盆地型喀斯特流域土壤侵蚀模数的沉积量测量法

 为研究盆地型喀斯特石漠化地区的土壤侵蚀模数,运用沉积量测量法计算乌蒙山脉的麻窝山岩溶盆地中沉积区内土壤的沉积量,推算出流域内的土壤侵蚀模数,从而反演其石漠化进程,并探讨人类活动对喀斯特石漠化地区土壤侵蚀模数的影响。结果表明:麻窝山岩溶盆地流域的土壤侵蚀模数较高,为2900.55t/(km2.a),能客观地反映喀斯特石漠化山区土壤的侵蚀状况;沉积量测量法计算的土壤侵蚀模数比较接近现实,且其计算方法简单,数据可靠,容易操作,因此,该方法可作为无资料数据和测站时盆地型喀斯特流域计算土壤侵蚀模数的首选模型。     

喀斯特石漠化皆伐迹地不同微地形和小生境下的土壤侵蚀差异

[目的]探讨喀斯特山区皆伐迹地不同微地形、小生境下土壤侵蚀的差异,为喀斯特皆伐迹地生态修复及防治提供依据。[方法]研究区采用铁栏围成封闭区域,用测钎法以1m×1m的距离布设测钎,对山地不同微地形、小生境的土壤侵蚀进行原位年监测,用箱图比较其土壤侵蚀深度差异,并作显著性分析。[结果]研究区不同微地形、不同小生境在土壤侵蚀程度上差异明显,微地形土壤侵蚀深度总体呈现为:凸形平直形凹形,微地形与土壤侵蚀呈显著相关。小生境土壤侵蚀平均深度表现为:石沟石土面石侧土面石缝,组间小生境与土壤侵蚀无明显相关,但石沟与土面呈现显著相关。[结论]岩溶区山地皆伐迹地应据微地形、小生境不同,实施差异化生态修复及防治工作,凸形微地形和石沟、石土面小生境是防治的关键。     

喀斯特地区县域土壤侵蚀估算及其对土地利用变化的响应

喀斯特地区土层浅薄,不合理的土地利用导致严重的水土流失,加剧石漠化程度.为定量分析生态工程实施前后土壤侵蚀状况及其对土地利用变化的响应,基于GIS技术和RMMF模型,对环江县1991、2000和2010年土壤侵蚀进行模拟,并采用邻近水文站和径流小区泥沙监测数据进行验证.结果表明:1991、2000和2010年研究区土壤侵蚀模数分别为76.36、76.46和49.60t/(km2·a),与相关监测数据比较一致;土壤侵蚀总量分别为34.76万、34.80万和22.58万t,主要来源于非喀斯特区(均约占全县侵蚀总量的94％).研究区微度侵蚀面积占90％以上,轻度及以上等级所占比例较小.对比不同土地利用类型的土壤侵蚀模数,旱地远大于其他类型,其次是中覆盖度草地和其他林地.相同降雨条件下,由于旱地面积减少,2010年土壤侵蚀量较1991年减少4.21万t;2010年喀斯特区、非喀斯特区土壤侵蚀量较2000年分别减少了4.21％和8.76％.这预示生态工程实施后,环江县耕地减少、林地增加,土壤侵蚀减少.本研究为评估喀斯特地区土壤侵蚀现状以及退耕还林的水土保持效应提供参考依据.     

适用于测钎法的土壤侵蚀最低模数阈值探讨

测钎法具有布设简单、实施灵活、选材方便、成本低廉的优点,在土壤侵蚀监测,特别是生产建设项目土壤侵蚀监测工作中应用广泛,但在实际使用中具有局限性.根据测纤法可测量的精度及其测定原理,从理论上推算适用测钎法的土壤侵蚀模数最低阈值,对提高土壤侵蚀监测精度具有现实意义.结果表明:使用测纤法进行土壤侵蚀监测,月度、季度和年度的监测值可适用的土壤侵蚀模数最低阈值分别为1 452、484和121 t/(km2 ·a),低于该阈值,监测数据精度不能保证.根据研究结果,建议在土壤侵蚀监测中,土壤侵蚀强度低于此阈值的地区或时段,宜采用其他监测方法,以确保土壤侵蚀监测结果的精确性.     

