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黄土丘陵区人工移植生物结皮集雨面的集雨效率及其抗侵蚀破损能力
1
作者 陈钧儒 江子昊 +1 位作者 肖波 窦韦强 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期29-36,共8页
[目的]为探讨黄土丘陵区不同类型人工生物结皮集雨面的集雨效果及抗侵蚀破损能力。[方法]以人工移植培养的藻类和藓类生物结皮为研究对象,以裸土为对照,分别对其进行野外模拟降雨和抗侵蚀试验(坡面冲刷、土壤静水崩解和单雨滴溅蚀试验)... [目的]为探讨黄土丘陵区不同类型人工生物结皮集雨面的集雨效果及抗侵蚀破损能力。[方法]以人工移植培养的藻类和藓类生物结皮为研究对象,以裸土为对照,分别对其进行野外模拟降雨和抗侵蚀试验(坡面冲刷、土壤静水崩解和单雨滴溅蚀试验),分析不同类型集雨面的集雨效率与土壤抗冲系数、土壤崩解速率和溅蚀量等抗侵蚀能力指标的差异。[结果](1)生物结皮集雨面显著提高集雨效率。当雨强为100 mm/h时,相较于裸土,生物结皮集雨面的集雨效率显著提高33.3%(F=300.12,p<0.001)。(2)生物结皮显著降低产沙量并提高抗冲系数。与裸土相比,藻结皮和藓结皮的产沙量分别减少178.8%和364.6%,藓结皮和藻结皮的最大抗冲系数分别是裸土的4.6,2.8倍。(3)生物结皮显著降低土壤崩解速率和最大崩解率,且不同生物结皮类型差异显著。与裸土(6.46 g/min)相比,藻结皮和藓结皮的土壤崩解速率分别降低35.0%和60.2%;生物结皮平均最大崩解率较裸土降低23.8%。(4)生物结皮显著提高临界击穿雨滴动能并降低土壤溅蚀量。藓结皮和藻结皮的临界击穿雨滴动能分别是裸土(0.5 J)的3.9,21.9倍。同时,生物结皮较裸土(0.156 g)的单雨滴溅蚀量平均减少75.3%。[结论]人工移植培养的生物结皮集雨面显著提高集雨效率和表层土壤的抗侵蚀能力,对旱区集雨措施的可持续利用和水土保持方面具有重要意义。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 集雨造林 水土保持 生态恢复 土壤侵蚀
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生物结皮发育对风沙土盐基离子释放和矿物风化的影响 被引量：4
2
作者 曹尤淞 肖波 +2 位作者 江子昊 李胜龙 孙福海 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期77-85,共9页
为探明生物结皮发育对风沙土盐基离子释放和矿物风化的影响,以进一步明确生物结皮的风化成土作用。以典型风沙土上发育的生物结皮为对象,通过模拟淋溶试验比较不同类型生物结皮(藻结皮、藻—藓混生结皮和藓结皮)覆盖土壤的盐基离子释放... 为探明生物结皮发育对风沙土盐基离子释放和矿物风化的影响,以进一步明确生物结皮的风化成土作用。以典型风沙土上发育的生物结皮为对象,通过模拟淋溶试验比较不同类型生物结皮(藻结皮、藻—藓混生结皮和藓结皮)覆盖土壤的盐基离子释放规律,探究盐基离子释放量随淋溶液pH的变化趋势,以及量化生物结皮覆盖土壤的矿物风化速率。结果表明:矿物风化反应阶段不同种类盐基离子的淋出量均较为平缓,生物结皮覆盖土壤的各盐基离子总淋出量表现为Ca^(2+)>K^(+)>Mg^(2+)>Na^(+),其中藻结皮覆盖土壤的盐基离子总淋出量最高,比无结皮、混生结皮和藓结皮分别增加了112.0%,31.2%,27.1%。淋溶液pH显著影响盐基离子的淋溶释放,且其作用程度因离子种类和结皮类型而异。生物结皮覆盖提升了土壤的易风化矿物含量、风化程度和速率,藻结皮、混生结皮和藓结皮覆盖土壤的风化速率相比无结皮分别提升了61.2%,27.1%,152.6%,并且风化速率随淋溶液pH降低而提升。综上,生物结皮能显著促进风沙土矿物风化,其对风沙土改良和修复具有积极意义。 展开更多
关键词 矿物风化速率 土壤发生 淋溶作用 初育土 干旱区
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黄土丘陵区生物结皮集雨面的集雨效果及其关键影响因子
3
作者 陈钧儒 江子昊 +3 位作者 肖波 杨宇航 窦韦强 曹尤淞 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1645-1652,共8页
