改良土壤、防止土壤侵蚀效应.doc

第二章 改良土壤、防止土壤侵蚀效应第一节 对水蚀因素的控制作用第二节 林木根系固持土体作用水土流失强度与特点l黄土高原：沟壑密度46/km2l 1000t/km2.a 轻度侵蚀l 10000t/km2.a 极强烈侵蚀轻度侵蚀l 最高:66400 t/km2.a 42mm/al南方： 1000t/km2.a 强烈侵蚀水土保持林控制土壤侵蚀的重要生物措施庞大的根系固持、网络、改良土壤；枯枝落叶层消灭降雨动能，拦截、过滤、分散径流；树干对土体的支撑；林冠及地被物对降雨的拦截；土壤较高的渗蓄能力；生物小循环对土壤理化性质的改良。生物措施的特点从根本上改善生态环境条件；控制侵蚀的效益随林龄的增加而增加；具有相当的生产能力；费用相对比较低；只有坡面得到防护，工程措施的效益才会发挥出来。第一节 对水蚀因素的控制作用一、水蚀因素二、对降雨动能的影响三、对径流侵蚀的影响四、对土壤抗蚀性的影响五、控制侵蚀的效果水蚀的定义*是由于雨水降落在地面并以径流形式离开地面时，经过水的分散和搬运而造成的一种土壤侵蚀。与风蚀、重力侵蚀并称为土壤侵蚀。引起土壤水蚀的基本动力降雨雨滴打击地表土壤颗粒促使其结构分散的雨滴动能；剥蚀地表土壤颗粒同时搬动已分散的土粒到沉积区的地表径流的切应力和搬运力。一 、水蚀因素降雨：降雨动能、径流动能；土壤：土壤抗蚀力（分散与悬浮能力）；地貌：坡度、坡长、凸、凹；地质：风化能力；植被：类型、覆盖度、发育状况。二、对降雨动能的影响1.雨强变化 （IcC）PC 林内 I内 C 林内 I内 = 林外I外 林内 I 分布不均，林外分布均匀2.雨滴大小组成变化雨滴中径D50：*在一次降雨中以该直径为界，大于这一直径的雨滴的总体积，等于小于这一直径的雨滴的总体积。雨滴分布表达式： d雨滴直径；a 、n 参数，雨强的函数林内与林外雨滴组成的差异林外D50与I关系密切，成正变关系；黄土高原 a=3.58I 0.25 n=2.44I-0.06；D50受雨型影响大。林内D50与林内降雨I关系不密切；黄土高原a=2.51,n=2.61雨滴直径分布范围比林外大；林内D503.5mm,林外D50 0.742.11mm；极大、极小的雨滴。3.动能 E=1/2mv2m体积直径d, m=f(d), m=/6.d3.V降落高度h, v=f(h) ,v=gt E=f(d,h) 终点速度Vk雨滴在降落过程中，重力和空气阻力达到平衡时雨滴所具有的最大速度。 林冠高度89米时，可达到Vk； 林冠高度89米时，达不到Vk。林内外降雨动能差别林内单位毫米降雨的雨滴动能与雨强关系不密切；赤松林1200mm/hr, 26.8 J/m2.mm。雨滴组成、分布、林冠高度、终点速度一定。林外单位毫米降雨的雨滴动能与雨强关系密切。E=A+blnI小结林冠是否可以起到消能的作用，决定于林冠的特性与高度；在林冠截留未饱和时可以起到一定的消能作用；一般在高强度降雨时可以起到消能作用，在低强度降雨时作用有限；当林冠高度达到89m以上时，V Vk；水土保持林配置：复层结构，垂直郁闭度、降低林分高度，保护枯枝落叶层。三、对径流侵蚀的影响水流的作用：推离、悬移、摩擦侵 蚀 过 程 ：击溅、分散、迁移侵 蚀 发 展 ：溅蚀、面蚀、细沟、沟蚀径流的侵蚀力；搬运泥沙能力；对底层土壤的切应力；植被的影响对径流流速的影响：地表粗糙度、单宽流量对径流流量的影响：截留、入渗对地表结皮的影响：枯枝落叶四、对土壤抗蚀性的影响土壤的抗蚀性指标侵蚀率: DR土壤分散率ME水分当量Col土壤胶体含量土壤可蚀性：d大于0.05mm颗粒与其在Nacl中分散后的部分之比h大于0.25mm团粒在100mm/min 的水流中冲1h后的含量土壤侵蚀系数：Wb土壤样本总重量Wa样本被侵蚀后的残留量t侵蚀发生的时间作用影响因子： 土壤性质、植被状况；水稳性团聚体的数量、粒径大小；有机质含量；生物活性及分泌物多少；根毛的数量；土壤质地。