典型石漠化地区不同植被类型地表水土流失特征研究

在典型喀斯特石漠化地区广西凌云县设置径流小区,通过对不同植被类型地表径流及养分流失观测与分析,结果表明,喀斯特石漠化地区,在降雨历时短且大雨以上强度的降雨条件下存在地表径流,单次径流系数平均值在1.5%～13.8%之间,年平均径流量为75.86 mm.地表径流量与每次降雨量之间具有显著的相关性,其相关系数在0.896 7～0.947 5之间.不同植被类型间年径流量差异极显著,农耕地产生的年径流量最大,达122.75 mm,灌木林地产生的年径流量最小,达54.08 mm.径流中泥沙浓度整体表现出春秋季浓度高,夏季浓度低的趋势.不同植被类型间的侵蚀模数差异极显著,侵蚀模数平均达到45.88 t/km2·a,属微度侵蚀.耕作加剧了土壤扰动,对土壤流失有显著的影响,农耕地土壤侵蚀模数(98.91 t/km2·a)最大,灌木林地土壤流失量(5.42t/km2·a)最小.径流中全N浓度呈现出随时间而下降的趋势,全P、全K浓度呈现出春秋季高、夏季低的趋势.不同植被类型间流失全N、全P、全K总量差异极显著,植被能够有效减少地表径流及养分的损失,在该地区应该促进植被恢复.     

长江上游137Cs法土壤侵蚀量研究

长江上游地区侵蚀泥沙径流观测资料较少,难以确定不同类型土地侵蚀量。本文利用137Cs示踪法测定了长江上游不同土地类型土壤侵蚀量,农耕地土壤侵蚀量介于758～9854t/(km2·a),非农耕地土壤侵蚀量介于310～4435t/(km2·a),紫色土裸坡侵蚀量高达12444t/(km2·a)。     

广西壮族自治区土地利用与土壤侵蚀的关系

[目的]对广西壮族自治区的土壤侵蚀现状进行定量分析,分析土地利用类型与土壤侵蚀的关系,为科学防治土壤侵蚀提供决策依据。[方法]以RUSLE模型为基础,引入喀斯特石漠化修正因子M,构建适合广西地区的土壤侵蚀模型。[结果](1)2015年,研究区土壤侵蚀模数为135.51t/(km~2·a),土壤侵蚀厚度达0.08mm/a,土壤侵蚀面积2.52×10~4 km~2,土壤侵蚀量3.21×10~7 t。其中,喀斯特地区土壤侵蚀面积1.86×10~4 km~2,占土壤侵蚀面积的73.81%,占总侵蚀量的31.01%。(2)土壤侵蚀量占总侵蚀量的大小顺序为:耕地(37.58%)林地(30.94%)草地(16.10%)园地(6.39%)工矿用地(4.09%)裸地(2.16%)。[结论]人类活动干扰强烈的土地利用影响全区土壤侵蚀空间分布格局。     

雷达测钎法在特高压直流电网工程水土保持自动化监测中的应用

采用雷达测钎法,基于超声测距原理,通过数据采集与存储、传输、管理和统计分析等功能的集成,对青海—河南±800 kV特高压直流电网工程沿线4个监测点的水土流失状况进行自动化实时监测。介绍了雷达测钎法的自动化监测原理、测钎布设和侵蚀模数计算方法,并对2019年9、10月份4个监测点的监测结果进行了分析,认为雷达测钎法监测得到的土壤侵蚀模数符合从监测点的气候条件和侵蚀方式出发进行理论分析的结果,且该技术提高了测钎法的适用性和准确性,可有效满足输电线路工程对水土保持监测的要求。     

开发建设项目水保监测中土壤侵蚀模数监测方法探讨--以"东深供水改造工程水土保持监测"项目为例

以“东深供水改造工程水土保持监测”为例,探讨了土壤侵蚀模数的监测方法。针对项目施工期动土量大,地形、地貌变化迅速、剧烈,扰动地表类型多样的特点,因地制宜地采用了标桩法、径流小区法、侵蚀沟量测法、人工模拟降雨法四种监测方法进行了各种不同地表扰动类型的土壤侵蚀模数监测。结果表明,四种方法基本可以囊括工程所有地表扰动类型的土壤侵蚀模数的监测,数据的准确性和可靠性较高,监测效果较为理想。可为类似项目的土壤侵蚀模数监测提供借鉴和参考。     

桂西北喀斯特峰丛不同土地利用方式坡面产流产沙特征

由于缺乏长期定位观测资料,西南喀斯特山区坡地水土流失规律一直不明确,严重影响了该区石漠化综合治理和水土流失防治工作的成效和进程。该文基于13个大型径流小区(宽20m、投影面积>1000m2)5a(2006-2010年)的定位观测资料,分析了桂西北喀斯特峰丛洼地不同利用方式坡面降雨产流规律和地表侵蚀产沙特征。结果表明:观测期内年降雨量为1300～2000mm,无论平水年还是丰水年,不同利用方式坡面次降雨径流系数<5%,地表产流很少,降雨几乎全部入渗。不同利用方式地表侵蚀产沙模数虽有较大差异,但土壤侵蚀以微度(<30t/(km2a))为主,部分甚至只有0～5t/(km2a)。植被类型、土地利用方式对坡面降雨产流的影响较小,但人为干扰会增加地表侵蚀产沙量。该文为喀斯特坡地植被恢复重建和水土流失防治提供参考。     

