高土壤有机质含量[11-12],增强土壤抗蚀能力[13-15],提升土地承载能力[16]㊂然而,生物结皮对土壤抗蚀性能的影响研究还比较缺乏,对喀斯特地区生物结皮抗蚀性能的机理尚不明确㊂本文选择贵州典型喀斯特坡面生物结皮为研究对象,通过野外采样㊁冲刷试验㊁室内静水崩解试验及土壤性质测定,探究喀斯特坡面生物结皮发育对土壤抗蚀性能的影响,研究结论对于喀斯特地区科学估算土壤流失和生态恢复建设具有重要意义㊂1材料与方法1.1研究区概况研究区位于贵州省遵义市浒洋水小流域(106ʎ39'59ᵡE,27ʎ36'20ᵡN)㊂气候类型为中亚热带湿润季风气候,年平均气温14.6ħ,年平均降水量1024 mm,主要集中在5 9月,约占全年降水的67%,年均相对湿度约82%㊂地貌类型属喀斯特高原地貌类型区,平均海拔为900~1050m,土壤类型为黄壤,结皮类型以苔藓结皮为主,其平均盖度约为30%㊂主要植被类型包括白茅(I m p e r a t a c y l i n d r i c a)㊁马兰(K a l i m e r i s i n d i c a)㊁飞蓬(E r i g e r o na c r i s)和鬼针(B i d e n s p i l o s a)等㊂1.2研究方法1.2.1样品采集与土壤性质测定在前期调研的基础上,于2022年5 7月在贵州省遵义市浒洋水小流域研究坡面选取4个不同退耕年限(3,5,8,11年)样地以种植玉米的耕地为对照,在每个退耕地块内随机设置3个调查样方,样方大小为25c mˑ25c m,调查地上植被及地表结皮发育状况(表1)㊂每个样方内用钢尺随机揭起小块的生物结皮,借助游标卡尺测定结皮厚度,此过程重复5次,以调查样方内生物结皮出现的次数占总调查数的百分比作为结皮盖度㊂使用十字板剪切力仪测定土壤抗剪强度㊂测定前,先用喷壶对采样点进行湿润,使其达到饱和含水量㊂每个调查样方先测定保留结皮时0 5c m的土壤抗剪切力,去除结皮后再次测定,每种处理测定5次重复㊂结皮层抗拉力使用数显拉力计进行测定,先将数显拉力计下方挂钩伸入结皮层,调整位置使挂钩与结皮层方向相互垂直,然后将拉力计缓缓向上提起,生物结皮层被破坏瞬间拉力计显示的读数即为结皮层抗拉力,每个样方重复测定5次㊂表1不同退耕年限地块基本概况退耕年限/a主要植被类型植被高度/c m结皮盖度/%结皮厚度/mm 0玉米150.08ʃ2.149.50ʃ2.06c1.20ʃ1.22c 3白茅㊁蒿类69.28ʃ10.5691.00ʃ4.14a8.33ʃ2.22b 5鬼针㊁蒿类56.09ʃ12.8982.33ʃ2.05b7.01ʃ3.04b 8飞蓬㊁白茅81.42ʃ19.5893.33ʃ4.71a9.37ʃ3.07b 11马兰㊁蒿类57.72ʃ6.6496.00ʃ4.32a14.68ʃ2.30a注:表中数据为平均值ʃ标准差;同列不同小写字母表示不同退耕年限地块间差异显著(p<0.05)㊂下同㊂测量结束后,用铲子在表层取5c mˑ5c mˑ5 c m大小的土样直接装入饭盒带回实验室用作崩解试样,试样设置保留结皮和去除结皮2种处理㊂去除结皮时,用铲子轻轻地移除结皮层,尽量避免对地表造成扰动㊂在每个样地按照 S 形5点采样法采集多点混合土样,带回室内风干后测定其土壤粒径组成㊁有机质含量及水稳性团聚体㊂用标准环刀采集各结皮发育年限地块表层原状土样(0 5c m),带回室内测定其土壤容重㊁孔隙度及饱和导水率,每个样地3个重复㊂为了避免植被根系的影响,试样采集及指标测定均在植株间隙进行㊂1.2.2静水崩解试验土壤崩解是指在静水状态下土壤发生破裂崩解塌落的一种现象,是发生降雨侵蚀的先决条件,可作为评价土壤抗蚀性能的重要指标之一[17]㊂静水崩解试验在采用由拉力计㊁笔记本电脑㊁电子秤㊁水桶㊁筛子(孔径10mm)等组成的自制土壤静水崩解装置上进行(图1)㊂试验前将崩解试样放置在托盘中,加入1c