三峡库区消落带香根草水土保持功能研究
三峡水库消落带草本植物的消浪减蚀作用机理的开题报告
三峡水库消落带草本植物的消浪减蚀作用机理的开题报告一、研究背景三峡水库是我国重要的水利工程之一，其保水调节和发电功能对于保障华中地区的经济社会发展至关重要。
然而，由于水库的储水量大、水位变化范围广，长期以来对于水库周围区域的生态环境造成了一定的影响。
其中，消落带作为水位变化的缓冲带，草本植物对于消浪减蚀作用具有重要的影响。
消浪减蚀是指水体中波浪所带来的能量与岸边或海床等固体物体的作用产生的沟槽侵蚀和岸边侵蚀现象。
而消落带草本植物作为消浪减蚀的重要因素，其机理尚未得到全面的研究。
二、研究内容和目的本研究将针对三峡水库消落带草本植物的消浪减蚀作用机理展开研究。
具体研究内容包括：1. 草本植物带对于波浪的消能作用2. 草本植物带对于波浪的抑制作用3. 草本植物带对于悬浮物质的截留、沉积作用4. 草本植物带对于水体化学物质的吸附、过滤作用通过实地调查和室内模拟试验，从微观到宏观层面探究草本植物在消浪减蚀中发挥的作用、机理和效应，为三峡水库消落带生态环境保护提供科学支撑和技术支持。
三、研究方法1. 实地调查：对三峡水库消落带的植被分布、植物种类、密度、生长状态等进行野外调查和样地固定。
2. 模拟试验：采用水池室内试验，通过搭建波浪槽和模拟波浪条件下的模拟试验研究草本植物在消浪减蚀中的机理和效应。
3. 数据处理：采取物理化学方法和统计学方法对实验数据进行处理和分析，通过比较不同组合条件下的数据，得出草本植物在消浪减蚀中的效应和机理。
四、预期成果1. 确定三峡水库消落带草本植物的基本特征和分布情况。
2. 揭示草本植物在消浪减蚀中的具体作用和机理。
3. 提出保护和恢复三峡水库消落带生态系统的措施和建议。
总之，本研究将通过对三峡水库消落带草本植物的生态学特征和机理进行深入研究，为保障水库周围生态环境和水资源供给提供科学支撑和技术保障。
香根草、菖蒲、香蒲的耐淹抗旱性研究
香根草、菖蒲、香蒲的耐淹抗旱性研究消落带是湖库河道滨岸下方、水体上方干湿交替呈现的地段。
因此,消落带种植的植物必须兼具耐水淹性和抗旱性。
为筛选丹江口水库消落带适生植物,本试验选择了三种已经在南阳地区种植多年的草本植物——香根草、菖蒲和香蒲,对其进行不同程度水淹和干旱试验,分析了三种植物水淹和干旱下的生长形态、生理变化,比较了耐淹抗旱性。
主要研究结果如下:1.刈去三种植物地上部分后,对其地下部分进行6个月水淹,结果表明:1)水淹结束后,统计三种植物的新芽萌发率由高到低的顺序为:菖蒲(80%)>香根草(49%)>香蒲(0%);2)水淹6个月后,菖蒲株高、根长、生物量较对照组均显著增加,而香根草株高虽有增加但不明显;3)水淹6个月后,与对照相比,香根草、菖蒲的最大光合效率、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量、根活力、根际土壤微生物量均有不同程度的增长,但综合来看菖蒲增量最大;4)水淹6个月后,香根草SOD活性相比对照显著提高,菖蒲虽提高但无显著差异;香根草、菖蒲MDA量较对照相比均减少但差异不显著,但菖蒲的减量最小;香根草CAT活性较对照相比显著提高,菖蒲有所增高但差异不显著;以上结果表明,6个月根淹下,菖蒲的新芽萌发率最高,恢复生长能力最强,对根淹环境的适应力最佳,其次是香根草,最不耐水淹的是香蒲。
2.以正常浇水为对照,对三种植物幼苗设置了不同深度(浅淹5 cm、半淹10 cm、深淹15 cm)的水淹培养试验,试验进行6个月。
结果表明:1)水淹结束后,统计三种植物不同水深下的存活率由高到低的顺序为:香根草浅淹(83.1%)>半淹(72.9%)>深淹(60.4%);菖蒲浅淹(91.8%)>半淹(82.9%)>深淹(69.4%);香蒲各水淹组均为0;2)水淹6个月后,与对照比,浅淹下香根草的株高、根长、生物量均显著增长,而半、深淹下均有不同程度的减少;菖蒲在各水深下上述指标相比对照均有不同程度增加,总体看菖蒲的增量要大于香根草;3)水淹6个月后,香根草、菖蒲各水深下的最大光合效率、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度大多高于对照;香根草叶绿素含量与对照相近,而菖蒲与对照相比显著增加;浅淹下香根草的根活力与对照相比显著增加,其余水淹下与对照接近,半、深淹下菖蒲较对照也显著增加,但浅淹下香根草的增量最大;在三种水淹深度下香根草、菖蒲的根际微生物量相比对照均显著增长,其中菖蒲深淹组的增量最大;4)水淹6个月后,香根草、菖蒲各处理的SOD活性相比对照均无显著差异;香根草各组CAT 活性相比对照虽有增加但差异不显著,菖蒲各组CAT活性相比对照均显著增加;浅淹深度的香根草MDA量相比对照显著降低,其他处理虽有降低但较对照无差异,菖蒲各处理的MDA量与对照相近;以上结果表明,三种植物幼苗水淹下,菖蒲耐淹性最强,其次香根草,最后为香蒲。
三峡库区典型消落带优势草本植物氮磷淹水释放特征的开题报告
三峡库区典型消落带优势草本植物氮磷淹水释放特
征的开题报告
一、研究背景及意义
三峡库区是我国重要的水利建设项目，其库区有着丰富的水生生物
资源和草本植物资源。
消落带是三峡库区的重要生态系统部分，具有重
要的生态功能。
消落带较长时间处于淹水状态，氮磷等营养物质持续释放，进而影响生态系统的物质循环和能量流动。
因此，对于消落带优势
草本植物氮磷淹水释放特征的研究具有重要的理论和实践意义。
二、研究内容及方法
本研究旨在探究三峡库区典型消落带优势草本植物的氮磷淹水释放
特征，主要包括以下内容：
（一）调查研究。
在三峡库区选取典型的消落带样地，对优势草本
植物进行野外调查研究，记录植物的形态特征、分布、生长状态等信息。
（二）分析取样。
采集植物样本，在实验室中进行处理和分析。
收
集植物组织样品，利用化学分析法测定植物样品中的总氮、总磷含量和
有机氮、无机氮和可溶性磷的含量。
（三）数据分析。
利用SPSS软件进行数据统计和分析，探讨生物因素和环境因素对氮磷淹水释放特征的影响，绘制统计学图表。
三、预期研究结果及意义
本研究的预期结果如下：
（一）探究三峡库区消落带优势草本植物的氮磷淹水释放特征，揭
示该区域生态系统中营养物质循环的情况。
（二）分析影响氮磷淹水释放特征的因素，为该区域的生态保护和
管理提供科学依据。
（三）增进对消落带的认识，为其生态功能的保护和修复提供参考和借鉴。
香根草植物篱对三峡库区坡耕地侵蚀分布的影响
第37卷第4期2023年8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 .4A u g.,2023收稿日期:2022-11-28资助项目:国家自然科学基金项目(41807068,42277323,U 2040207);土木工程防灾减灾湖北省引智创新示范基地项目(2021E J D 026) 第一作者:肖海(1988-),男,博士,副教授,博导,主要从事土壤侵蚀与生态防护研究㊂E -m a i l :o c e a n s h a w c t g u @163.c o m 通信作者:夏振尧(1981-),男,博士,教授,博导,主要从事边坡生态防护研究㊂E -m a i l :x z y _yc @126.c o m 香根草植物篱对三峡库区坡耕地侵蚀分布的影响肖海1,2,3,叶朝欢1,张伦1,2,郭萍1,4,向瑞1,刘子睿1,王光辉1,夏振尧1,2,3(1.三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北宜昌443002;2.三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002;3.三峡库区生态环境教育部工程研究中心,湖北宜昌443002;4.