基于RS和GIS的漾濞江流域土壤侵蚀动态变化分析

在遥感和地理信息系统技术的支持下,分析了漾濞江流域土壤侵蚀动态变化情况.结果表明:1990-2001年,土壤侵蚀面积从275 867.24 hm2 减小到247 282.09 hm2,总侵蚀模数由1 830.37 t/(km2·a)降低到1729.04 t/(km2·a),总侵蚀量由7 967 560.11 t减少到7 526 463.32 t,均呈现出减小的趋势,土壤侵蚀治理状况明显好转;1990年轻度侵蚀和中度侵蚀所产生的侵蚀量占到总侵蚀量的75.46%,2001年轻度侵蚀和中度侵蚀所产生的侵蚀量占到研究区总侵蚀量的73.13%,轻度侵蚀和中度侵蚀以及耕地侵蚀控制是整个研究区治理工作的重点.     

云蒙湖流域不同土地利用类型的土壤侵蚀特征分析

在RS与GIS支持下,获取云蒙湖流域土地利用空间数据,选用RUSLE模型估算土壤侵蚀量,对云蒙湖流域不同土地利用类型的土壤侵蚀特征进行分析。结果表明:1986—2010年间,土壤年总侵蚀量由647万t降至630万t,水土保持生态恢复工程取得了一定的成效;云蒙湖流域耕地土壤侵蚀最为严重,1986年和2010年土壤侵蚀模数高达5 325t/(km2·a)和5 504t/(km2·a),分别占土壤侵蚀总量的85.8%和84.7%;草地是重点治理的另一对象,强度以上等级侵蚀都分别占总侵蚀面积的40%和44%;随着耕地和草地类型的转入,居民用地侵蚀面积由1986年的1 010hm2增至2010年的2 608hm2,土壤侵蚀总量由5.4万t增至14.2万t,是变化较为明显的土地利用类型。     

基于~(137)Cs、~(210)Pb和CSLE的三峡库区小流域土壤侵蚀评估

综合应用137Cs和210Pb技术和中国土壤流失方程CSLE(Chinese soil loss equation)进行三峡库区腹地工农沟小流域土壤侵蚀的定量评价研究,尝试基于核素示踪技术计算的土壤侵蚀模数评估CSLE在库区林地小流域的估算效果。结果表明:(1)借助210PbexCRS计年模式获得了工农沟塘库沉积柱芯不同质量深度的沉积年代,与137Cs 1963年断代结果相比基本一致,定年结果可靠;(2)基于核素示踪技术(137Cs和210Pb)计算的小流域2002—2014年土壤侵蚀模数为269.09t/(km2·a),侵蚀强度属于微度侵蚀,年土壤侵蚀量为22.87t/a;(3)依据CSLE和考虑沟蚀因子的CSLE估算的小流域2002—2014年土壤侵蚀模数分别为256.07t/(km2·a)和317.53t/(km2·a),年土壤侵蚀量分别为21.77t/a和26.99t/a;(4)与核素计算的结果相比,CSLE和考虑沟蚀因子的CSLE的估算精度均≥80%,说明采用CSLE估算库区林地小流域土壤侵蚀量结果合理。     

短历时强降雨对典型喀斯特坡耕地侵蚀产沙的影响

探索短历时强降雨对典型喀斯特坡耕地侵蚀产沙的影响,为喀斯特区坡耕地应对极端天气的水土流失防治提供理论依据。研究采用人工室内模拟降雨试验的方法,对喀斯特坡耕地侵蚀产沙特征在短历时强降雨作用下的影响因素开展研究。结果表明:(1)短历时强降雨导致喀斯特坡耕地地表输沙模数和产沙量随降雨强度的增大而增大,而地下输沙模数和产沙量与降雨强度无明显变化规律,坡耕地土壤侵蚀以地表为主。地表产沙临界雨强为30～50 mm/h。(2)坡度增大时地表产沙比重大于地下产沙比重,地表土壤侵蚀以地表为主。产沙比重发生转折的坡度值为15°～20°。70 mm/h降雨强度和5°坡度下,降雨强度对地下土壤侵蚀可能存在"负效应"。(3)喀斯特坡耕地侵蚀产沙特征与降雨强度和坡度密切相关,但降雨强度因子起主导作用。强降雨主要影响地表土壤侵蚀,因此,对喀斯特坡耕地土壤侵蚀治理应以地表为主。研究结果有助于深入了解短历时强降雨对喀斯特坡耕地土壤侵蚀的影响,为对喀斯特坡耕地应对极端天气和水土流失防治以及维持生态环境健康持续发展提供理论依据。     