m左右的水使试样吸水饱和,以消除土壤含水量的差异㊂将吸水饱和的试样放置于筛子中心位置,悬挂于数显拉力计下方,然后轻轻地将筛子放入水桶中至试样上方距水面约5c m的位置㊂此时,立刻记录数显拉力计(艾德堡S H100N,精56第5期张思琪等:喀斯特坡面生物结皮发育对土壤抗蚀性能的影响Copyright©博看网. All Rights Reserved.度0.01N)读数,并将电子秤(精度0.01g)置零后开始计时㊂试验过程中,受水分子作用力发生崩解的土粒通过筛孔掉落到水桶中,拉力计用于记录崩解试样重力与浮力的差值变化情况,电子天平用于记录发生崩解的土样质量变化情况,试验过程中每隔3m i n读取并记录拉力计和电子秤读数,每个试样观测时长为3h ㊂图1试验过程示意1.2.3冲刷试验在遵义浒洋水小流域研究坡面开展原位冲刷试验,试验过程中对样地进行保留结皮和去除结皮2种处理㊂试验小区长2.8m㊁宽0.2m,由不锈钢板围合而成,将钢板垂直插入土中0.15m,上方距离地面0.15m,钢板连接处打上玻璃胶以保证其封闭性,在集流槽下方放置接样桶收集径流泥沙样㊂每场试验前,用喷壶均匀湿润地表至基本饱和,以保证初始土壤含水量相同㊂试验设置0.2,0.3,0.4,0.5L/s4个冲刷流量和5ʎ,12ʎ,17ʎ,23ʎ4个坡度条件㊂为了避免地形因素带来的误差,每场试验时长控制在11~13m i n㊂试验结束后,将浑水样品收集带回实验室静置24h,倒掉上清液,将沉积的泥沙转入饭盒中,在105ħ的烘箱中烘干24h,称重并计算含沙量(g/L)㊂1.3数据处理土壤团聚体稳定性通过干筛法和湿筛法进行测定,团聚体平均质量直径(m e a n w e i g h td i a m e t e r, MWD)计算公式为:MWD=ðn i=1(x iˑW j i)(1)式中:MWD为团聚体平均质量粒径(mm);x i为套筛中2个相邻筛子直径的平均值(mm);W j i为第i个筛子上团聚体的质量百分数;n为筛子编号㊂>0.25mm土壤团聚体是维持土壤架构的重要基础,其在土壤中的含量越高,则表示土壤结构越稳定[18]㊂>0.25mm团聚体结构破坏率用来表示团聚体受破坏的容易程度,计算公式为:P A D>0.25mm=>0.25mm团聚体含量(干筛-湿筛)>0.25mm团聚体含量(干筛)ˑ100%(2)生物结皮土壤抗冲系数用来表征生物结皮对土壤抗冲性的影响,是指相同坡度和流量条件下保留结皮与去除结皮处理含沙量的比值㊂计算公式为:C结皮=S保留结皮S去除结皮(3)式中:C结皮为结皮土壤抗冲系数,其值介于0~1, C结皮值越接近于0,则表明生物结皮对表层土的保护作用越好;反之,值越接近1,则表示保护效果越差㊂S保留结皮为保留结皮处理的含沙量(g/L);S去除结皮为相同条件下去除结皮处理的含沙量(g/L)㊂在E x c e l2016中进行数据整理和统计分析,在S P S S22.0中对不同退耕年限地块结皮发育状况和土壤性质指标进行单因素方差分析和D u n c a n多重比较,在O r i g i n2022软件中完成绘图㊂2结果与分析2.1不同退耕年限地块表层土壤特性与对照耕地相比,整体上退耕地块的黏粒和砂粒含量有所增大,且黏粒含量的增幅大于砂粒(图2)㊂不同退耕年限土壤黏粒含量增幅在退耕8年地块最大,其次为退耕3年地块,退耕11年地块增幅最小,可见生物结皮发育明显增加土壤黏粒含量,但这种作用并不随退耕年限的延长呈线性变化㊂退耕地块土壤容重均小于对照耕地,对照耕地和退耕11年地块间土壤容重差异显著(表2)㊂整体上随退耕年限的延长,土壤容重逐渐减小㊂退耕地块土壤水分和土壤孔隙度均大于对照耕地,随退耕年限的延长先增大后减小㊂退耕8年地块土壤水分最大,且与对照耕地差异显著㊂退耕地块土壤饱和导水率为0.95~1.06m m/m i n,均大于对照耕地的土壤饱和导水率,表明退耕后生物结皮发育可改善土壤结构,增强土壤透水能力,但这种作用随退耕年限的增66水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.