Soil erodibility assessment in a pasture and forest remnant using the inderbitzen device

Brazil has the largest cattle herd in the world with approximately 200 million head. An important feature of the Brazilian cattle industry is that most of its herd is raised on pasture, which constitutes one of the most economical and practical ways to produce and provide food for cattle. However, this production model is mishandled and can lead to soil degradation. Maintaining soil quality is essential for the conservation of natural ecosystems and the areas of production, thus soil quality improves the conditions for biogeochemical cycles. In this context, the objective of this study was to develop a device for testing the Inderbitzen way of assessing soil erodibility in two situations of usage and occupation. Therefore, one area was used as a sample collection occupied by grazing and the other as a forest fragment; both located in the city of Sorocaba in Sao Paulo State, Brazil. Thus, we concluded that the proposed device - the Inderbitzen - proved capable of assessing soil erodibility of the pasture and remnant forest. Accordingly, there was a tendency for a smaller loss of forest soils in the remnant when compared to the degraded pasture. The greatest resistance of the soil erosion in the forest remnant may be associated with the amount of organic matter released by the forest litter in all its diversity, influencing the quality of the structure of aggregates. © 2013 WIT Press.

Soil erodibility assessment in a pasture and forest remnant using the Indrbitzen device

Brazil has the largest cattle herd in the world with approximately 200 million head. An important feature of the Brazilian cattle industry is that most of its herd is raised on pasture, which constitutes one of the most economical and practical ways to produce and provide food for cattle. However, this production model is mishandled and can lead to soil degradation. Maintaining soil quality is essential for the conservation of natural ecosystems and the areas of production, thus soil quality improves the conditions for biogeochemical cycles. In this context, the objective of this study was to develop a device for testing the Inderbitzen way of assessing soil erodibility in two situations of usage and occupation. Therefore, one area was used as a sample collection occupied by grazing and the other as a forest fragment; both located in the city of Sorocaba in Sao Paulo State, Brazil. Thus, we concluded that the proposed device – the Inderbitzen – proved capable of assessing soil erodibility of the pasture and remnant forest. Accordingly, there was a tendency for a smaller loss of forest soils in the remnant when compared to the degraded pasture. The greatest resistance of the soil erosion in the forest remnant may be associated with the amount of organic matter released by the forest litter in all its diversity, influencing the quality of the structure of aggregates. Keywords: erosion, forest remnant, degraded pasture, Inderbitzen test.

AUSLEM (AUStralian Land Erodibility Model): A tool for identifying wind erosion hazard in Australia

We present AUSLEM (AUStralian Land Erodibility Model), a land erodibility modelling system that utilizes a rule-set of surficial and climatic thresholds applied through a Geographic Information System (GIs) modelling framework to predict landscape susceptibility to wind erosion. AUSLEM is distinctive in that it quantitatively assesses landscape susceptibility to wind erosion at a 5 x 5 km. spatial resolution on a monthly time-step across Australia. The system was implemented for representative wet (1984), dry (1994), and average rainfall (1997) years with corresponding low, high and moderate dust storm day frequencies. Results demonstrate that AUSLEM can identify landscape erodibility, and provide an interpretation of the physical nature and distribution of erodible landscapes in Australia. Further, results offer an assessment of the dynamic tendencies of erodibility in space and time in response to the El Nino Southern Oscillation (ENSO) and seasonal synoptic scale climate variability. A comparative analysis of AUSLEM output with independent national and international wind erosion, atmospheric aerosol and dust event records indicates a high level of model competency. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Landscape-scale soil erosion modelling and ecological restoration for a mountainous watershed in Sichuan, China