南汀河流域土壤侵蚀的时空分异

[目的]分析南汀河流域坡面土壤侵蚀的时空分异特征,为流域水土保持和边疆生态环境建设提供科学参考。[方法]基于通用土壤流失方程(USLE),运用RS和GIS技术计算南汀河流域1990,2000及2010年3个时段的土壤侵蚀模数。[结果]3个时段内研究区侵蚀模数呈现先升后降的趋势,年均侵蚀模数从24.75t/(hm2·a)升到30.05t/(hm2·a),然后降为25.87t/(hm2·a)。3个时段内,流域内强烈侵蚀及其以上的侵蚀面积仅占总侵蚀面积的19.94%,但对流域总侵蚀量的贡献高达73.56%。1990—2000年,强烈及强烈以下侵蚀面积减少了1 059.85km2,强烈侵蚀以上的侵蚀面积则增加了112.29km2;2000—2010年,微度侵蚀面积有小幅增加,其余侵蚀等级的侵蚀面积都有所下降。当坡度小于20°时,侵蚀模数随着坡度的增加而增加,坡度超过20°后,侵蚀模数有降低的趋势;从海拔上看,高侵蚀模数区域主要位于海拔500~2 000m范围。[结论]流域内的土壤侵蚀治理已初见成效,但在局部地区,土壤侵蚀仍有加剧现象。     

黔西北乡土植物篱对典型石漠化区石灰土侵蚀动力学过程的调控

在自然降水条件下,定量研究黔西北喀斯特石漠化区典型乡土植物刺梨在坡耕地产流产沙的变化规律,分析该植物篱控制侵蚀产沙的水动力学机理。结果表明,刺梨植物篱截流、分流作用延缓径流产生及汇流时间,增加喀斯特坡面径流入渗量,减小坡面侵蚀动力。在不同降雨强度条件下,喀斯特坡面入渗率与径流量和产沙量呈负线性相关。植物根系缠绕串连黏结根土,改变土壤的入渗特性,增强土壤抗冲性与抗蚀能力。根系密度随土层深度增加而减少,减沙效应亦变小。土壤抗侵蚀能力与d<1mm的须根密度呈极显著正相关关系,与d≤2mm须根的根量、根长与土壤抗冲指数存在线性回归关系。当I30雨强为2.41mm时,植物篱小区几乎无流水侵蚀,而对照样地侵蚀产生较多泥沙;当I30为4.72,8.35mm时,研究小区皆已侵蚀产沙,并在对照样地侵蚀产生细沟,显示雨强加大,坡面产流动力加强,冲沙携沙能力加大。说明植物篱起到保水固土减沙和对土壤侵蚀水动力过程的调控。喀斯特坡面流侵蚀产沙水动力主要受降雨强度和雨滴动能影响,雨滴侵蚀力的大小取决于雨量、雨强、雨滴大小。侵蚀产沙量与雨强、降雨历时呈显著的幂函数关系。揭示了植物根系固土减沙和提高土壤抗侵蚀水动力的调控机理。     

丹江鹦鹉沟小流域土壤侵蚀和养分损失定量分析

小流域土壤侵蚀量和养分损失量的定量研究可为南水北调水源区的生态保护、水土保持和生态补偿提供重要的依据.该文在地理信息技术(geographic information system,GIS)的支持下,应用修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)估算了丹江鹦鹉沟流域的土壤侵蚀量和养分损失量,并进行了土壤侵蚀强度分级.结果表明,流域的年均土壤侵蚀模数为3140 t/km2,侵蚀强度为中度.其中强度侵蚀以上的土地面积占流域总面积的24.1%,侵蚀量为4573.0 t,却占年侵蚀总量的84.8%,其主要是坡度较大的坡耕地,是流域需要重点治理的区域.不同土地利用类型的土壤侵蚀量差异较大,林地、草地和农地的年均土壤侵蚀模数分别为509.7、1511.8和4606.5 t/km2.林草地年侵蚀量较小,农地土壤侵蚀量占流域总侵蚀量的95.3%.坡度每增加5°,不同土地利用的土壤侵蚀模数增加量比坡长每增加5 m的增加量要大1~2倍.研究区表土流失造成的全氮、全磷和有机质损失量分别为3.81、3.52和101.45 t,其中农地的养分损失量最为严重.流域泥沙中全氮、全磷和有机质的年均流失模数分别为1.01、0.75和38.43 t/(km2×a).该研究可为水源区水土流失和非点源污染治理以及清洁小流域建设提供科学依据.     