加变化不显著㊂结皮发育土壤的平均质量直径变化为1.97~3.46m m,为对照耕地的1.54~2.70倍㊂除退耕5年地块外,其余退耕地块的平均质量直径均与对照耕地存在显著差异㊂退耕地块>0.25mm团聚体结构破坏率为14.08%~25.62%,均小于对照耕地的团聚体结构破坏率㊂除退耕3年地块的土壤有机质含量较高外,其余退耕地块土壤有机质含量与对照耕地差异不显著㊂上述分析表明,喀斯特坡面生物结皮发育能够促进土壤颗粒胶结,增强土壤团聚体稳定性,改善土壤结构,提高土壤持水和透水能力㊂图2不同结皮发育年限土壤粒径组成表2不同退耕年限地块表层(0-5c m)土壤性质退耕年限/a 土壤容重/(g㊃c m-3)土壤水分/%土壤孔隙度/%有机质含量/%土壤饱和导水率/(mm㊃m i n-1)平均质量直径/mm>0.25mm结构破坏率/%01.17ʃ0.08a21.83ʃ1.46c46.44ʃ3.35b1.72ʃ0.06b0.52ʃ0.26a1.28ʃ0.09b28.97ʃ3.16a31.09ʃ0.07a b24.45ʃ3.40b c50.90ʃ2.78a b2.42ʃ0.03a0.96ʃ0.82a3.25ʃ0.02a14.08ʃ0.27a51.10ʃ0.05a b27.43ʃ2.50a b53.77ʃ30.7a1.68ʃ0.02b1.06ʃ1.22a1.97ʃ0.48b25.62ʃ6.27a81.09ʃ0.06a b30.21ʃ5.02a52.24ʃ4.48a1.74ʃ0.02b1.02ʃ1.61a3.23ʃ0.47a15.93ʃ7.21a111.02ʃ0.08b27.45ʃ2.50a b50.27ʃ53.84a b1.73ʃ0.03b0.96ʃ0.53a3.34ʃ0.19a17.01ʃ4.84a 2.2生物结皮对土壤抗崩解性能的影响图3为静水崩解过程中累积崩解量随时间的变化,不同退耕年限保留结皮处理的土壤崩解速率明显小于耕地,而去除结皮时,对照耕地与退耕地块间土壤崩解速率的差值减小㊂由于在崩解试验开始前,将试样进行吸水饱和,试验过程中崩解现象发生的阶段性不明显㊂根据试验过程的观察,试样崩解的方式有2种表现:一种是在将土样放入试验水桶瞬间,土体周边部分松散的小土块快速崩解塌落,这个阶段崩解速率较大;另一种则是在静水过程中,随着水分子慢慢地侵入,土壤颗粒间的非水稳性胶结键在水分浸润作用下被削弱或断裂,此时发生部分崩解,由于这个过程需要一定的时间,因此崩解速率呈波动的变化㊂在试验过程中,发生崩解的部分主要位于土样的边角上,所有试样都只发生部分崩解㊂图3不同发育年限生物结皮原状土静水崩解过程由图4可知,对照耕地累积崩解量为7.91g,明显大于退耕地块保留结皮和去除2种处理的土壤崩解量㊂在同一退耕地块,去除结皮处理的土样崩解量明显大于保存结皮处理,说明生物结皮发育有助于增强土壤抗崩解能力,从而提高土壤抗蚀性能㊂由于退耕5年地块微生物活动频繁,土壤质地较疏松,导致该地块试样较其他退耕地块更易发生崩解㊂因此,为了消除退耕年限及微生物活动等对土壤抗崩解性能的影响,用土壤崩解量降低率表示在同一退耕地块,与去除结皮处理相比,保留结皮处理的土壤崩解量降低率㊂由图4(b