Sichuanissa Tiibetin ylängön metsäkato on pysähtynyt mutta eroosio-ongelmat jatkuvat Viikin tropiikki-instituutin tutkija Ping ZHOU kartoitti trooppisen metsänhoidon alaan kuuluvassa väitöskirjatyössään maaperän eroosioalttiutta ja sen riippuvuutta metsäkasvillisuudesta Jangtsen tärkeää sivuhaaraa Min-jokea ympäröivällä n. 7400 neliökilometrin suuruisella valuma-alueella Sichuanin Aba-piirikunnassa. Aineistonaan hän käytti muun muassa satelliittikartoitustietoja ja mittaustuloksia yli 600 maastokoealalta. Tutkimuksen nimi suomeksi on "Maaperän eroosion mallinnus ja vuoristoisen valuma-alueen ekologinen ennallistaminen Sichuanissa Kiinassa". Aikaisempien tutkimusten perusteella oli tiedossa että metsien häviäminen tällä alueella pysähtyi jo 1980-luvun alussa. Sen jälkeen on metsien pinta-ala hitaasti kasvanut etupäässä sen vuoksi, että teollinen puunhakkuu luonnonmetsissä kiellettiin kokonaan v. 1998 ja 25 astetta jyrkemmillä rinteillä myös maatalouden harjoittaminen on saatu lopetetuksi viljelijöille tarjottujen taloudellisten houkuttimien avulla. Täten myös pelto- ja laidunmaata on voitu ennallistaa metsäksi. Ping Zhou pystyi jakamaan 5700 metrin korkeuteen saakka kohoavan vuoristoalueen eroosioalttiudeltaan erilaisiin vyöhykkeisiin rinteen kaltevuuden, sademäärän, kasvipeitteen ja maalajin perusteella. Noin 15 prosentilla tutkitun valuma-alueen pinta-alasta, lähinnä Min-joen pääuomaa ympäröivillä jyrkillä rinteillä, eroosioriski oli suuri tai erittäin suuri. Eri tyyppisellä kasvillisuudella oli hyvin erilainen vaikutus eroosioalttiuteen, ja myös alueen sijainti vuoriston eri korkeuksilla vaikutti eroosioon. Säästyneet lähes luonnontilaiset havumetsät, joita on etupäässä vuoriston ylimmissä osissa 2600-4000 metrin korkeudella, edistävät tehokkaasti metsän luontaista uudistumista ja levittäytymistä vaurioituneille alueille. Säilyneiden metsien puulajikoostumus antoi tutkimuksessa mahdollisuuden ennustaa metsien tulevaa kehitystä koko tutkitulla valuma-alueella sen eri korkeusvyöhykkeissä ja eri maaperätyypeillä. Ennallistamisen kannalta ongelmallisimpia olivat alueet joilta metsäpeite oli lähinnä puiden teollisen hakkuun vuoksi kokonaan hävinnyt ja joilla maaperä yleisesti oli eroosion pahoin kuluttama. Näillä alueilla ei ole tehty juuri mitään uudistamis- tai ennallistamistoimenpiteitä. Niillä metsien ennallistaminen vaatii myös puiden tai pensaiden istuttamista. Tähän sopivia ovat erityisesti ilmakehän typpeä sitovat lajit, joista alueella kasvaa luontaisena mm. sama tyrnilaji joka esiintyy myös Suomessa. Työssä tutkittiin yli kahdeksankymmenen paikallisen luontaisen puulajin (joista peräti noin kolmannes on havupuulajeja) ekologisia ominaisuuksia ja soveltuvuutta metsien ennallistamiseen. Avainasemassa työn onnistumisen kannalta ovat nyt paikalliset asukkaat, joiden maankäytön muutokset ovat jo selvästi edistänet luonnonmetsän ennalleen palautumista. Suomen Akatemia rahoitti vuosina 2004-2006 VITRI:n tutkimushanketta, josta Ping Zhou'n väitöskirjatyö muodosti keskeisen osan. Kenttätyö Sichuanissa avasi mahdollisuuden hedelmälliseen monitieteiseen yhteistyöhön ja tutkijavaihtoon Kiinan tiedeakatemian alaisen Chengdun biologiainstituutin (CIB) kanssa; tämä tieteellinen kanssakäyminen jatkuu edelleen.

Grazing impacts on the susceptibility of rangelands to wind erosion: The effects of stocking rate, stocking strategy and land condition

An estimated 110 Mt of dust is eroded by wind from the Australian land surface each year, most of which originates from the arid and semi-arid rangelands. Livestock production is thought to increase the susceptibility of the rangelands to wind erosion by reducing vegetation cover and modifying surface soil stability. However, research is yet to quantify the impacts of grazing land management on the erodibility of the Australian rangelands, or determine how these impacts vary among land types and over time. We present a simulation analysis that links a pasture growth and animal production model (GRASP) to the Australian Land Erodibility Model (AUSLEM) to evaluate the impacts of stocking rate, stocking strategy and land condition on the erodibility of four land types in western Queensland, Australia. Our results show that declining land condition, over stocking, and using inflexible stocking strategies have potential to increase land erodibility and amplify accelerated soil erosion. However, land erodibility responses to grazing are complex and influenced by land type sensitivities to different grazing strategies and local climate characteristics. Our simulations show that land types which are more resilient to livestock grazing tend to be least susceptible to accelerated wind erosion. Increases in land erodibility are found to occur most often during climatic transitions when vegetation cover is most sensitive to grazing pressure. However, grazing effects are limited during extreme wet and dry periods when the influence of climate on vegetation cover is strongest. Our research provides the opportunity to estimate the effects of different land management practices across a range of land types, and provides a better understanding of the mechanisms of accelerated erosion resulting from pastoral activities. The approach could help further assessment of land erodibility at a broader scale notably if combined with wind erosion models.