惠州学院建筑与土木工程学院,广东惠州516007)摘要:为探究植物篱对坡耕地侵蚀分布的影响,设置1个坡度(15ʎ)㊁3个降雨强度(60,90,120mm /h )和3种坡面条件(裸坡对照C K ㊁植物篱P 和仅有植物篱根系R ),采用稀土元素氧化物将坡面分成5段(自上而下),开展室内人工模拟降雨试验㊂结果表明:随着降雨强度的增加,各坡面条件示踪坡段的侵蚀速率和侵蚀量均有所增加,整体上均表现为C K>R>P 的趋势,植物篱可以显著降低坡面各部位的侵蚀速率及其侵蚀量,且使得侵蚀产沙主要集中在坡中部的C e ㊁L a 和Y b3个示踪区㊂与C K 坡面条件相比,R 与P 坡面条件下S m 和C e 示踪坡段对总侵蚀量的平均贡献率分别减少77.15%,90.38%和30.01%,28.35%,而Y b㊁L a 和E u 示踪坡段对总侵蚀量的平均贡献率分别增加54.34%,35.39%和12.39%,40.58%以及101.45%,91.31%㊂研究结果表明,植物篱造成坡面下部侵蚀贡献减小而中上部侵蚀贡献增加,坡面侵蚀部位整体上移,对坡地侵蚀的空间分布有显著影响㊂关键词:植物篱;三峡库区;紫色土;坡耕地;侵蚀分布中图分类号:S 157.1 文献标识码:A 文章编号:1009-2242(2023)04-0110-08D O I :10.13870/j.c n k i .s t b c x b .2023.04.015E f f e c t s o f V e t i v e r i aZ i z a n i o i d e s H e d g e r o wo n t h eE r o s i o n D i s t r i b u t i o no f S l o p eL a n d i n t h eT h r e eG o r ge sR e s e r v o i rA r e a X I A O H a i 1,2,3,Y EC h a o h u a n 1,Z H A N GL u n 1,2,G U OP i n g 1,4,X I A N G R u i 1,L I UZ i r u i 1,WA N G G u a n g h u i 1,X I AZ h e n ya o 1,2,3(1.K e y L a b o r a t o r y o f G e o l o g i c a lH a z a r d s o nT h r e eG o r g e sR e s e r v o i rA r e a ,M i n i s t r yo f E d u c a t i o n ,Y i c h a n g ,H u b e i 443002;2.C o l l e g e o f C i v i lE n g i n e e r i n g &Ar c h i t e c t u r e ,C h i n aT h r e e G o r g e sU n i v e r s i t y ,Y i c h a n g ,H u b e i 443002;3.E n g i n e e r i n g R e s e a r c hC e n t e r o f E c o -e n v i r o n m e n t i nT h r e e G o r g e sR e s e r v o i rR e g i o n ,M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ,C h i n aT h r e eG o r g e sU n i v e r s i t y ,Y i c h a n g ,Hu b e i 443002;4.S c h o o l o f A r c h i t e c t u r e a n dC i v i lE n g i n e e r i n g ,H u i z h o uU n i v e r s i t y ,H u i z h o u ,G u a n g d o n g 516007)A b s t r a c t :I no r d e r t o r e v e a l t h e i n f l u e n c eo fh e d g e r o wo n t h e e r o s i o nd i s t r i b u t i o no f s l o p i n g l a n d ,t h e s l o pe w a s d i v i d e d i n t of i v e s e c t i o n s (f r o mt o p t ob o t t o m )b y u s i ng ra r ee a r t he l e m e n to x i d e s ,a n dt h es i m u l a t e d r a i n f a l l e x p e r i m e n t sw e r ec o n d u c t e da to n es l o pe g r a d i e n t (15ʎ),t h r e er a i nf a l l i n t e n s i t i e s (60,90a n d120mm /h )a n d t h r e e s l o p e c o n d i t i o n s (C K -c o n t r o l s l o p e ,P -h e dg e r o wa n dR -o n l yh e d g e r o wr o o t ).T h e r e s u l t s s h o w e d t h a twi t h t h e i n c r e a s eo f r a i n f a l l i n t e n s i t y ,t h ee r o s i o nr a t ea n de r o s i o na m o u n to f t h e t r a c e r s l o pe s e c t i o n s i ne a c hs l o p ec o n d i t i o ni n c r e a s e d ,a n dt h eo v e r a l lt r e n d w a s C K>R>P .T h eh e d g e r o w c o u l d s i g n if i c a n t l y r e d u c e t h ee r o s i o nr a t ea n d i t se r o s i o na m o u n t i na l l p a r t so f t h es l o pe ,a n dt h ee r o s i o ns a n d p r o d u c t i o nw a sm a i n l y c o n c e n t r a t e d i nt h e t h r e e t r a c e ra r e a so fC e ,L aa n dY b i nt h em i d d l eof t h es l o p e .C o m p a r e dw i t hC Ks l o p e c o n d i t i o n ,t h e a v e r ag e c o n t r i b u t i o n r a t e o f S ma n dC e t r a c e r s l o pe s e c t i o n s t o t o t a l e r o s i o nd e c r e a s e db y 77.15%,90.38%a n d30.01%,28.35%u n d e rRa n dPs l o p e c o n d i t i o n s ,r e s p e c t i v e l y ,w h i l et h ea v e r a g ec o n t r i b u t i o nr a t eo fY b ,L aa n d E ut r a c e rs l o p es e c t i o n st ot o t a le r o s i o ni n c r e a s e db y54.34%,35.39%a n d12.39%,40.58%a n d101.45%,91.31%,r e s p e c t i v e l y .T h er e s u l t s i n d i c a t e dt h a t h e d g e r o wc a u s e d a d e c r e a s e i n e r o s i o n c o n t r i b u t i o n f r o mt h e l o w e r p a r t o f t h e s l o pe a n d a n i n c r e a s e i n e r o s i o n c o n t r i b u t i o nf r o m t h e m i d d l ea n du p p e r p a r t so ft h es l o p e ,w h i c hh a das ig n i f i c a n te f f e c to nth es pa t i a l d i s t r ib u t i o no f s l o p e e r o s i o nb y s h i f t i n g t h e o v e r a l l e r o s i o ns i t eu pw a