)可以看出,不同退耕地块保留结皮处理较去除结皮处理土壤崩解量的降低率随退耕年限的增加而增大㊂当结皮发育年限为从3年增加到11年时,土壤崩解量变化率从24.83%增加至46.62%,说明退耕年限内生物结皮发育可减少24.83%~46.62%的土壤崩解量,特别是当发育年限达到11年时,可减少接近1/2的土壤崩解量㊂这是因为随着结皮发育年限的延长,生物结皮组成㊁结构及土壤性质等都发生变化㊂调查年限内(3~11年)生物结皮持续发育,生物量不断积累,土壤颗粒间胶结作用增强,因此其对土壤抗崩解能力的影响程度逐渐增大㊂76第5期张思琪等:喀斯特坡面生物结皮发育对土壤抗蚀性能的影响Copyright©博看网. All Rights Reserved.图4不同发育年限生物结皮原状土静水崩解量及其变化率2.3生物结皮对土壤抗剪切力的影响土壤抗剪强度从力学角度反映土壤的抗蚀性能,是评价土壤抵抗径流冲刷和搬运能力的重要指标之一㊂由图5可知,对照耕地表层土壤抗剪切力为29.29k P a,明显小于退耕地块去除结皮和保留结皮2种处理的土壤抗剪切力㊂在同一退耕地块,保留结皮处理的土壤抗剪切力均大于去除结皮处理㊂随着退耕年限的延长(3,5,8,11年),保留结皮处理土壤抗剪切力相比去除结皮处理分别提高32.54%,37.73%, 25.77%,27.09%,表明生物结皮发育早期(3~5年)对土壤抗剪切力的影响逐渐增强,随着退耕年限继续延长(8~11年),结皮发育对土壤抗剪强度的影响减弱并趋于平稳㊂从均值来看,去除结皮和保留结皮处理的土壤抗剪切力分别为48.58,62.01k P a,可见生物结皮发育明显提高土壤抗剪切力㊂此外,生物结皮作为保护地表免遭雨滴击溅和径流冲刷的缓冲区,其对于破坏作用的反馈至关重要㊂由图5(b)可知,随着退耕年限延长(3,5,8,11年),结皮层抗拉力分别为1.95,4.03,4.22,5.76N㊂这表明结皮发育年限越长,其发育的层状结构越稳定,抵抗外界破坏的能力越强,对地表的保护作用越好㊂土壤抗崩解与抗剪切强度是评价土壤抗蚀性能的2个重要指标,前者反映土壤抵抗水分子分解的能力,表现为土壤颗粒与水分子之间的相互作用;后者从力学角度反映土壤的抗蚀特性,是土壤颗粒间相互作用力的体现㊂从图6可以看出,退耕地块保留结皮和去除结皮2种处理的土壤崩解量与土壤抗剪切力均呈负相关关系,即随着土壤抗剪切力的增大,土样崩解量呈减小的变化趋势㊂这是由于随着土壤颗粒间凝聚力和摩擦力的增大,水分子难以侵入土壤颗粒间缝隙,破坏土粒间相互作用力的难度增大,因此土体不易发生崩解㊂图5不同结皮发育年限表层(0-5c m)土壤剪切力和结皮层抗拉力特征图6生物结皮土壤崩解量与抗剪切力的关系2.4生物结皮对土壤抗冲性能的影响从图7可以看出,生物结皮土壤抗冲系数的变化范围为0.3002~0.8627,表明生物结皮可有效提高土壤抗冲性能,但在不同的坡度和流量条件下,其变化趋势有所差异㊂在缓坡(5ʎ,12ʎ)坡面,结皮土壤抗冲系数随流量的增大呈先减小后增大的变化趋势,拐点处流量为0.4L/s;而在陡坡坡面(17ʎ,23ʎ),结皮土壤抗冲系数随流量的增大而增大,说明在陡坡条件下,结皮对地表的保护作用随流量的增大逐渐被削弱㊂当流量较小时(0.2,0.3L/s),陡坡(17ʎ,23ʎ)坡面结皮土壤抗冲系数小于缓坡(5ʎ,12ʎ)坡面;当流量增大到0.4,0.5L/s时,陡坡(17ʎ,23ʎ)坡面结皮土壤抗冲系数反而大于缓坡(5ʎ,12ʎ)坡面,表明当流量较86水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.