三峡库区小流域修正通用土壤流失方程适用性分析

土壤侵蚀量的定量研究可为国家生态环境建设和水土保持宏观决策的制定提供重要的依据。修正通用土壤流失方程(revised universal soil loss equation,RUSLE)是开展土壤侵蚀定量评价的主要手段。该文在地理信息系统(geographic information system,GIS)的支持下,依据中国土壤流失方程各因子的算法确定RUSLE模型各因子值,估算了三峡库区黄冲子小流域不同时期的土壤侵蚀量,并与基于泥沙平衡原理计算的土壤侵蚀量比较后分析RUSLE模型在库区小流域的适用性。结果表明,基于RUSLE模型估算的小流域1963-2000年(农地小流域)和2001-2014年(林地小流域)的年均土壤侵蚀模数分别为2246.09和868.3 t/(km2·a),其结果与采用137Cs和210Pb技术的塘库沉积物定年结果基本吻合,表明210Pb定年结果可靠。依据泥沙平衡原理计算的小流域1963-2000年和2001-2014年的年均土壤侵蚀模数分别为942.48和811.47t/(km2·a)。RUSLE模型估算小流域1963-2000年和2001-2014年的土壤侵蚀模数相对误差分别为138.32%和7.00%。因此RUSLE模型适用于库区林地小流域,而不适用于库区农地小流域;但是基于地形因子(LS因子)修正的RUSLE模型估算结果相对误差减少至8.14%,其适用于库区农地小流域。     

~(137)Cs技术研究岩溶高原湿地小流域土壤侵蚀特征

运用137Cs技术研究了威宁草海沙河小流域不同土地利用方式和地貌部位的土壤侵蚀特征。结果表明:研究区137Cs的背景值为879Bq·m2;农耕地土壤剖面中137Cs中呈均匀分布,非农耕地土壤剖面中呈指数递减分布;不同土地利用方式下,137Cs的面积活度值从大到小为灌丛地人工草地农耕地,土壤侵蚀模数值为农耕地草地灌丛地;不同地貌部位土壤中,137Cs面积活度值从大到小为下坡中坡上坡,侵蚀模数值变化为上坡中坡下坡。小流域年均侵蚀模数为:1254.9t·(km2·a)-1,灌丛地侵蚀模数为462.6t·(km2·a)-1,人工草地为630.4t·(km2·a)-1,农耕地为3311.8t·(km2·a)-1。因此,在小流域水土流失综合治理过程中,农耕地是治理的重点。     

紫色丘陵区小流域土壤侵蚀产沙空间分布的137Cs法初步研究

该文通过紫色丘陵区响水滩小流域不同土地利用类型、不同坡度和坡长、不同地貌部位土壤剖面中137Cs含量的测定与分析,对其侵蚀空间分布进行了估算.研究结果表明:该流域137Cs含量的背景值为1870 Bq/m2;流域内坡耕地、林地的年平均侵蚀强度分别为4468、1759 t/(km2·a);土壤侵蚀量与坡长、坡度均指数相关;丘顶、丘坡和鞍部的年平均侵蚀强度分别为2125、4676、3625 t/(km2·a).结果表明土地利用类型、坡长和坡度、地貌部位对土壤侵蚀量影响很大,坡耕地是该流域泥沙的主要来源.     

