植物篱配置模式对三峡库区面源污染控制机理研究

采用野外调查与径流小区、人工模拟降雨、环境同位素示踪等试验测定数据相结合的方法，以三峡库区坡耕地为研究对象，分析筛选库区适生且能控制面源污染的植物篱种类和配置模式；定量研究不同条件下植物篱配置模式对控制面源污染过程的影响及效益，确定控制面源污染的植物篱临界带间距范围，建立植物篱配置模式下坡面土壤侵蚀及面源污染过程的CA模型，分析植物篱－农作系统中土壤土壤养分、水分时空变化分布格局，揭示植物篱控制面源污染机理。.农业面源对水环境的污染主要是由于耕作或者砍伐扰动土壤及其中的污染物在降雨径流的作用下进入水体而引起。三峡库区90%以上的地区为山地和丘陵，坡耕地过度开垦和移民就地后靠上山使库区水土流失尤其突出，造成三峡水库面源污染严重。开展植物篱配置模式对三峡库区面源污染控制机理研究，对控制坡地水土流失，减轻三峡库区的水体面源污染、水库泥沙淤塞，维持生态环境的可持续发展具有重要理论意义和实践价值。

通过标准径流小区试验，研究新银合欢和香根草植物篱对坡面产流产沙、土壤养分分布和土壤微生物活性等的影响，并推导植物篱临界带间距；以紫花苜蓿（Medicago sativa）、香根草（V. zizanioides）、狗牙根（Cynodon dactylon）、百喜草（Paspalum natatu）为目标物种，分析根系对表土抗剪、抗冲性能的影响。主要研究结果如下：.（1）10°、15°坡地上，新银合欢和香根草植物篱均具有一定的水土保持效应。同坡度时，香根草优于新银合欢；定植2年后，植物篱改变坡地微地形的效应开始显现，且香根草比新银合欢稍明显。.（2）10°、15°坡地上，新银合欢和香根草植物篱小区表层土壤机械组成和养分空间分布均发生变化且总体上香根草的影响大于新银合欢。2010年，土壤细颗粒富集在坡脚、坡腰；养分富集在坡脚，坡顶流失量减少；部分养分富集在篱前。2011年，仅总磷的分布规律与2010年的类似。.（3）植物篱对土壤可蚀性K值的影响表现为：香根草>新银合欢，10°>15°。土壤可蚀性K值与土壤砂粒含量、微团聚体粒径<0.002mm分散系数呈显著正相关性；与土壤粉粒、粘粒、有机碳含量、团聚度及土壤颗粒分形维数呈显著负相关性。.（4）新银合欢和香根草植物篱可明显提高土壤中有机碳含量、有机碳密度、土壤三大微生物数量、土壤微生物量碳、氮含量。坡脚及缓坡地的上述指标提高较明显。此外，植物篱能提高土壤微生物生物量维持能力、基础呼吸速率、微生物碳利用效率。.（5）10°、15°坡地，植物篱临界带间距分别为13.73、9.00m。当颗粒粒径<0.02 mm土粒的起动流速刚好处于临界状态时，10°、15°坡面产生细沟侵蚀的径流流速分别为0.183、0.190 m/s。.（6）定植1年，紫花苜蓿等根系均能显著增强表土层的抗剪性能和抗虫性能。同径级百喜草根的抗剪性能优于紫花苜蓿根。各径级根长密度RLD与根干重显著或极显著相关，但各径级RLD与内摩擦角 、粘聚力 ，根干重与内摩擦角 、粘聚力 均无显著相关；各试验小区的土壤抗冲指数ANS与冲刷时间t能较好地用二次多项式进行拟合且相关分析知RLD与抗冲指数ANS显著相关，根表面积与抗冲指数ANS极显著相关。