r d .Copyright ©博看网. All Rights Reserved.K e y w o r d s:h e d g e r o w;t h eT h r e eG o r g e sR e s e r v o i rA r e a;p u r p l e s o i l;s l o p i n g l a n d;e r o s i o nd i s t r i b u t i o n三峡库区由于其特殊的地理位置以及复杂的气候特征,水土流失严重[1],其中70.60%的水土流失发生在人为活动强烈的坡耕地和低盖度的旱坡园地上㊂水土流失携带大量泥沙以及污染物进入水体,造成严重的泥沙淤积现象并影响库区水质,严重威胁三峡工程使用寿命以及灌溉㊁防洪和发电效益[2]㊂植物篱是库区常用的水土保持措施之一,可以有效控制水土流失,改善土壤理化性质[3],是坡耕地土壤资源保护性利用的重要手段,对库区紫色土坡耕地水土保持具有重要意义㊂研究坡面侵蚀的分布规律是确定侵蚀泥沙来源㊁理解土壤侵蚀机制和合理布设水土保持措施的关键[4]㊂目前国内外常用的土壤侵蚀分布测定方法主要包括天然放射性核素示踪法[5]㊁磁性示踪法[6]以及稀土元素示踪法[7]等㊂其中,稀土元素具有难溶于水㊁不易淋溶㊁与土壤吸附性强并对土壤理化性质影响较小等优势,被认为是理想的示踪剂㊂因此稀土元素示踪技术在研究侵蚀方式演变㊁泥沙来源和泥沙沉积等方面应用广泛[4]㊂近年来,稀土元素示踪技术被成功应用于研究坡面㊁坡沟系统和小流域中侵蚀泥沙来源与动态变化过程以及上述尺度下的侵蚀分布规律[8]㊂目前关于植物篱的研究主要集中在产流产沙过程㊁减流减沙效益与原因上㊂植物篱可以减少35%~ 66%的径流量和32%~87%的侵蚀泥沙量[9]㊂植物篱主要通过地上茎秆的机械阻挡与拦蓄径流作用以及地下根系的改良土壤理化性质和固持土壤作用,从而达到减流减沙的效果[10]㊂郭萍等[11]定量分析了植物篱地上部分和地下部分的减流减沙效益,认为地上部分对产流产沙的影响大于其地下部分㊂部分学者[12]成功将稀土元素示踪技术应用于植物篱坡地侵蚀空间分布的研究上,采用条带法在坡面上㊁中㊁下3道植物篱带的下方部位布设不同稀土元素,认为植物篱可通过拦截阻挡侵蚀泥沙使其沉积在篱前[13],从而影响坡面侵蚀分布㊂然而,目前关于植物篱对坡面侵蚀分布的研究仍不够系统㊂因此,为明确植物篱对坡耕地侵蚀分布的影响,本研究采用人工模拟降雨方法结合稀土元素示踪技术,以三峡库区紫色土坡耕地为研究对象,研究不同降雨强度(60,90,120mm/h)和不同坡面条件(裸坡对照C K㊁植物篱P和仅有植物篱根系R)下坡面侵蚀分布情况,弄清不同示踪坡段侵蚀速率及贡献率的动态变化过程,并对比分析不同坡面条件下坡耕地侵蚀分布情况,为坡耕地植物篱优化设计及库区水土资源可持续高效利用提供科学依据㊂1材料与方法1.1供试材料供试土壤为紫色土,采自湖北省秭归县水田坝乡(31ʎ03'32ᵡN,110ʎ40'32ᵡE),土样经风干后过5m m筛网,人工剔除土壤中石头根系等杂物备用㊂经测定,野外土壤容重为1.30g/c m3,p H为6.87,黏粒(<0.002m m)㊁粉粒(0.002~0.05m m)和砂粒(0.05~2.00m m)含量分别为16.50%,38.44%,45.06%,土壤质地为壤土(美国制)㊂考虑稀土元素价格和用量,本研究所用稀土元素氧化物包括氧化钐(S m2O3)㊁氧化铈(C e O2)㊁氧化镧(L a2O3)㊁氧化镱(Y b2O3)和氧化铕(E u2O3)㊂1.2试验设计已有研究[14]表明,植物篱措施适用于坡度为15ʎ~ 25ʎ的坡耕地,三峡库区湖北段1h最大降雨量在55~ 110m m[15]㊂因此,本研究设置在15ʎ坡度条件下开展3个降雨强度(60,90,120m m/h)的人工模拟降雨试验㊂同时,为研究植物篱对坡面侵蚀分布影响,考虑植物篱状态,设置裸坡对照(C K)㊁植物篱(P)和仅有植物篱根系(R)共3种坡面条件㊂此外,所有试验重复3次,因此,本研究共有27场模拟降雨试验㊂人工降雨试验于2019年8 10月在三峡大学人工模拟降雨试验场开展㊂植物篱的比较合适间距为2.58~5.90m[16],坡长设置为4.40m,其中0.40m用于模拟植物篱区域, 4.00m用于模拟植物篱间的坡耕地㊂坡耕地模型由现浇钢筋混凝土底板(设有排水口)和砌砖形成的四壁构成(图1a),实体模型有效尺寸为4.40m长, 1.00m宽和0.50m深㊂人工降雨设备采用中国科学院水利部水土保持研究所研制的B X-1型组合侧喷式降雨器,降雨高度最大可达7m,有效降雨面积为5mˑ7m,降雨均匀度>80%[17]㊂为减少植物篱植物生长时间的影响,利用植物篱生长槽养护形成植物篱带㊂植物篱生长槽尺寸为1.00m长,0.40m宽和0.50m高(图1b),每侧采用可拆卸的挡板,安装时形成15ʎ坡以便后续吊装至实体模型与坡面坡度一致㊂植物选用三峡库区常用植物篱物种香根草,于2018年4月将香根草按照行间距为20c m株间距为10c m种植于槽内并开始养护㊂1.3稀土元素布设与试验过程稀土元素布设的原则是所施放的稀土元素浓度显著大于相应土壤背景值浓度[18]㊂经测,本研究所用紫色土中S m㊁C e㊁L a㊁Y b和E u5种稀土元素背景值为5.79,39.80,30.54,3.37,1.89m g/k g,因此,本研究将相应土稀土元素的施放浓度值分别设定为169.20,824.60, 723.60,93.50,45.60m g/k g,施放稀土元素浓度为相应土壤背景值浓度20倍以上㊂使用E u㊁Y b㊁L a㊁C e和S m5111第4期肖海等:香根草植物篱对三峡库区坡耕地侵蚀分布的影响Copyright©博看网. All Rights Reserved.种稀土元素氧化物自上而下将坡面分成5段进行全断面标记(图1a),以区分坡面不同部位侵蚀情况㊂对于植物篱坡面条件,E u㊁Y b㊁L a和C e示踪区(1.00m 每段)为裸露区域,S m示踪段为植物篱区域(0.40m 长),裸坡对照坡面条件下稀土元素布设情况与植物篱坡面一致,以利于试验结果对比㊂图1试验装置示意对于植物篱生长槽,为确保植物篱在生长过程中能够自由排水,先在底部装填10c m厚粗砂,然后按设计容重1.30g/c m3从下而上分层装填含有S m2O3的紫色土壤于生长槽中;再将香根草按照设计要求种植于生长槽中,养护1年以上,形成密闭的植物篱㊂正式试验前,将S m示踪区的植物篱生长槽整体吊装至坡地实体模型对应位置固定后拆卸前后挡板㊂随后在坡面其他区域也装填10c m厚粗砂,再分段分层装填其他示踪区的土壤,具体装填过程中为避免含不同元素标记的土壤相互污染,使用铝片将相邻示踪区分开,铝片在铺设过程中随着装土的升高而逐渐上升,形成植物篱坡面条件(P)㊂对于R坡面条件,布设过程与P相同,并需要在装填完成后沿地表将植物篱地上部分全部剪掉㊂对于C K坡面条件,直接按设计容重分层分段装填含对应稀土元素的紫色土壤从而形成整个坡面㊂坡面形成后,使用降雨强度约为30mm/h的雾化状雨对坡面进行湿润至即将产流,以保证试验下垫面地表状况均一性和促进稀土元素与土壤进一步吸附㊂降雨前先用塑料膜覆盖坡面,随后将降雨强度率定至设计降雨强度,待降雨稳定后开始正式降雨,坡面开始连续产流60m i n时结束降雨㊂降雨过程中使用塑料桶收集全部径流泥沙样,每3m i n作为1个径流泥沙过程样,并在收集各过程样期间用一次性杯子接2/3杯径流泥沙样用于测定侵蚀泥沙粒径分布㊂降雨结束后,称取每个过程样并充分搅拌径流泥沙样,随后用烧杯分别在泥沙上㊁中㊁下3个部位取样,形成混合样用于测定泥沙含量和后续泥沙中稀土元素含量㊂将混合试样称重后静置24h后倒掉上清液,采用烘干法得到泥沙含量以确定各过程样中的径流量和侵蚀泥沙量㊂同时,将烘干法得到的泥沙样品消解处理后使用电感耦合等离子体质谱仪I C P-M S (XS e r i e sⅡ,美国赛默飞世乐科技公司)测定其中稀土元素的含量以分析坡面泥沙侵蚀来源㊂1.4数据分析由于稀土氧化物优先吸附于土壤细颗粒的特性和侵蚀过程中存在泥沙分选的现象,造成稀土元素示踪紫色土侵蚀具有较大误差,因此,本研究采用Z h a n g修正模型公式(1)进行计算[19]㊂此修正模型利用富集率修正泥沙分选作用,可以提高计算精度㊂各示踪区对总侵蚀的贡献按公式(2)计算,各示踪区侵蚀速率按公式(3)计算㊂E i=(R i-B i)EηC i(1)r i=E i Eˑ100%(2)V i=E iA iˑt(3)式中:E i为i元素示踪区的侵蚀量(k g);R i为侵蚀泥沙中i元素的实测浓度(m g/k g);B i为土壤中i元素的背景值浓度(m g/k g);E为实测侵蚀泥沙质量(k g);η为侵蚀泥沙样中<0.05m m富集率参数;C i为i元素施放浓度(m g/k g);r i为i元素示踪区对总侵蚀量的贡献率(%);V i为i元素示踪区的侵蚀速率[k g/(m2㊃m i n)];A i为i元素示踪区的面积(m2);t为时间(m i n)㊂将计算出来的各示踪区侵蚀量与实际侵蚀量进行对比,可以用计算误差σ表示,计算公式为:211水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.