基于3S和~(137)Cs技术的三峡库区小流域泥沙输移比研究

用3S技术对重庆忠县石宝寨的菱角塘小流域进行侵蚀单元的划分,通过137 Cs示踪技术配合GIS空间插值法,评估小流域1963年以来的地面侵蚀量;同时,以137 Cs定年法为主要研究手段,确定塘库不同层位的淤积泥沙的年龄,计算1963年以来小流域塘库泥沙淤积量,从而获得小流域以塘库入口为观测断面的泥沙输移比。研究结果表明:(1)不同土地利用类型的土壤侵蚀量差异明显,从1963-2013年这50年间,小流域侵蚀总量为7 240.5t,林地侵蚀总量为2 095t,坡耕地土壤侵蚀总量为5 145.5t,是林地侵蚀总量的2.45倍;(2)用137 Cs定年法进行计算得出小流域塘库淤积总量为1 927.5t,输出库外的泥沙643t;(3)计算菱角塘小流域1963年以来的泥沙输移比为0.36,小流域的低泥沙输移比说明流域内在坡面下方集中分布的水田以及修建的塘库能够很好拦蓄流域上部坡面的侵蚀产沙。     

小流域地貌部位和土地利用类型对侵蚀产沙影响的137Cs法研究

大气核爆产物137Cs能够强烈地被土壤颗粒所吸附,是一种示踪土壤运移的良好示踪剂。通过对紫色丘陵区响水滩小流域不同地貌部位和不同土地利用类型下土壤剖面中137Cs含量的测定与分析,计算了流域各地貌部位、土地利用类型的侵蚀强度。研究得出该流域137Cs含量的背景值是1870 Bq/m2;流域内坡耕地、林地的年均侵蚀强度分别是4468 t/(km2.a)和1759 t/(km2.a);丘顶、丘坡和鞍部的年平均侵蚀强度分别是2125,4676 t/(km2.a)和3625 t/(km2.a),槽土和水田则是沉积区。分析结果表明地貌部位和土地利用类型对土壤侵蚀影响巨大,坡耕地是该小流域泥沙的主要来源。     

镇江地区不同地类土壤侵蚀~(137)Cs法初步研究

选择江苏镇江地区作为研究区,采集仑山水库附近的12个土壤剖面共116个土壤样品,运用137Cs示踪方法,探讨了撂荒地、油菜地、茶园、林草地、林地、水稻田6种地类的137Cs含量及其侵蚀模数。研究表明:该区土壤中的137Cs背景值为1760.48Bq/m2。在0—50cm深度范围内,137Cs含量平均值为844.03Bq/m2,土壤侵蚀模数平均值为2642.89t/(km2.a)。不同地类按137Cs含量的大小排序,非耕作土为林草地>撂荒地>林地,耕作土为水稻田>油菜地>茶园;按土壤侵蚀模数的大小排序,非耕作土为林地>撂荒地>林草地,耕作土为茶园>油菜地>水稻田。非耕作土为轻度侵蚀,耕作土多为中度到强烈侵蚀。     

137Cs和210Pbex双核素示踪"三北"防护林区退耕前后坡地土壤侵蚀变化

为查明"三北"防护林建设前后农耕地和退耕地土壤保持效益变化，利用137Cs和210Pbex双核素示踪技术，选择了防护林建设较为成功的张家口坝上地区（风力侵蚀区）作为典型区，研究了农耕地以及退耕地土壤137Cs和210Pbex的剖面变化规律及其示踪的土壤侵蚀变化。结果表明：1）由于耕作的混匀作用，农耕地土壤剖面中137Cs和210Pbex均呈均匀态分布；退耕地土壤剖面中137Cs和210Pbex则表现为表层（0～5cm）浓度最高、下层（5～25cm）浓度均相对较低且分布相对均匀的形态，这表明退耕后坡地土壤137Cs和210Pbex剖面形态均会发生一定变化，退耕驱动土壤137Cs和210Pbex剖面变化导致运用土壤核素估算侵蚀模型在该区域难以适用；2）基于土壤137Cs和210Pbex剖面变化规律，利用210Pbex质量平衡方程，提出了退耕地土壤210Pbex土壤侵蚀估算模型；3）利用137Cs比例模型估算退耕地土壤侵蚀速率为27.94±11.92 (t/hm2·a)，农耕地侵蚀速率为29.11±14.42 (t/hm2·a)，而利用修正后的210Pbex转换模型估算得到"三北"防护林区退耕地造林前平均侵蚀速率为82.16±14.36 (t/hm2·a)，造林后平均侵蚀速率为-41.28±33.91 (t/hm2·a)；农耕地造林前平均侵蚀速率为68.55±22.11 (t/hm2·a)，造林后平均侵蚀速率-8.52±47.32 (t/hm2·a)。这表明137Cs示踪技术主要表征了1963年以来该区坡地土壤侵蚀和沉积的平均结果，而210Pbex示踪技术则可以较好地示踪防护林建成前后的土壤侵蚀变化。此外，研究结果也表明，相比于"三北"防护林建成之前，建成之后该区农耕地和退耕地的土壤侵蚀速率均呈显著下降趋势，且均由前期的风沙侵蚀转变成了风沙沉积。     