基于LUCC的冀北土石山区东北沟流域土壤侵蚀时空变化分析

 在GIS技术的支持下,利用气候、土壤、植被盖度、DEM、土地利用现状调查和影像等数据,揭示东北沟流域土地利用和土壤侵蚀变化特点,明确土地利用类型与土壤侵蚀的关系。结果表明：1）近20年来流域土地利用变化剧烈,林地增加,草地、耕地和难利用土地减少,林地和草地之间及其内部转化较为明显;2）土壤侵蚀模数由1990年的5136.13t/(km2·a)减小到2009年的1823.30t/(km2·a),土壤侵蚀强度明显减弱,土壤侵蚀由轻度侵蚀(32.78%)和中度侵蚀(28.49%)为主减弱到以微度侵蚀(42.16%)和轻度侵蚀(33.25%)为主;3）不同土地利用类型的平均土壤侵蚀模数均有大幅度的下降,其差异也比较明显,林地、居住建筑用地的侵蚀强度较小,难利用土地土壤侵蚀强度较大。难利用土地是今后水土流失治理的重点区域。     

70多年来纸坊沟小流域土壤侵蚀演变过程

为了系统研究黄土高原丘陵沟壑区土壤侵蚀演变过程及其规律,以黄土高原纸坊沟流域为例,在GIS的支持下,运用RUSLE估算了该流域1938-2010年间18个年份的年侵蚀量和侵蚀强度,分析了70多年来流域土壤侵蚀时空演变过程.结果表明:1)纸坊沟流域的土壤侵蚀随时间呈四次抛物线变化,侵蚀模数由1938年的7 584.39t/(km2·a)猛增到1958年的4万6 392.56 t/( km2 ·a),随后总体呈递减趋势,到2010年侵蚀模数降至5 150.80t/( km2·a).2)1938年中度以下侵蚀面积占流域总面积的52.99％;1958-1978年以剧烈侵蚀为主,占流域总面积的67.05％,其中1958年高达78.61％;1978-1998年侵蚀强度有所下降,微度侵蚀面积占流域总面积比例达到29.27％;1999年以来,微度侵蚀面积达到3.85 km2,剧烈侵蚀面积仅占流域总面积的8.96％.经过30多年的综合治理,该流域生态环境明显改善,但沟谷陡荒坡侵蚀依然严重,是今后水土流失治理的重点区域.     

石漠化区薄土层坡地雨水转化及土壤侵蚀影响因素分析

为了探究影响喀斯特坡地雨水转化及土壤侵蚀的影响因素,该研究采用人工模拟降雨方法,降雨强度选取50、75和100 mm/h,降雨次数为相同降雨强度下的连续3次降雨,坡度为5°、15°和25°,坡地包括地下基岩具有裂隙的地下裂隙坡地和地下基岩无裂隙的无地下裂隙坡地,研究了不同降雨强度、降雨次数和坡度下喀斯特坡地地表-地下的径流和土壤侵蚀变化。结果表明：1）两种坡地的地表径流率随降雨强度、降雨次数和坡度的增加而增加;壤中流率随降雨强度和坡度的变化也呈相同的趋势,但随降雨次数增加,两种坡地的壤中流率减少;岩土界面流率和地下裂隙流率随坡度和降雨次数增加而减少,随降雨强度增加先增大后减小。2）在降雨强度（50和75 mm/h）、降雨次数（第1场）和坡度（5°和15°）较小时,坡地径流以岩土界面流和地下裂隙流为主,分别占总雨水的24%～39%和28%～51%;随着影响因素增强,两坡地径流转变为以地表径流为主,分别占总雨水的30%～50%和25%～43%。3）降雨强度和坡度是驱动两个坡地地表土壤侵蚀的主要驱动力（P<0.01）,但降雨强度、降雨次数和坡度对两坡地地下土壤侵蚀的影响较小（R2<0.3,P>0.05）;总体上,无地下裂隙坡地和地下裂隙坡地土壤侵蚀以地表土壤侵蚀为主,分别占总侵蚀量的54%～97%和39%～96%;以岩土界面侵蚀或地下裂隙侵蚀为辅,分别占总侵蚀量的1%～45%和2%～60%。研究结果可为理解识别喀斯特坡地雨水转化和土壤侵蚀驱动因素以及喀斯特石漠化防治提供参考。