小时(0.2,0.3L/s),陡坡坡面生物结皮抵抗径流冲刷和侵蚀的能力明显大于缓坡,但随着流量继续增大至0.4L/s及以上时,坡面水流流速急剧加快,径流冲刷和搬运作用力大大增强,在水流快速侵入生物结皮层时破坏其结构体稳定性及其与土壤间的紧密接触,此时陡坡坡面生物结皮对土壤的保护作用较缓坡有所削弱㊂上述分析表明,生物结皮对土壤抗冲性的影响受到流量和坡度的双重调控,在小流量条件下陡坡坡面生物结皮保土效果大于缓坡;反之,在大流量条件下缓坡坡面生物结皮保土效果大于陡坡,其临界流量和坡度分别为0.4L/s和17ʎ㊂图7不同坡度和流量下生物结皮土壤抗冲系数变化特征3讨论3.1生物结皮影响黄壤抗蚀性能的内在机制在西南喀斯特地区陡坡分布,地形破碎,土壤瘠薄的生境条件下,部分高等植物适生性差,植被恢复进程缓慢㊂土地退耕后生物结皮发育能够改善土壤结构,进一步影响土壤稳定性及保水保肥能力[19]㊂生物结皮发育形成浓密的假根穿插到土壤中,从而改善土壤孔隙结构,增强土壤持水和导水能力,退耕后土壤黏粒和砂粒含量较耕地不同程度增加,粉粒含量减少㊂这可能是因为:一方面生物结皮发育本身在一定程度上能黏化土壤,使得土壤细颗粒物质增加;另一方面,由于生物结皮发育过程中分泌胞外多聚糖能够增加土壤颗粒间的黏结力,使其胶结固定在一起,形成微团聚体㊂从黏粒含量和砂粒含量的变幅来看,生物结皮发育过程对土壤的黏化作用占主导,研究结论与肖波等[20]]㊁高丽倩等[21]在黄土丘陵区得出生物结皮发育能够细化土壤的结论一致;张军红等[22]在沙地的研究同样表明,生物结皮发育能够增加土壤细颗粒成分㊂此外,随着生物结皮发育,生物结皮假根对土壤颗粒的穿插㊁捆绑和固结作用使得土壤颗粒间相互黏结作用增强,而且微生物细胞带负电荷,静电引力作用也使得土壤颗粒相互连接,形成稳定的微团粒结构[23],有助于增强土壤颗粒抵抗水分子的分解能力[24]㊂喀斯特坡面生物结皮对土壤性质的影响进一步改善土壤的水肥状况,比如,土壤质地黏化可增强土壤养分的吸附能力,改善土壤养分状况[20];结皮覆盖下土壤持水和导水能力的提高,一定程度上能够缓解喀斯特岩溶干旱环境下植被的生存压力;着生于岩石表面的结皮分泌酸性物质,加快岩石的风化过程,促进成土速率[15]㊂生物结皮可为喀斯特地区植被恢复创造有利条件,在区域水土流失和石漠化治理工作中具有很大的应用前景㊂3.2生物结皮影响黄壤抗蚀性能的外在机制生物结皮发育增强土壤抗剪切能力,这是由于生物结皮发育形成大量的假根和菌丝,其本身具有一定的抗剪切能力;生物结皮浓密的假根对土壤颗粒的穿插㊁缠绕和固结作用增强土体稳定性,同样能够提高土壤抗剪切能力[25]㊂此外,生物结皮的强稳定层状结构也是其增强土壤抗蚀性能的重要原因之一,且生物结皮发育年限越长,其发育的层状结构越趋稳定,抵抗外界破坏作用力的能力也越强,从而能更好地保护下覆土壤免遭雨滴击溅和径流冲刷[8-9,14]㊂喀斯特石漠化地区苔藓结皮喜钙耐旱,吸水持水能力强,平均生物量达到161~6690k g/h m2[26],犹如一层海绵覆盖于地表,对喀斯特坡面地表径流的形成和降水下渗过程具有一定的控制作用[27]㊂在长期强烈的岩溶作用下,喀斯特地区形成独特的地上地下二元地质结构,区域水文过程更加复杂化,地表侵蚀与地下漏失并存[28]㊂生物结皮改变地表微地形,增大地表粗糙程度[29],发挥截流消能的作用,从而增加地表入渗,减少地表产流产沙和地下漏失[30-31]㊂根据野外调查,天然降雨条件下喀斯特自然坡面很难观察到高含沙水流,且很少发生细沟侵蚀,这可能与地表生物结皮发育增强土壤抗蚀性能有关㊂然而,在广泛使用的R U S L E㊁U S L E㊁C S L