横垄耕作的面源污染截留效应研究

为了解横垄耕作的面源污染截留效应,选取吉林省长春市莫家沟小流域横垄耕作坡耕地为研究区,应用210Pbex核素示踪技术得到研究区土壤侵蚀模数为2 268 t/(km2.a),吸附态氮、磷流失负荷分别为4 889、2 022 kg/a;运用RU-SLE2.0模型,模拟在同等立地条件下顺坡耕作土壤侵蚀模数约为6 200 t/(km2.a)。对比结果表明:横垄耕作较顺坡耕作可减少约63%的土壤流失量及随土壤流失的吸附态氮磷负荷。     

三峡库区苎麻护坎坡式梯地减蚀效益的~(137)Cs法研究

三峡库区丰都一带,苎麻护坎坡式梯地非常普遍。为了评估苎麻护坎坡式梯地的减蚀效益,在丰都十直镇采用137Cs示踪法测定了苎麻护坎坡式梯地和相邻坡耕地的侵蚀速率。测定结果表明,苎麻护坎坡式梯地的侵蚀模数为802.50 t/(km2.a),相邻坡耕地的侵蚀模数为2 299.70 t/(km2.a),减蚀效率达65.1%。     

三峡地区侵蚀泥沙的137Cs法研究

198 9年以来三峡地区开展的侵蚀泥沙13 7Cs示踪的初步研究表明:三峡地区紫色土陡坡耕地侵蚀强烈,坡度>2 5°的坡耕地,侵蚀速率高达712 6 94 5 2t/(km2 ·a) ;黄壤质地粘重,抗蚀性好,坡度2 9°的陡坡耕地的侵蚀速率仅2 5 0 9t/(km2 ·a)。林草地侵蚀轻微,坡度2 5°林草地的侵蚀速率为30 6 6 88t/(km2 ·a) ,较坡耕地大致低一个数量级。上世纪6 0年代以来,开县小江河床上涨强烈,两岸滩地也有淤积发生,淤积厚度10 70cm不等,低滩地泥沙淤积厚度大于高滩地。开县春秋水库小流域输沙模数为15 6 0t/(km2 ·a) ,由于谷地泥沙淤积极为有限,此值基本可代表该流域的侵蚀模数。全国土壤侵蚀遥感普查公布的川东平行岭谷区侵蚀模数为30 0 0 5 0 0 0t/(km2 ·a)。     