σ=(1-ð5i =1E iE)ˑ100%(4)采用E x c e l 2016和O r i g i n2021软件处理与分析数据以及绘制相关图表㊂2 结果与分析2.1 坡面侵蚀量及稀土元素示踪技术计算精度分析由表1可知,坡面实际侵蚀量随降雨强度的增加而增加,其中C K ㊁R 和P 坡面条件下实际侵蚀量范围分别为8.23~108.14,5.54~86.97,2.34~17.70k g ,相应平均侵蚀量分别为60.12,48.41,9.73k g ,表明单纯地下部分能够减少部分坡面侵蚀,但完整的植物篱则能够有效减少坡面侵蚀㊂经计算发现,计算侵蚀量与实际侵蚀量相差不大,计算误差在0.54%~14.50%,平均为8.72%,表明使用Z h a n g 修正模型计算三峡库区紫色土坡面误差较小,具有较高的精度㊂2.2 坡面各示踪区侵蚀速率变化规律受到降雨强度和坡面条件的影响,坡面各示踪区侵蚀速率随降雨历时的变化规律复杂(图2)㊂随降雨历时的增加,S m 示踪坡段侵蚀速率大致呈现波动稳定的变化趋势,C e 示踪坡段侵蚀速率大致呈现波动增加㊁先增加后减小或者先稳定后减小等变化趋势,L a 示踪坡段侵蚀速率呈现迅速增加或先缓慢增加后迅速增加的变化趋势,Y b 示踪坡段侵蚀速率主要呈现波动稳定或波动增加的变化趋势,E u 示踪坡段侵蚀速率主要呈现保持波动稳定的变化规律,但在P 坡面条件下降雨强度为120mm /h 时呈现逐渐增加的趋势㊂表1 稀土元素示踪坡地侵蚀计算误差降雨强度/(mm ㊃h-1)坡面条件实际侵蚀量/k g 计算侵蚀量/k g 误差(σ)/%60C K8.238.857.48R 5.546.2612.86P 2.342.234.8190C K 64.0354.7514.50R 52.7248.448.13P 9.1610.3412.85120C K 108.1492.6614.31R 86.9787.440.54P17.7017.173.01 注:C K 为裸坡对照;R 为仅有植物篱根系;P 为植物篱㊂下同㊂图2 3种坡面条件的各示踪坡段侵蚀速率311第4期 肖海等:香根草植物篱对三峡库区坡耕地侵蚀分布的影响Copyright ©博看网. All Rights Reserved.对比各时间段不同坡面条件下侵蚀速率发现,各示踪段侵蚀速率整体上呈现C K>R>P的趋势,说明植物篱可以显著降低坡面各部位的侵蚀速率㊂整体而言,R与P坡面条件下S m㊁C e㊁L a㊁Y b和E u示踪段侵蚀速率相比C K坡面条件下分别减少7.33%~71.79%与95.00%~99.71%㊂同时,随着降雨强度的增加,各坡面条件示踪坡段的侵蚀速率都有所增加,与降雨强度60 m m/h相比,90,120m m/h降雨强度下各示踪段侵蚀速率分别增加2.35~16.42,1.22~45.26倍㊂2.3坡面各示踪区贡献率变化规律坡面各示踪区侵蚀贡献率受降雨强度和坡面条件的影响,随降雨历时也呈现出复杂的变化规律(图3)㊂随降雨历时的增加,S m示踪坡段侵蚀贡献率主要呈现逐渐减小或波动稳定的变化趋势,C e 示踪坡段侵蚀贡献率大致呈现持续递减㊁逐渐增加或先迅速增加后逐渐减小的复杂变化趋势,L a示踪段侵蚀贡献率则呈现先缓慢下降后增加或波动上升的变化趋势,Y b示踪坡段侵蚀贡献率则主要呈现持续增加或波动稳定的变化趋势,E u示踪坡段侵蚀贡献率在C K和R坡面条件下保持波动稳定的变化规律,但在P坡面条件下则呈现缓慢增加的变化规律㊂图33种坡面条件的各示踪坡段侵蚀贡献率坡面条件对各示踪段侵蚀贡献率影响复杂,与C K 坡面条件相比,R和P坡面条件下的S m和C e坡段平均侵蚀贡献率分别减少82.77%,93.49%和22.44%, 21.75%㊂相应条件下的L a㊁Y b和E u示踪坡段平均贡献率是增加的,分别增加72.80%,62.04%和14.32%, 38.21%以及98.56%,80.84%㊂这说明植物篱造成坡面下部侵蚀贡献减少而使得坡面上部侵蚀贡献增加,整体导致坡面侵蚀位置的上移㊂随着降雨强度的增加,各个坡面的S m和C e示踪坡段侵蚀贡献率在逐渐减小,而Y b㊁L a以及E u示踪坡段相应侵蚀贡献率逐渐上升㊂与降雨强度60m m/h相比,90,120m m/h降雨强度下的S m和C e示踪坡段平均侵蚀贡献率分别减少0.72, 0.69倍和1.51,0.75倍;而相应条件下的L a㊁Y b和E u示踪坡段平均侵蚀贡献率分别增加0.69,4.09,6.16倍和0.26,12.57,6.61倍㊂这说明降雨强度增加同样也可使得坡面侵蚀位置往坡上方移动㊂2.4植物篱对坡耕地侵蚀分布的影响降雨下坡面侵蚀产沙主要集中在坡面中间的411水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.C e ㊁L a 和Y b3个示踪区,最下面的S m 示踪区和最上部的E u 示踪区侵蚀量较小(表2)㊂相同降雨强度下,S m 和C e 示踪段侵蚀量均表现为C K>R>P ,L a和E u 示踪段侵蚀量则均表现为R>C K>P ,而坡面条件对Y b 示踪区总侵蚀量的影响则较为复杂㊂Y b 示踪区最大侵蚀量在降雨强度为60,90,120mm /h 时分别出现在P ㊁R 和C K 坡面条件下,而最小侵蚀量则分别出现在R ㊁P 和P 坡面条件下㊂表2 不同降雨强度下3种坡面条件的各示踪坡段总侵蚀量降雨强度/(mm ㊃h -1)侵蚀量/k gC KS mC eL aY bE uRS mC eL aY bE uPS mC eL aY bE u601.505.341.540.370.100.113.332.050.350.420.020.920.660.530.10904.0724.9617.414.783.541.177.9522.7311.614.980.123.663.401.981.181202.1925.2516.6139.898.721.7120.6020.9029.1315.100.093.214.906.152.82平均2.5918.5111.8515.014.121.0010.6315.2213.706.830.082.602.992.891.37降雨下各示踪坡段对坡面总侵蚀量的贡献率存在明显差异(图4)㊂坡面条件对坡地侵蚀的空间分布有显著影响,与C K 坡面条件相比,R 与P 坡面条件下S m 和C e 示踪坡段对总侵蚀量的平均贡献率分别减少77.15%,30.01%和90.38%,28.35%,而Y b㊁L a 和E u 示踪坡段总侵蚀量的平均贡献率分别增加54.34%,12.39%,101.45%和35.39%,40.58%,91.31%,说明植物篱造成坡面下部侵蚀贡献减小而中上部侵蚀贡献增加,坡面侵蚀部位整体上移㊂图4 不同降雨强度下3种坡面条件的 总侵蚀量各示踪坡段贡献率3 讨论降雨强度增加会增加雨滴打击力,也会造成坡面径流量及其侵蚀能量增强,因此随降雨强度的增加,各坡面条件示踪坡段侵蚀速率增加,这与沈海鸥等[20]的研究结果一致㊂坡面总侵蚀量和各示踪坡段侵蚀速率整体上呈现C K>R>P 的趋势,说明植物篱可以显著降低坡面各部位的侵蚀速率,这主要是因为植物篱地上部分拦截泥沙并减缓径流流速降低径流冲刷力,以及地下部分滞留土壤并通过根系加固提高土壤抗蚀性等作用,从整体上抑制细沟侵蚀的发育,改变侵蚀方式,大幅降低侵蚀程度[11,21]㊂降雨前期各坡面条件下坡中部的C e 和L a 示踪坡段侵蚀速率以及贡献率先缓慢增加并在降雨中后期达到峰值㊂这是因为降雨前期雨水在坡面存在汇流过程,坡面径流自上而下汇流,径流的冲刷力以及挟沙能力不断增加,从而导致侵蚀力增加,细沟在此区域开始发育,随后不断下切㊁溯源和沟壁坍塌,造成侵蚀量显著增加[22]㊂而Y b 和E u 示踪坡段侵蚀速率和贡献率在降雨过程中主要保持缓慢增加或稳定的趋势,这主要是因为降雨前期坡面上部承雨面积小,雨滴以及降雨径流对上部坡面的作用小[23],此时坡上部还是以面蚀为主,侵蚀缓慢,到降雨中后期细沟从坡中部溯源侵蚀至Y b ㊁E u 示踪坡段并逐渐发育,造成侵蚀速率和侵蚀贡献率也随之上升㊂3种坡面条件下最下方的S m 示踪坡段侵蚀速率及其贡献率基本保持稳定并数值较小,主要是因为坡面下部径流量和流速降低,径流能量一部分用于搬运泥沙,侵蚀力减弱[23],再者坡上方示踪坡段侵蚀泥沙被径流带至此示踪坡段时覆盖此坡段土壤,对该坡段土壤有一定保护作用㊂而更重要的是植物篱根系部分可以与土壤形成根土复合体,增强土体的抗冲刷性[24],从而大幅度减少此区域的侵蚀㊂另外,该示踪区的面积只有其他示踪区面积的40%也是引起该示踪坡段贡献率远低于其他示踪区的原因之一㊂511第4期 肖海等:香根草植物篱对三峡库区坡耕地侵蚀分布的影响Copyright ©博看网. All Rights Reserved.