五、控制土壤侵蚀的效果 结构合理、配置得当、保护良好的林地、基本或完全中止土壤侵蚀过程。通用流失方程式A=RKLSCPR降雨因子；K土壤因子；L坡长因子；S坡度因子；C作物管理因子（植被）；P水土保持措施因子西吉小流域治理森林覆被率030黄土人工林西峰：植被的平均减沙效益为99。10年生刺槐有林75.199.0，陡坡退耕为76.999.85%。延安：人工林减沙83.4100%。第二节 林木根系固持土体的作用一、根系形态分布二、林木对坡体的稳定的作用三、根系增力的理论分析四、影响林木固土作用的因子分析五、森林防治泥石流和落石的作用一、根系形态分布1.形态： 主根型（深根型）、散生型、水平型（浅根型）根系形态的变异性：如果条件适宜，根系主要表现自己的遗传特性，如果条件不适宜，则根系产生一定的变异性来适应环境；根系的适应性有一定限度。2.倾斜面上根系的分布倾斜面上根系的分布的特点*：根系在土壤中分布的深度与坡度关系不大；不论坡度怎样变化，根系总是沿垂直于坡面的方向生长；根系的数量以朝向坡下部伸展为多一些；根系对坡面土壤的固持范围是以垂直于坡面的而非垂直于地心的。二、林木对坡体的稳定的作用根系的增强作用弹性阻力转变为抗剪力；土壤水分的减少作用蒸腾、截留；支撑作用树干的直接支撑与固定；载荷的作用林木的重量；根楔的作用根系深入岩隙。网状根桩的作用。三、根系增力的理论分析根系受力剪切模型库仑定律： 1.理论模型根剪；垂直根系的阻力转化为抗剪力模型；根系的张力。2.一般增力模型模型与最大值3.林木对坡体的稳定作用分析四、影响林木固土作用的因子分析1. 树种的生物学特性2. 环境因素3. 地质条件根系的物理特性；根系的直径；根系的抗拉强度；根系的通直性；穿过剪切面的根量；根面积率越高抗剪强度越大；地上生物量与地下根系量紧密相关树木的年龄；树木的年龄与根系的固土能力有紧密关系；采伐对根系固土能力的影响；采伐后，根系逐渐腐烂，根系的固土能力随时间的推移而降低；采伐后45年易发生滑坡；20年生刺槐，伐后2年、4年固土能力分别下降了49.1、60.15。2.环境因素土壤种类：沙质壤质 粘质：摩擦力增加。土壤紧实度：紧实度越高摩擦力也越高，但紧实度越高根系生长越不良。 土壤水分：水分增加，摩擦力减小。 3.地质条件A类：土层薄，无过渡层，岩石无裂隙，根系不能深入基岩。B类：土层薄无过度层，岩石有裂隙，根系可以深入基岩。森林的根系可以极大地增加土壤的稳定性，采伐森林使坡体不稳定。C类：土层薄，有过渡层存在，过渡层的抗剪强度大于表土，过渡层导水率低，易对表土造成孔隙水压力。森林根系在表土分布密，在过渡层分布稀。根系对土体的稳定性起了很大作用，使表土层与过渡层之间的抗剪强度极大增强。采伐森林使坡体不稳定。五、正确评价根系的固土作用1.根系范围(一般为4060cm)为固持土壤的范围，对更深层则无能为力；2.有时树体地上部分的重量对坡面稳定产生负作用；3.对较小滑动体的固持作用较明显，对很大滑动体不明显。六、森林防治泥石流和落石的作用防止落石的作用落石发生在地质比较疏松、岩石物理风化强烈、地震频繁的地区。森林改善风化条件：湿度、温度、日照。树木的直接阻挡作用。与工程措施相结合。对泥石流的缓和作用泥石流发生条件：