典型黑土小流域侵蚀强度时空变化特征——以海伦市光荣小流域为例

为了系统反映黑土区典型水蚀小流域土壤侵蚀特征，基于连续的Landsat TM/OLI影像计算NDVI,并基于优化后的土壤和土地利用参数，结合实地调查，利用中国土壤流失方程(CSLE)、基于单位流量加权侵蚀沉积模型(USPED)分别模拟了海伦市光荣小流域2000—2021年间平均土壤侵蚀模数和侵蚀沉积分布格局，并通过融雪侵蚀模型(SHI)模拟了2017年春季融雪侵蚀空间分布，综合分析了小流域的侵蚀格局成因。结果表明：2000—2021年间CSLE模拟发现，小流域平均土壤侵蚀模数为5.57 t/(hm²·a),平均土壤流失量为0.55 mm/a,坡上侵蚀量较少[0～2 t/(hm²·a)],为微度侵蚀，坡中处于极强烈侵蚀和剧烈侵蚀等级，侵蚀贡献主要来自坡度2°～6°区域，占总侵蚀量的79.56%;USPED模拟发现，小流域78.11%面积发生侵蚀或沉积，其中侵蚀面积占流域面积24.89%,平均侵蚀模数为9.40 t/(hm²·a),且多集中在坡中和坡底侵蚀沟位置；沉积面积占流域面积的53.22%,平均沉积模数为-4.39 t...     

基于CSLE模型的天山北坡西白杨沟流域土壤侵蚀定量评价

[目的]定量评价天山北坡西白杨沟流域水土流失土壤侵蚀状况,分析其分布特征,为区域水土保持以及生态环境建设提供科学依据。[方法]以新疆维吾尔自治区乌鲁木齐县西白杨沟流域为研究区,采用样地调查与地理信息系统(GIS)、遥感(RS)技术相结合方法和CSLE模型,对西白杨沟流域进行土壤水力侵蚀评价及侵蚀强度空间分布分析。[结果]天山北坡西白杨沟流域平均土壤侵蚀模数748.91 t/(km~2·a)。地形对土壤侵蚀强度影响明显,在坡度20°～40°区域,土壤侵蚀模数最高,为1 127.22～1 229.62 t/(km~2·a)。缓坡(20°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈正效应,而在陡坡(40°～70°)区域,坡度对土壤侵蚀模数呈负效应。土壤侵蚀主要发生在南坡、东南坡和东坡;不同土地利用方式对土壤水力侵蚀程度影响不同,表现为:呈灌木林地[1 709.80 t/(km~2·a)]有林地[1 389.40 t/(km~2·a)]天然牧草地[605.20 t/(km~2·a)]人工牧草地[334.71 t/(km~2·a)]水浇地[113.69 t/(km~2·a)]的趋势。[结论]土壤侵蚀强度总体以微度和轻度为主,强烈侵蚀、极强烈侵蚀、剧烈侵蚀主要分布在流域的中下游和下游;天山北坡西白杨沟流域侵蚀强度的空间分布与地形、土地利用、土壤性质联系紧密。     

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)。     

宁南黄土高原阳洼流域137Cs分布及侵蚀特征研究

利用137Cs示踪方法,对宁南黄土高原阳洼流域土壤137Cs分布及土壤侵蚀进行了初步研究。结果表明:流域137Cs基准值为(1 966.99±112.06)Bq/m2。流域内林草地土壤剖面137Cs呈指数型分布,坡耕地137Cs在耕层内呈均一分布。受坡位影响,坡耕地上坡137Cs质量活度为中、下坡的25.14%~27%。流域内坡耕地土壤侵蚀最高,平均为3 889.95 t/km2,自然荒坡最小,仅为坡耕地的17.83%,坡耕地是流域泥沙的主要侵蚀溯源区。阳洼流域土壤侵蚀存在明显的空间格局,不同土地类型下土壤137Cs面积活度、土壤侵蚀模数呈斑块状镶嵌分布,以靠近流域西南边界、中部及东南部区域土壤侵蚀模数最大,平均侵蚀速率在3 405.59~7 080.73 t/(km2.a),沉积与侵蚀明显区域间有过渡区域。坡度是影响该流域土壤侵蚀空间变化的主导因子,但土壤侵蚀速率并不简单随坡度增加而增大,它还受土地利用方式、坡位、降雨等因素影响。     

应用同位素示踪技术测定坡耕地土壤侵蚀模数

土壤侵蚀和土地退化,造成了土地生产力下降、河道淤积等一系列问题。利用同位素示踪技术中常用的137Cs和7Be联合对西南干热河谷地区金沙江、澜沧江流域坡耕地土壤侵蚀进行定量研究,为该区域坡耕地土壤侵蚀模数研究提供估算依据。研究表明:在1°～44°坡度范围内,土壤侵蚀模数分布范围为716～7 125.7 t/(km2.a),土壤侵蚀模数与坡度成正相关关系,可使用公式y=193.4x+122.2(R2=0.88,x为坡度,y为土壤侵蚀模数)进行估算。     

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.     