坡面侵蚀产沙主要集中在坡面中间的C e㊁L a和Y b3个示踪坡段区,最下面的S m示踪区和最上部的E u示踪区侵蚀量较小,说明坡中部是侵蚀最严重的位置,与前人[25-26]研究结果一致,这主要与细沟侵蚀的发生特征有关,降雨过程中细沟主要集中在此区域㊂与C K坡面条件相比,植物篱(R和P坡面条件)造成坡面下部(S m和C e示踪坡段)侵蚀量及其贡献减小而中上部(L a和Y b示踪段)侵蚀量及其贡献增加,并显著增加坡顶E u示踪段对坡面总侵蚀量的贡献率㊂植物篱地上部分减小降雨动能和坡面径流流速及其地下根系加固下部土体提高其抗蚀性,并改善土壤理化性质[10],造成S m示踪坡段侵蚀量及其贡献率减小㊂而C e示踪坡段侵蚀量和贡献率减小一方面是因为植物篱拦截于坡面上并形成大面积的回水区,降低了此区域坡面径流流速及其侵蚀能量,从而减小了坡面侵蚀量;另一方面,则是由于植物篱拦截大量侵蚀泥沙,试验中观察发现大量泥沙淤积在此区域,所淤积的泥沙覆盖在坡面土壤上方,阻止其下方土壤进一步侵蚀㊂L a和Y b示踪坡段侵蚀量和贡献率增加的原因则与植物篱影响坡面细沟分布有关㊂在C K坡面条件下,坡面细沟从S m区开始发育,随后逐渐向上溯源发育,而R和P坡面条件下,坡面细沟无法从S m示踪区发育,大多是从C e示踪段开始发育,随后在L a和Y b这2个示踪坡段快速发育㊂而位于坡顶E u示踪坡段侵蚀贡献率始终处于较低的水平,主要是由于坡上部承雨量较小,汇水面积有限,坡面径流量少,且细沟发育不明显,侵蚀方式还是以片蚀为主㊂值得注意的是,P坡面条件下在大降雨强度(120mm/h)时坡面L a和Y b示踪区侵蚀量相对较大,因此,可以适当减少间距以进一步发挥植物篱水土保持作用㊂4结论(1)各示踪段侵蚀速率随降雨强度增加而增加,但整体上呈现C K>R>P的趋势,植物篱可以显著降低坡面各部位的侵蚀速率㊂R和P坡面条件下各示踪段侵蚀速率相比C K坡面条件下分别减少7.33%~71.79%和95.00%~99.71%㊂(2)随着降雨强度的增加,S m和C e坡段侵蚀贡献率减少而L a㊁Y b和E u示踪坡段增加㊂植物篱对各示踪坡段侵蚀贡献率有显著影响,R和P坡面条件下的S m和C e坡段平均侵蚀贡献率相比C K坡面分别减少82.77%,93.49%和22.44%,21.75%㊂相应条件下的L a㊁Y b和E u示踪坡段平均侵蚀贡献率分别增加72.80%, 62.04%和14.32%,38.21%以及98.56%,80.84%㊂(3)各示踪段侵蚀量随着降雨强度增加而增加,降雨强度能够有效增加坡面不同部位侵蚀量㊂坡面侵蚀产沙主要集中在坡面中间的C e㊁L a和Y b3个示踪区㊂与C K坡面条件相比,R㊁P坡面条件总侵蚀量的S m和C e示踪坡段平均贡献率分别减少77.15%, 30.01%和90.38%,28.35%;而Y b㊁L a和E u示踪坡段平均贡献率分别增加54.3%,35.4%和12.4%,40.6%以及101.4%,91.3%,植物篱造成坡面下部侵蚀贡献减小而中上部侵蚀贡献增加,坡面侵蚀部位整体上移,对坡地侵蚀的空间分布有显著影响㊂参考文献:[1]符素华,张志兰,蒋光毅,等.三峡库区水土流失综合治理优先小流域识别方法[J].水土保持学报,2020,34(3): 79-83,197.[2]蒋光毅,黄嵩,郭宏忠.三峡库区水土流失综合治理现状与展望[J].中国水土保持,2021,473(8):27-29. [3]黄小芳,丁树文,柯慧燕,等.三峡库区植物篱模式对土壤理化性质和可蚀性的影响[J].水土保持学报,2021,35(3):9-15,22.[4]吴倩云.R E E s示踪技术在土壤侵蚀研究中的应用[J].安徽农业科学,2017,45(32):124-126,155.[5]张风宝,杨明义,王光谦.7B e示踪土壤侵蚀研究现状及存在问题探讨[J].核技术,2009,32(8):596-600. [6]于悦,崔红佳.近30年来磁性示踪技术应用于土壤侵蚀领域的文献计量分析[J].土壤通报,2022,53(3):747-756. [7]汤振权,刘刚,许文年.稀土元素示踪技术及其在土壤侵蚀研究中的应用[J].中国稀土学报,2011,29(5):515-522. [8]吴文枭,倪世民,王军光.稀土元素示踪法探究坡面侵蚀进展与热点:基于C i t e S p a c e计量分析[J].亚热带水土保持,2021,33(1):1-6.[9] Z h e n g HJ,L iH R,M oM H,e t a l.Q u a n t i f i e d b e n e f i t so f c u l t i v a t i n g d a y-l i l y(H e m e r o c a l l i s c i t r i n a)h e d g e r o w so v e rm u l t i p l e y e a r so ns l o p e dr e d-s o i l f a r m l a n d,s o u t h-e r nC h i n a[J].J o u r n a lo fS o i lS c i e n c ea n dP l a n tN u t r i-t i o n,2021,21(1):69-80.[10]刘枭宏,李铁,谌芸,等.香根草植物篱带宽对紫色土坡地产流产沙的影响[J].水土保持学报,2019,33(4):93-101.[11]郭萍,夏振尧,高峰,等.香根草植物篱对三峡库区坡地紫色土侵蚀的影响[J].农业工程学报,2021,37(19):105-112.[12]张沛,严力蛟,樊吉,等.不同草篱种植模式对土壤侵蚀的控制效应[J].生态与农村环境学报,2011,27(3):29-34.[13]邬岳阳,严力蛟,樊吉,等.植物篱对红壤坡耕地的水土保持效应及其机制研究[J].生态与农村环境学报,2012,28(6):609-615.[14]李秋艳,蔡强国,方海燕,等.长江上游紫色土地区不同611水土保持学报第37卷Copyright©博看网. All Rights Reserved.坡度坡耕地水保措施的适宜性分析[J].资源科学,2009,31(12):2157-2163.[15]罗先启,葛修润.滑坡模型试验理论与实践[M].北京:水利电力出版社,2008.[16]许峰,蔡强国,吴淑安.等高植物篱在南方湿润山区坡地的应用:以三峡库区紫色土坡地为例[J].山地学报,1999,17(3):193-199.[17]赵娅君,吴发启,徐宁,等.不同雨强下各生育期玉米坡耕地的侵蚀产沙研究[J].水土保持通报,2020,40(6):23-28,35.[18] L i uPL,T i a n JL,Z h o uP H,e t a l.S t a b l e r a r e e a r t he l e m e n t t r a c e r st oe v a l u a t es o i le r o s i o n[J].S o i la n dT i l l a g eR e s e a r c h,2004,76(2):147-155.[19] Z h a n g X C,L i uG,Z h e n g FL.As i m p l ee n r i c h m e n tc o r r e c t i o nf a c t o rf o ri m p r o v i n g e r o s i o ne s t i m a t i o nb yr a r e e a r t ho x i d e t r a c e r s[J].V a d o s eZ o n e J o u r n a l,2017,16(12):1-10.[20]沈海鸥,郑粉莉,温磊磊,等.降雨强度和坡度对细沟形态特征的综合影响[J].农业机械学报,2015,46(7):162-170.[21]贾莲莲,刘雅丽,朱冰冰,等.不同草带空间分布对坡面细沟侵蚀调控机制[J].水土保持学报,2021,35(1):145-148,153.[22]龙琪,韩剑桥,何育聪,等.黄土坡面细沟侵蚀强度的空间分布及形态分异特征[J].