黄土丘陵沟壑区人工林地的土壤抗蚀性评价

以延安、安塞、吴旗的人工刺槐林、柠条林为研究对象,选取同一地区的自然恢复草地和坡耕地为对照,通过对5个表征土壤抗蚀性的指标即>0.25 mm水稳性团粒含量、>0.5 mm水稳性团粒含量、平均重量直径、团聚状况和团聚度的比较分析,对人工刺槐林、人工柠条林相对于自然恢复草地和坡耕地改善土壤抗蚀性的效果进行了评价,同时分析了不同林龄人工林土壤抗蚀性的变化。研究表明,人工林地相对于坡耕地,显著提高了土壤抗蚀性,但不及自然恢复草地,尤其在安塞和吴旗表现更明显;随着林龄的增长,人工林地土壤抗蚀性能增强,并趋于稳定。并通过对样地的聚类分析,也得出与上述相似的结果。综合分析表明,封禁条件下的植被自然恢复是黄土丘陵沟壑区比较适宜的植被恢复方式和控制土壤侵蚀的有效措施。

土丘陵沟壑区植被恢复过程中的土壤抗蚀与细沟侵蚀演变

对黄土丘陵沟壑区安塞纸坊沟和县南沟、延安燕沟3个流域不同恢复年限的植物群落的土壤抗蚀性和侵蚀程度进行了研究。对12个土壤抗蚀性指标进行主成分分析表明,土壤抗蚀性(主成分综合指数)强弱为灌木群落阶段>多年生草本和蒿类群落阶段>一二年生草本群落阶段,与一二年生草本群落阶段相比,灌木群落阶段与多年生草本和蒿类群落阶段的土壤抗蚀性分别增加了362.29%～673.33%和574.71%～930.00%;野外调查结果分析表明,随着植被的恢复演替,土壤侵蚀量呈现明显的下降趋势,灌木群落阶段的土壤侵蚀量仅为演替初期的1.42%～5.59%;通过回归分析,土壤侵蚀量和水稳性团聚类因子,以及有机质含量之间分别存在极显著与显著相关关系,鉴于土壤分析的易获性,可选择>0.5mm水稳性团聚体与有机质含量作为反映土壤侵蚀程度的指标。

沙棘的水土保持功能及其在治理和开发黄土高原中的作用(英文)

研究表明 ,5～ 7年生沙棘林冠层可截留降水 8 5%～ 4 9 0 % ,并降低雨滴动能 ;枯枝落叶层重5 4 6t·hm- 2 ,其最大持水量可达 15 31t·hm- 2 ,有 1cm厚枯枝落叶层覆盖地表 ,即可基本控制水土流失 ;根系可以提高土壤的抗冲性和抗蚀性 ,与无根系土壤相比 ,可减少土壤冲刷量 55%～ 88% .据1988～ 1994年雨季径流小区测定 ,沙棘林在栽植后 4～ 5年可充分发挥水土保持作用 ,与农地相比 ,可减少地表径流量 87 1% ,减少土壤流失量 99 0 % .此外 ,它还可以每 4～ 5年提供薪材 10～ 30t·hm- 2 ,提高土壤中有机质和氮素含量 115%和 90 % ,生产沙棘果实 50 0kg·hm- 2 .所有这些表明了沙棘在治理黄土高原水土流失和改善人民生活条件 ,在实现由“恶性循环”向“良性循环”转变等方面 ,具有十分重要的作用 .目前 ,黄土地区已建立起若干利用沙棘固坡、防洪、解决燃料短缺和综合治理小流域的成功典型

CaCl_2对细颗粒泥沙静水絮凝沉降的影响

细颗粒泥沙的絮凝或分散对土壤渗透性、土壤可蚀性有重要作用 ,是水土保持研究的重要内容。在 Ca Cl2 浓度为 0～ 1.0 mmol/L ,泥沙浓度为 10 g/L时 ,用吸管法研究了 Ca Cl2 对细颗粒泥沙絮凝沉降的影响。结果表明 :泥沙沉降分 2个阶段 ,分选沉降段和絮凝沉降段 ;在絮凝沉降段 ,Ca Cl2 浓度越大 ,絮凝沉降越快。但较高浓度时 ,细颗粒泥沙平均沉速反而随 Ca Cl2浓度增大而逐渐减小 ;泥沙浓度随时间呈指数衰减 ;细颗粒泥沙絮凝临界粒径为 0 .0 3mm。

细颗粒泥沙絮凝-分散在水土保持中的应用

简要介绍了细颗粒泥沙絮凝 -分散对土壤渗透性、土壤可蚀性以及污染物迁移的影响 ,以期有效防治水土流失和由此带来的非点源污染。