E等土壤侵蚀模型中,往往忽略生物结皮对土壤侵蚀过程的影响,这可能导致土壤流失量的高估㊂因此,在今后区域水土流失预报工作中,应当考虑将生物结皮因子纳入到土壤侵蚀模型中,提高估算结果的准确性,以便更好地指导石漠化地区水土流失防治工作㊂4结论(1)与对照耕地相比,生物结皮发育能够促进土壤颗粒胶结,增强土壤团聚体稳定性,改善土壤结构,提高土壤持水和透水能力,为喀斯特地区植被恢复创造条件㊂(2)喀斯特坡面生物结皮发育明显提高黄壤抗崩解和抗剪切能力㊂与去除结皮处理相比,发育年限内(3~11年)保留结皮处理的抗崩解和抗剪切能力分别提高24.83%~46.62%和25.77%~37.73%㊂(3)发育年限内(3~11年)结皮层抗拉力大小为1.95~5.76N,随着生物结皮发育年限的延长,结皮96第5期张思琪等:喀斯特坡面生物结皮发育对土壤抗蚀性能的影响Copyright©博看网. All Rights Reserved.层结构越稳定,其抵抗外界破坏的能力也越强,可有效保护结皮层下覆土壤免遭雨滴击溅和径流冲刷㊂(4)生物结皮发育有助于增强黄壤抗冲刷和抗侵蚀能力,且受到流量和坡度的调控作用㊂当流量较小时生物结皮提高土壤抗冲性能在陡坡上表现更明显,当流量较大时则在缓坡上更明显,其临界流量和坡度分别为0.4L/s和17ʎ㊂参考文献:[1]张元明,王雪芹.荒漠地表生物土壤结皮形成与演替特征概述[J].生态学报,2010,30(16):4484-4492.[2] G a oL,B o w k e r M A,S u n H e ta l.L i n k a g e sb e t w e e nb i oc r u s tde v e l o p m e n t a n dw a t e r e r o s i o n a n d i m p l i c a t i o n sf o r e r o s i o n m o d e l i m p l e m e n t a t i o n[J].G e o d e r m a,2020,357:e113973.[3]李新荣,张元明,赵允格.生物土壤结皮研究:进展㊁前沿与展望[J].地球科学进展,2009,24(1):11-24. 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豫南山区不同群落类型近地表层持水特性

水量、有效拦蓄量与现存量间呈正相关关系，其中最大持水量变化趋势为：灌丛＞阔叶林（＞２ａ阔叶林（＞阔混交林（０）３ａ针０）３ｏａ针阔混交林（＞阔混交林（０）叶林（＞）＞２ａ针０）５＞ａ针２ａ阔叶林（＞叶林（＞０）１ａ针０）４ａ草丛。５）该地区不同群落类型近地表层总持水能力变化趋势为：灌丛＞叶林＞针阔叶林＞针阔混交林＞草丛，这说明应当加大对乔木林分林下植被的保护，以利更好的水
豫南山区不同群落类型近地表层持水特性
闫东锋，杨喜田，霍利娜
河南农业大学，河南郑州４００５０２
摘要：为了分析不同植物群落在不同生长阶段近地表层的持水能力及其差异特征，该文通过选择豫南山区不同群落不同生长阶段的５０个典型样地，对近地表层的地上草和枯落物的有关持水能力指标进行测定分析。结果表明：地上草生物量呈随林
２材料与方法
２１样地布设．
在坡向、坡度、坡位相近的条件下，在试验区内分别按照群落演替不同恢复阶段选取典型的群落样地，分别为阔叶林（０２、０）针叶林（５３、０１、ａ４、２）０、针阔混交林（０３、０）乔木样地根据ａ５、０２，ａ林龄各选取５个标准样地，灌木、草丛群落各选取５个典型样地，５个。乔木样方面积为１１共００ｍｘ０ｍ，灌木样方５５ｍ￣ｍ，草本样方２２ｍ￣ｍ，进行常规生态学和测树学调查，在标准样地内对角线设置４００的小样方，收集地上草本和枯落个．ｍｘ．ｍ５５物，分别装入塑料袋带回实验室处理。各群落类型基本概况见表１。２２指标测定方法．