水土保持学报,2022,36(1):1-7.[23]沈海鸥,郑粉莉,温磊磊,等.黄土坡面细沟侵蚀形态试验[J].生态学报,2014,34(19):5514-5521. [24]谌芸,何丙辉,练彩霞,等.三峡库区陡坡根-土复合体抗冲性能[J].生态学报,2016,36(16):5173-5181. [25]杨维鸽,郑粉莉,王占礼,等.地形对黑土区典型坡面侵蚀 沉积空间分布特征的影响[J].土壤学报,2016,53(3):572-581.[26]王全辉,胡国庆,董元杰,等.磁性示踪条件下坡面土壤侵蚀产流㊁产沙及侵蚀空间分异特征[J].水土保持学报,2012,26(2):21-23,28.(上接第109页)[20]朱晓锋,陈洪松,付智勇,等.喀斯特灌丛坡地土壤-表层岩溶带产流及氮素流失特征[J].应用生态学报,2017,28(7):2197-2206.[21]席沁.典型栗钙土区工程造林地土壤钙积次生化及适宜造林技术探究[D].北京:北京林业大学,2019. [22]陈晓安,蔡强国,张利超,等.黄土丘陵沟壑区坡面土壤侵蚀的临界坡度[J].山地学报,2010,28(4):415-421.[23]王光火,朱祖祥.p H对土壤吸持磷酸根的影响及其原因[J].土壤学报,1991,28(1):1-6.[24]王建中,刘凌.坡面氮㊁磷流失特征分析及预测[J].河海大学学报(自然科学版),2007,35(4):359-363. [25] L u oCY,G a oY,Z h uB,e t a l.S p r i n k l e r-b a s e d r a i n f a l ls i m u l a t i o ne x p e r i m e n t st oa s s e s sn i t r o g e na n d p h o s-p h o r u s l o s s e s f r o ma h i l l s l o p e c r o p l a n d o f p u r p l e s o i l i nC h i n a[J].S u s t a i n a b i l i t y o fW a t e rQ u a l i t y a n dE c o l o g y,2013,1/2:40-47.[26] W uL,Q i a oSS,P e n g M L,e t a l.C o u p l i n g l o s s c h a r-a c t e r i s t i c so fr u n o f f-s e d i m e n t-a d s o rb e d a n d d i s s o l v e dn i t r o g e na n d p h o s p h o r u so nb a r e l o e s ss l o p e[J].E n v i-r o n m e n t a lS c i e n c e a n d P o l l u t i o n R e s e a r c h,2018,25(14):14018-14031.[27] V a e z iA R,A b b a s iM,K e e s s t r aS,e t a l.A s s e s s m e n to f s o i l p a r t i c l ee r o d i b i l i t y a n ds e d i m e n t t r a p p i n g u s i n gc h e c kd a m s i ns m a l l se m i-a r i dc a t c h m e n t s[J].C a t e n a,2017,157:227-240.[28] H eZG,W e n g H X,W uT,e t a l.I m p a c t o fm o v i n gr a i n f a l l e v e n t s o nh i l l s l o p e p o l l u t a n t t r a n s p o r t[J].E n v i-r o n m e n t a l E a r t hS c i e n c e s,2015,74(7):5989-5999.[29]左继超,郑海金,奚同行,等.自然降雨条件下红壤坡地磷素随径流垂向分层输出特征[J].环境科学,2017,38(10):4178-4186.[30]陈晓安,杨洁,郑太辉,等.赣北第四纪红壤坡耕地水土及氮磷流失特征[J].农业工程学报,2015,31(17):162-167.[31] C u i ZL,C h e nXP,Z h a n g FS.C u r r e n t n i t r o g e nm a n a g e-m e n t s t a t u sa n d m e a s u r e s t o i m p r o v e t h e i n t e n s i v ew h e a t-m a i z e s y s t e mi nC h i n a[J].A m b i o,2010,39:376-384.711第4期肖海等:香根草植物篱对三峡库区坡耕地侵蚀分布的影响Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
三峡水库消落区生态环境保护与调控对策研究
文章编号:100428227(2006)0420495207三峡水库消落区生态环境保护与调控对策研究范小华,谢德体,魏朝富(西南大学资源环境学院重庆数字农业重点实验室,重庆400716)摘 要:三峡水库建成后,由于水库调度引起库水位周期性的涨落,在库区两岸形成周期性变化的水陆交错区域即消落区。
消落区是水、陆生态系统的交错地带,具有生态脆弱性、变化周期性和人类活动频繁性等特点。
随着三峡工程逐步投入使用,人类活动对消落区的影响也逐渐增加,并且消落区自身存在生态脆弱性,如果不采取有效措施,它将影响三峡工程的正常运行和整个库区的可持续发展。
因此,针对消落区的水、土环境变化特点,分析了消落区土壤与水环境的相互影响,提出了利用生物缓冲带、复合生态、坡地农业、流域生态学、人工湿地及生态河堤等技术来对消落区生态环境进行保护与调控的措施。
关键词:三峡库区;消落区;生态环境;保护措施文献标识码:A 消落区是指因水位周期性变动而形成的一段特殊区域,是水、陆生态系统的交错地带,对水、陆生态系统具有双重影响,特别是对水生态系统的影响较为突出,人类活动对河流的影响如农业面源污染、土地利用变化等主要是通过消落区这一生态界面发挥作用的,它是河流生态修复的瓶颈和关键,因此,加强对消落区的研究是改善河流或湖泊水体质量的重要保证。
对于自然或人为因素引起水库周期性波动形成的区域,国内习惯称消落区、消落带、涨落带或消涨带等,国外所称的Riparian Zone(河岸带)与国内所称的消落区相近,从研究内容上看,国外河岸带研究集中在4个方面:①河岸带对N、P及农药的净化机理研究。
认为N的净化机理主要是通过N矿化、硝化作用、反硝化、植物吸收、N固定、氨挥发等方式来实现的;P的净化机理则是通过土壤和沉淀物吸附、植物吸收、微生物吸收、泥炭吸附[1～3]实现。
②河岸缓冲带研究。
提出坡度是决定缓冲带过滤效率的最重要变量[4],认为坡度越大,地表水流速越大,流经缓冲区的时间越短,因而拦截地表径流中沉积物和养分的效率就越低。
三峡库区消落带的土壤侵蚀特征分析
波浪形成及浪蚀岸坡
波浪侵蚀发生时期
波浪侵蚀贯穿三峡水库整个水位涨落周期，在不同水位的水陆交界面广泛分 布。在水位线附近坡面均有程度不等的波浪侵蚀发生，尤其发生在土质消落 带的陡坡、滩坡和平缓旱地的坡面上。 此外，在有上覆薄土层的峭壁消落 带，上覆薄土层很快被涌浪剥蚀掉，此后波浪侵蚀作用趋于减小。而在平坝 或台阶地（水田、旱田、或台地），波浪侵蚀仅发生在田坎部位。
在岸坡重力、地下水外渗及自身组成的裂缝等结构面的组合作用下，发 生条带状或窝状的座落、倾倒型的垂直移动。
塌陷型：在自重力和地下水静、动水压的作用下，岸坡土体因下伏空洞
或局部凹陷而引起周围土体由四周向中心塌陷的一种破坏形式，这种形式 在长江中下游干流河段出现的几率很小，一般在灰岩存在的河段有分布。
重力侵蚀发生时期
降雨侵蚀
由于三峡库区消落带地势陡峭和水库调蓄运行及自然条件等原因，水库边 缘植被往往容易遭受破坏，植被的消失使土壤有机质迅速分解而缺乏补给， 良好的土壤结构即遭破坏，抗蚀性能减弱，在降雨和坡面水流作用下，极 易发生土壤侵蚀。
降雨侵蚀发生时期
降雨径流侵蚀主要发生在消 落带成陆初期，此时正处于 水热资源丰富的夏秋季节， 消落带植被由于淹水消亡而 不能及时恢复，加之涌浪侵 蚀对土壤结构的破坏，在降 雨和坡面径流的作用下，极 易发生土壤侵蚀，但随着消 落带自然植被的逐渐恢复， 地表覆被增加，降雨径流侵 蚀的作用越来越弱。