川中丘陵区小流域土壤侵蚀空间分异评价研究

将地理信息系统(GIS)技术Arc/Info与通用土壤流失方程(USLE)相结合进行了小流域土壤侵蚀量的估算。以盐亭农田生态系统国家野外科学观测研究站内的截流村小流域(简称截流村小流域)为研究对象,依据实地调查资料及地形、土地利用、土壤和植被等数据,建立了小流域空间数据库,利用GIS的栅格数据空间分析功能,将小流域空间离散化为10 m×10 m的栅格,在栅格内根据合适的USLE因子算法进行了土壤侵蚀量估算,进而对小流域内土壤侵蚀强度空间分异和小流域内侵蚀量进行了统计分析。结果表明,截流村小流域年均输沙模数为1244.7 t/(km2.a),侵蚀强度属轻度;坡耕地占流域面积的44.17%,年均土壤侵蚀模数为2195.0 t/(km2.a),其侵蚀总量占流域总侵蚀量77.93%,表明坡耕地是该小流域水土流失的策源地,小流域水土流失治理的关键是实现流域内坡耕地的合理利用。同时对于林地和小于10°坡耕地的侵蚀模数结果与相关研究仅相差19.8%和4.4%,证实了该模型的准确性和可靠性。     

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.     

基于土壤~(137)Cs监测的土壤侵蚀与有机质流失——以密云水库为例

本文运用137Cs核素示踪技术,研究北京重要的水源供应地密云水库周边地区及白河上游地区土壤侵蚀状况与有机质流失状况及其相互之间的量变关系。试验结果表明:0～20cm土层中山坡上137Cs含量低于坡中、坡下,但若山顶具有缓坡或山角下具有陡坡则137Cs含量变化规律相反。根据水利部标准与土壤137Cs监测结果,密云水库周边大部分地区基本属于轻度侵蚀和中度侵蚀,部分地区侵蚀情况严重,达到了剧烈侵蚀的程度。不同土地利用方式对土壤有机质分布有很大影响,有机质含量分布为灌丛>林地>果园>农田;上游地区有机质含量高于水库周边地区土壤,表明人为活动加剧了土壤侵蚀和有机质的流失。对于景观单一,地域较小的采样区进行三次曲线数学模拟,其相关系数高达0.9左右,表明在监测土壤137Cs、210Pb含量变化的同时,可以利用小区域数学模型直接预报预测土壤有机质含量的变化。     

近20年水蚀风蚀交错区小流域侵蚀及坡—沟产沙演变的粒径对比分析

以神木六道沟小流域为例,分析10座小型淤地坝年淤积沙量、产沙地层出露分布及其土壤粒径,基于“侵蚀—沉积”相关原理和粒径对比分析,探讨了近20年来该流域坡—沟侵蚀关系的演变方向及程度.结果表明:1992到2010年,该流域侵蚀模数由150 t/(hm2·a)减少到31.01 t/(hm2·a),减少幅度达80％.马兰黄土、离石黄土等各侵蚀产沙地层的侵蚀模数均大幅下降约80％.近20年前后,流域坡面和沟道侵蚀量分别由78.70,298.25 t/(hm2·a)减至21.23,50.74 t/(hm2·a).坡—沟侵蚀量相对比例由3.5∶6.5改变为4.6∶5.4.植被改善显著削弱了流域坡面的土壤侵蚀以及径流下沟对沟道侵蚀的增沙效应.