雨水蓄集系统是黄土丘陵区广泛用于提高水资源利用效率、减少水土流失的生态工程措施,而生物结皮作为一种潜在的集雨面制作材料,其集雨汇流的效果及关键影响因子尚不明确。本研究针对黄土丘陵区风沙土发育的藻类和藓类生物结皮,以裸土... 雨水蓄集系统是黄土丘陵区广泛用于提高水资源利用效率、减少水土流失的生态工程措施,而生物结皮作为一种潜在的集雨面制作材料,其集雨汇流的效果及关键影响因子尚不明确。本研究针对黄土丘陵区风沙土发育的藻类和藓类生物结皮,以裸土为对照,分别开展了40、60、80和100 mm·h^(-1)降雨强度下的野外模拟试验,比较了不同降雨强度条件下裸土与生物结皮集雨面的初始产流时间、累积集雨量和集雨效率的差异,并进一步揭示了影响生物结皮集雨效果的关键因子。结果表明:生物结皮集雨面显著降低了初始产流时间,且藓结皮效果显著优于藻结皮。当雨强为40~100 mm·h^(-1)、坡度为40°时,藓结皮的初始产流时间比藻结皮和裸土分别降低了49.7%~77.5%和89.7%~110.0%。生物结皮集雨面显著增加了累积集雨量和集雨效率。当雨强为100 mm·h^(-1)、坡度为40°时,与裸土相比,藓结皮和藻结皮的累积集雨量分别增加了29.6%和7.8%,集雨效率分别提高了25.7%和6.8%。方差分析表明,坡度、雨强和地表覆盖类型均能显著影响集雨效率,且除坡度与雨强外其他因素间交互作用显著。此外,集雨面坡长、坡度及生物结皮培育方式等是布设集雨小区时需统筹考虑的关键影响因子。综上,黄土丘陵区生物结皮集雨面具有良好的集雨效率且藓结皮集雨效果更佳,随着坡度和雨强增加其集雨效率更优。 展开更多
关键词 生物土壤结皮 土壤入渗 节水措施 水土保持 生态恢复
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黄土高原封禁林地藓结皮呼吸速率对放牧踩踏干扰强度的响应 被引量：1
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作者 窦韦强 肖波 +3 位作者 王彦峰 江子昊 余星兴 李胜龙 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期1783-1790,共8页
放牧踩踏造成的土壤属性变化是引起土壤呼吸速率和碳固排波动的重要原因,但目前有关不同强度放牧踩踏对生物结皮呼吸的影响尚不明确。本研究针对黄土高原风沙土发育的藓结皮,以未干扰为对照,分别进行强度为10%、30%、50%和70%的模拟放... 放牧踩踏造成的土壤属性变化是引起土壤呼吸速率和碳固排波动的重要原因,但目前有关不同强度放牧踩踏对生物结皮呼吸的影响尚不明确。本研究针对黄土高原风沙土发育的藓结皮,以未干扰为对照,分别进行强度为10%、30%、50%和70%的模拟放牧踩踏干扰,连续测定了藓结皮呼吸速率的变化,分析了藓结皮呼吸速率对不同干扰强度的响应规律。结果表明:1)适度干扰会激发藓结皮呼吸速率,而重度干扰则会抑制其呼吸速率。与未干扰相比,干扰10%和30%的藓结皮呼吸速率分别增加了41.1%和22.2%,而干扰50%和70%的藓结皮呼吸速率则分别降低了8.9%和15.3%。2)踩踏干扰显著改变了土壤温度,但对土壤含水量的影响不显著。与未干扰相比,干扰10%和30%的土壤温度分别显著降低了0.4和1.2℃,干扰50%和70%则分别显著增加了1.1和1.0℃。3)不同干扰强度下藓结皮呼吸速率与土壤温度和含水量分别呈显著指数和线性正相关关系,但与藓结皮基本特性无显著相关关系,土壤温度和水分可分别解释藓结皮呼吸速率动态变化的70.6%~96.3%和49.1%~70.0%。综上,放牧踩踏显著影响了藓结皮呼吸速率,短期适度放牧踩踏会激发藓结皮呼吸速率,而过度放牧踩踏则会抑制其呼吸速率。因此,在未来黄土高原地区土壤碳收支平衡研究中应考虑不同强度放牧踩踏对生物结皮呼吸的影响。 展开更多
关键词 适度放牧 生物土壤结皮 土壤呼吸速率 土壤温度 土壤含水量
原文传递
黄土高原生物结皮的风化成土效应
5
作者 曹尤淞 肖波 江子昊 《中国水土保持科学》 CSCD 北大核心 2023年第6期1-12,共12页
生物结皮是干旱和半干旱地区广泛发育的先锋类群,具有重要的风化成土效应和多种生态功能。为探明黄土高原初育土生物结皮的风化成土效应,以进一步认识其作为先锋类群的原始成土作用,以黄绵土和风沙土上发育约30 a的生物结皮为对象,研究... 生物结皮是干旱和半干旱地区广泛发育的先锋类群,具有重要的风化成土效应和多种生态功能。为探明黄土高原初育土生物结皮的风化成土效应,以进一步认识其作为先锋类群的原始成土作用,以黄绵土和风沙土上发育约30 a的生物结皮为对象,研究结皮层土壤的常量元素地球化学特征,量化表征成土过程的不同风化发育指标,并分析诸指标的相关关系和解释程度。结果表明:1)生物结皮层土壤中K_(2)O、Na_(2)O、CaO和MgO质量分数显著低于无结皮土壤,而Al_(2)O_(3)和Fe_(2)O_(3)则相对富集;2)生物结皮层土壤的硅铝铁率、硅铝率、淋溶指数、风化淋溶系数和退碱系数相比无结皮土壤平均降低40.0%,而风化指数、残积系数、斜长石蚀变指数和铁镁质蚀变指数则平均为无结皮土壤的1.6倍,表明生物结皮层土壤的盐基淋溶作用更强,其原生矿物向次生黏土矿物蚀变演化的程度更高;3)风化趋势图显示,生物结皮促进土壤矿物风化,其化学蚀变指数平均为48.5,表明其处于初等化学风化向中等化学风化过渡的阶段;4)相关分析和因子分析表明,化学蚀变指数和斜长石蚀变指数可作为表征土壤风化发育的典型性和代表性指标。综上,生物结皮形成显著促进黄绵土和风沙土这2种初育土的风化成土过程,具有增强盐基淋溶作用,并能提升土壤风化强度和发育程度,对黄土高原脆弱生态区的土壤发育和生态恢复具有积极意义。 展开更多
关键词 土壤发生 黏土矿物 元素地球化学 化学蚀变指数 黄土高原
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