图1 三峡库区土壤侵蚀强度空间分布
四、消落带土壤侵蚀因子分析
消落带土壤侵蚀产生的原因复杂多样，内因主要有岸坡形态、物质组成、地质 构造等区域自然条件因素，外因主要有降雨、水位涨落、波浪、重力和人类活 动等因素。
1. 气候特征
消落带具有河谷气候的特点，是库区年热量条件最好的区域。在成陆期间， 消落带具有典型的亚热带气候特征：光照强，热量多，雨水足。 消落带成陆以后，在暴雨和高温的作用下，岩土体含水量发生饱和－不饱和 －饱和的快速变化，其内部应力及理化特性发生明显改变，凝聚力和抗剪力 大幅度下降，加之地表植被因为周期性淹没被反复破坏，生态功能大幅度下 降，成陆初期不易恢复，更容易遭受降雨溅蚀和径流冲刷。
长期水淹条件下香根草、菖蒲和空心莲子草的存活及生长响应
生
态
学
报
ＡＣＴＡ ＥＣＯＬＯＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖ０１．２８，Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．．２００８
长期水淹条件下香根草（Ｖｅｔｉｖｅｒｉａ ｚｉｚａｎｉｏｉｄｅｓ）、菖蒲 （Ａｃｏｒｕｓ ｃａｌａｍｕｓ）和空心莲子草（Ａｌｔｅｒｎａｎｔｈｅｒａ
王海锋，曾 波。，乔普，李 娅，罗芳丽，叶小齐
ｏｆ ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ Ａ． ｃａｌａｍｕｓ ｐｌａｎｔｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｍｅｒｇｅｎｃｅ，ｂｕｔ ｉｔ Ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｌａｎｔｓ， ｔｈｅ ｂｅｌｏｗｇｒｏｕｎｄ ｂｉｏｍａｓｓ ｏｆ Ａ．ｃ口ｌａｍｕｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｍｅｒｇｅｎｃｅ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｒｏｏｔ／ｓｈｏｏｔ ｒａｔｉｏ Ｗａｓ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｅ ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ ｂｉｏｍａｓｓ ｏｆ Ａ．ｐｈｉｌｏｘｅｒｏｉｄｅｓ ｄｉｄ ｎｏｔ ｃｈａｎｇｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｗｈｅｎ ｉｔ Ｗａｓ ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ ｉｎ ｗａｔｅｒ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｂｅｌｏｗｇｒｏｕｎｄ ｂｉｏｍａｓｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｇｒｅａｔｌｙ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｂｍｅｒｇｅｎｃｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｏｔ／ｓｈｏｏｔ ｒａｔｉｏ Ｗａｓ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅｓｅ ｔｈｒｅｅ ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ｗｅｒｅ ｓｕｂｍｅｒｇｅｎｃｅ－ｔｏｌｅｒａｎｔ ａｎｄ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｒｉｐａｒｉａｎ ｖｅｇｅｔａｔｉｎｇ ｏｆ ｗａｔｅｒ－ｌｅｖｅｌ－ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｚｏｎｅ ｉｎ Ｔｈｒｅｅ Ｇｏｒｇｅ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｏｕｒ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｌｓｏ ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｒｖｉｖａｌ ａｎｄ ｔｈｕｓ ｔｏｌｅｒａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｔｈｒｅｅ ｓｐｅｃｉｅｓ ｔｏ ｓｕｂｍｅｒｇｅｎｃｅ Ｗａｓ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅｉｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｇｒｏｗｔｈ．Ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｇｒｏｗｔｈ ｍａｙ ｈａｖｅ ｃｏｎｓｕｍｅｄ ｍｏｒｅ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ
重庆三峡 库 区消 落 带湿 地 的保 护 与利 用
重庆三峡库区消落带湿地的保护与利用摘要摘要 三峡库区消落带湿地具有特殊的生态功能，对其进行有效的保护和利用具有重要意义。
本文阐述了有效保护重庆三峡库区消落带湿地的方法，并讨论了科学合理利用消落带湿地的方式，为使三峡库区消落带湿地更好地造福库区人民进行了粗浅的理论探讨。
关键词关键词 三峡库区 消落带湿地 保护 利用三峡工程的竣工后，在重庆范围内将形成1000多平方公里的狭长水库。
由于防洪和发电的需要，在库区两岸，145-175米的涨落区内，形成与天然河流涨落季节相反、涨落幅度达30米、面积达300多平方公里的消落带湿地。
重庆三峡库区消落带湿地的保护与利用，将影响长江三峡水库的长期稳定运行和长江中游的生态安全，正成为各方面关注的焦点。
1 1 重庆三峡库区消落带湿地概况重庆三峡库区消落带湿地概况重庆三峡库区消落带湿地概况三峡库区80%以上在重庆境内，乌江、嘉陵江为库区内南北两大支流，流域面积大于100平方公里的河流有200多条。
重庆三峡库区消落带湿地位于海拔145-175m 的三峡水库两岸，地处青藏高原与长江中下游平原的过渡地带，地形走势由西向东逐步升高，从南北向长江河谷倾斜，山脉起伏连绵，河流纵横交织，高山峡谷交错，河叉浅滩密布，岛屿、半岛众多。
重庆三峡库区消落带湿地属于亚热带温湿气候区，具有冬暖夏热、四季分明、无霜期长、日照充足、降雨丰沛等气候特征。
春季常出现低温阴雨及寒潮；夏季长，气温高，降水多而集中，常有暴雨，间有洪涝，且多伏旱；秋季气温下降快，常阴雨连绵；冬季短，气候温和而少霜雨雪。
库区消落带湿地水平地带植被类型以常绿阔叶林为主。
由于地域辽阔，相对高差大，因而境内植物资源丰富，组成复杂，植被类型呈垂直带结构，野生动植物种类繁多。
2 2 重庆三峡库区消落带湿地的生态功能重庆三峡库区消落带湿地的生态功能重庆三峡库区消落带湿地的生态功能2.1 蓄洪、泄水、输水功能重庆三峡水库消落带是三峡水库蓄洪、泄水调度运行所形成的水位消涨区域，亦是我国中线南水北调工程重要的补水输移区。
香根草应用研究现状及前景分析.
利用香根草较强的耐淹性和抗逆性特点,结合土石方工程和三维网覆盖,将香根草种在北江两岸的边坡上,取得了较好的成效。敖惠修等[13]
在广东高速公路上用香根草护坡,对滑坡、崩塌起到了重要的防护作用。
冯子元等[14-15]
通过香根草在龙滩电站、百色水利枢纽工程河岸防护上的应用表明,利用香根草的特殊性能配合其他相应植物,采用正确的种植方式和专业养护,可以有效地解决高陡边坡、河岸填方固堤、石质边坡的风化、冲蚀以及洪水的冲刷和回拉等问题,可显著提高堤岸的密实度、增加河堤的局部稳定性和整体性,并有助于边坡原始植被的恢复,减少工程措施后期的2次绿化投资,具有明显的生态环
通过Pb富集植物品种的筛选研究表明,香根草是植株体内含Pb量大于500m g /kg,且能正常生长的6种植物之一,是修复重金属污染土壤的首选植物之一。田胜尼等[32]
境效益和景观价值。刘金根等[16]
在3l2国道边坡上的试验表明,在公路边坡上应用香根草可以有效地防治坡面水土流失,固定表层土壤,而且随时间推移防止土壤流失的效果越来越明显,固土护坡效果
较成功。黄波等[17]
应用香根草等高植物篱技术治理与稳固昆明九乡喀斯特(岩溶地区石漠化病害边坡,试验结果表明,与周边30m范围内发生大量山体滑坡的边坡相对照,香根草明显发挥了防止侵蚀、稳定边坡的作用,且大大改善和恢复了喀斯特石漠化病害边坡的生态环境,突破了土石方工程方法单一、造价高、景观差且阻断该区域植被系统形成的
。贵州用香根草保护长江水系的河道、坡地和农田。
1 1 2工程应用香根草根系发达,一般为2~5m,在其向下伸长的同时相互交错形成网状根,国外研究表明,香根草根系的抗拉强度平均值为75~85M Pa ,相当于热扎低碳钢极限强度的1/6
三峡水库消落区模拟水淹对4种草本植物生长的影响
ＱＩ ｎ — ｎ ．Ｌ Ｕ Ｙｕ — ｎ Ｉ ｈ ｎ ｕ Ｎ Ｈｏ ｇｗｅ Ｉ ｎｆ ｇ ，ＬＵ Ｚ ｅ ｇｘ ｅ 。 ｅ
Ｌ Ｕ Ｒ ｎ ｈ ａ ．ＨＵ Ｌ ａ Ｉ ｅ —ｕ ｉｎ ．Ｗ ＡＮ Ｃ ｅ ｇｙ ｎ ，Ｗ Ａ ｈ ｎ —ａ ＮＧ Ｊｎ ’ ｉｇ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｏ ｒ ｂｅ ｔ ｅ ｅｅｔ ｒｖ ａ ｔ ｆ ｃｓｏ ｄｆ ｒｎ ｄ ｐｈ ｕ ｍ ｒｅ ｒａ ｅ ｔ ｏ ｒ ｔ ａ ｄ ｒ—ｒｗｈ ｏ ４ ｓｅ ｉ ｆ ｓ ｃ ： ｕ ｊｃ ｖ ｓｗ ｒ ｏ ｅ ｅ ｌ ｈ ｅ ｅｔ ｆ ｉｅｅ ｔ ｅ ｔｓｓｂ ｅｇｄ ｔ ｔ ｎｓ ｎ ｇ ｗ ｈ ｎ ｅｇｏ ｔ ｆ ｐ ｃ ｓｏ ｒ ｏ ｉ ｅ ｆ ｆ ｅｍ ｏ ｅ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ｔａ：１ ｈｅｓｉ ｐ ｙｉａ ｐｏ ｅｔ ｓｏ ｅｖｒ ｉ ｎ ｉｅ ｉ ｔｅｔ ｔ ｌｔ ａｅｂ ｔ ｒｔ ｎ ｔ ｓ ｅ ｈ ｔ ）ｔ ｏｌ ｈ ｓ ｌ ｒｐｒｅ ｆＶｔ ｅ ａｚ ａ ｉ ｄｓ ｎ ｈ ｓ ｐｏ ｒ ｅｔ ａ ｏｅｉ ｔ ｃ ｉ ｉ ｉ ｚ ｏ ｅ ｓ ｅ ｈ ｈ ｎｈ
王轶 浩 ， 耿养会 ， 彬 ， 秀 ， 名照 李 彭 谭
（ 重庆市林业科学研究院 ， 重庆 ４０３ ） ０ ０ ６
摘
要： 三峡库 区消落带水土流失是制约库 区可持续发展 的重要 生态 问题 ， 通过 试验 小区对库 区消 落带香根草 水
土保持效应进行研 究， 结果表 明 ：） １ 栽植有香根草 的试验小 区土壤物理性 质要 好 于裸 地 ， ２ａ生香根 草试验 小区 而
ｓ ｉ ｌ ｓ ｅ ｒ ａ ｌ ｅ ｌ ｅｗｉ ｈ ｎ ｒ ａ ｅ ｏ ｅ ｅ ａｉｎ ｃ ｖ ｒ ｇ ．３ ｏｌ ｏ ｓ ｒ ｍａ ｋ ｂ ｙ ｄ ｃｉ ｔ ｔ ｅ ｉ ｃｅ ｓ ｆ ｇ ｔｔ ｏ ｅ ａ ｅ 、Ｔ ｅ ｓ ｉ ｌ ｓ ｍｏ ｎ ｈ ｃ ｌ ｎ ｈ ｖ ｏ ｈ ｏｌ ｏ ｓａ ｕ ｔ ｉｈ ｉ ｆ — ｗ ｓｉ ｔ ｔｄ ａ ｄ ｄ ｐ ｓｔ ｄ ｂ ｗ — ｅ ｒｏ ｄ Ｖ ｔ ｅｉ ｉ ｎ ｏｄ ｓ ｉ ． ９ ６ ｔｎ ．４） Ｖ ｔ ｅ ｉ ｌａ ｉｉ ｅ ａ ｒ ｅ ｎ ｅ ｏ ｉ ｙ ｔ ｏ ｙ ａ — ｌ ｅ ｖ ｒ ｚ ａ ｉｉｅ ｓ ０ １ ８ ｏ ｓ ａ ｅ ｉ ａ ｚ ｅｉ ｒ ｚ ｎｏ ｄ ｓ ｈ ｓ ａ ｖ ａ ｚ
ｂ ｒ ｅ ｔｐ ｏ ． ｅ ｗａｅ ｏ ｓ ｒ ａｉｎ ｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ｈ ｅ ｔｐｏ ｆｔ ． ｅ ｒｏ ｄ Ｖ ￡ ｒａ ｚｚ ｉｉ ｅ Ｓｂ ｔ ｒ ａ ｅ ｔ ｓ ｌｔ Ｔｈ ｔｒｃ ｎ ｅ ｔｏ ｕ ｃ ｏ ｆｔ ｅ ｔ ｓ ｌｔｏ ｗｏ ｙ ａ — ｌ ｅ幻ｅｉ ｉａｎｏ ｄ ｓ ｉ ｅｔ ｖ ｉ ｅ
第 ３ 卷 第 ２期 １ ２１ ０ ０年 ４月
四 川 林 业 科 技
Ｊｕ ｎｌｏ ｉｈ ａ ｏｅｔｙＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒａ ｆＳｃ ｕ ｎ Ｆ ｒｓｒ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ
Ｖｏ ． １ ３１． Ｎｏ ２ ． Ａｐ ．， ２ ０ ｒ ０１
三峡 库 区消 落 带 香 根 草水 土保 持 功 能研 究 木
ｔ ａ ｈ ｔｏ ｅ ｔ ｓ ｐ ｏ ｆ ｎ — ｅ ｒｏ ｄ Ｖ ｔ ｅ ｉ ｉ ｎ ｏｄ ｓ ２ Ｔ ｅ ｅ ｉ ａ ｓ ｒ ｕ ｏ ｎ ｔｒｌ Ｓ ｎ ｈ ｎ ｔ ａ ｆｔ ｅ ｔ ｌ ｔ ｅ ｙ ａ — ｌ ｅｉ ｒ ｚ ａ ｉ ｉｅ ． 、 ｈ ｒ Ｓ ｅ ｉ ｓ ｓ ｆ ａ ｄ ｗａｅ Ｏ Ｓ ｉ ｈ ｏ ｏ ｖ ａ ｚ ｏ ｔ
＋ ５ ８ ｘ一 ． ３ ４方 程 拟 合 。 ２ ． ５ ３ １４
关键词 ： 三峡库 区； 消落 带； 香根 草 ； 土保持 水
中 图 分 类 号 ：１７ ｓ５ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０３—５ ０ （００）２— ０ ８— ４ １０ ５８２ １ ０ ０６ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｓ ｏ ｈ ｎ ｔｏ ｆ Ｓ ｉ ａ ｄ Ｗ ａ ｅ ｎ ｅ ｖ ｔ０ ｆ ｓ ａ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ Ｆｕ ｃ ｉ ｎ ｏ ｏ ｌ ｎ ｔ ｒ ＣＯ ｓ ｒ ａ ｉ ｎ ０
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｓ ｉ ａ ｔｒｌ ｓ ｆｔ ｅ ｈ ｄ ｏ ｆ ｔ ａ ｉｎ ｂｅｔｉ ｎ ｉ ｏ ｔ ｎ ｃ ｌ ｇｃ ｌｐｒ ｂ ｅ ｏ ｅ ｔｉ ｔ ｇ ｓｒ ｃ ： ｏｌ ｎｄ ｗａ ｅ ｏ ｓ ｏ ｙ ｒ — ｕｃｕ ｔ ｌ ｓａ ｍｐ ｒａ ｔｅ ｏｏ ｉａ ｏ ｌｍ ｆｒ ｓｒｃ ｉ ｈ ｌ ｏ ｎ ｔ ｅ ｓ ｓａｎ ｂ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｔ ｅＴｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｒ ｏｒＡｒ ａ Ｓ ｕ ｉｓｗｅ ｅ ｍａ ｆｔ ｅ ｆ ｎ ｔ ｎ ｏ ｏｌ ｈ ｕ ｔｉ ａ ｌ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｉ ｒ ｅ Ｇｏ ｇ ｓＲｅ ｅ ｖ ｉ ｅ ． ｔ ｄ ｅ ｒ ｄｅｏ ｈ ｕ ｃ ｉ ｆｓ ｉ ｈ ｏ ａ ｄ ｗａ ｅ ｏ ｓ ｒ ａ ｉｎ ｏ ｅｉｅ ｉ ｉａ ｉ ｉｅ ｒ ｕ ｈ ｔ ｅ ｍｅ ｏ ｆ ｔｓ ｏ ｓ ｈｅ ｒ ｓ ｌｓ ｈ ｖ ｈ ｗｎ ｎ ｔｒｃ ｎ ｅ ｖ ｔ ｆ Ｖ ｔ ｒａ ｚｚ ｎ ｏｄ ｓ ｔ ｏ ｇ ｈ ｔ ｄ ｏ ｅ ｔｐｌｔ．Ｔ ｅ ｕ ｔ ａ ｅ ｓ ｏ ｏ ｖ ｈ ｈ
Ｗ ＡＮＧ — ａ ＧＥＮＧ ｎ — ｕ Ｌ ｎ ＰＥＮＧ ｕ ＴＡＮ ｉ ｇ ｚ ａ Ｙｉｈ ｏ ｒａ ｇ ｈ ｉ ＩＢｉ Ｘｉ Ｍ ｎ —ｈ ｏ
（ ｈ ｎｑｎ ｃｄｍｙｏ ｏ ｔ ， ｈｎｑｎ Ｆ ｒ
ｔ ｅ ｂ ｒ ｅ ｔｐ ｏ ． ｅ ｓ ｉ ｏ ｓ ａ ｏ ｎ ｅ ｃ ｅ ３ ３ ｔｎｓ Ｔｈ ｅ ｔ ｆｓ ｉ ｅ ｓｏ ｎｄ ｔ ｅ ａ ｕ ｔｏ ｌ ａ ｅ ｔ ｓ ｌｔ Ｔｈ ｏｌｌｓ ｍ ｕ ｔｒ ａ ｈ ｓ０． ３８ ｏ ． ｅ ｄ ｐ ｏ ｏ ｌ ｒ ｉｎ ａ ｈ ｍｏ ｎ ｆ １ ｈ ｏ
Ｖｅｉ ｅ ｉ ｉａ ｉ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ Ｈｙ ｏ ｆｕ ｔ ａ ｉ ｎ Ｂｅ ｔｏ ｈ ｔ ｒａ ｚｚ ｎ ｏ ｄ ｓ ｉ ｈ ｄｒ － ｃ ｕ ｔｏ ｌ ｆｔ ｅ ｖ ｌ Ｔｈｒ ｅ Ｇ ｏ ｇ ｓ Ｒｅ ｅ ｖ ｉ ｅ ｅ ｒ ｅ ｓ ｒ ｏ ｒ Ａｒ ａ
的土壤涵养水 源功 能要好 于 １ａ生香根草 ； ） 地存在 严重的水 土流失 ， ２裸 土壤 流失量 为 ０ ３ ８ ， 着植被 覆盖 的 ．３ ３ｔ随
增加 ， 土壤侵蚀深度和 土壤侵蚀量 都有显著的下降 ；） ３ ２ａ生香根草过 滤、 沉积 土壤 流失 量 ０ １ ８ ； ） ．９ ６ｔ４ 香根草具有 较强的 固土能 力， 生单株香根草 固土量 为 ３ １ ｇ 其 固土量 与地 下生物量 关 系可 用 Ｙ（ ２ａ ．２ｋ ， 固土量 ）＝一２ ．３ ｘ ３ １９