黄土高原陡坡地不同植被类型及恢复过程对径流泥沙的影响

[目的]探究不同植被类型及其恢复过程对陡坡地水土流失的影响差异，寻找可以更好地控制陡坡地水土流失的植被类型，进而为黄土高原流域生态环境治理提供理论指导。[方法]基于黄土高塬沟壑区王东沟流域坡地9种不同植被类型的径流小区14 a(2008—2021年)的降雨、LAI和径流泥沙数据，采用单因素方差分析和线性回归分析的方法，研究了不同植被类型的径流泥沙随植被恢复的变化。[结果]不同植被类型减少径流泥沙效果存在差异，侧柏林多年地表径流和土壤侵蚀模数显著高于其他植被类型(p<0.05),其余8种植被间不存在显著差异(p>0.05),白羊草与沙棘林的平均值较低。随着植被恢复，各植被LAI逐渐提高，地表径流与土壤流失显著降低，但不同植被类型表现出的递减规律具有差异，在2021年，白羊草、沙棘、沙棘×刺槐和刺槐林的地表径流和土壤侵蚀模数低于其他植被类型。各植被类型的地表径流与土壤侵蚀模数均符合线性关系(p<0.01),函数系数代表单位径流导致的土壤流失，反映了植被控制土壤侵蚀的能力，白羊草的效果最佳。[结论]草、灌及其混交林的植被恢复措施较纯乔木林可以更好地控制黄土高原陡坡地的水土流...     

黄土高原典型地区不同植被覆盖下坡面土壤侵蚀阈值研究

为了分析植被覆盖对黄土高原坡面水土流失的影响，量化土壤侵蚀的植被覆盖阈值，基于模拟降雨数据分析了植被覆盖对土壤侵蚀的作用机制，利用绥德、西峰、天水等黄土高原高原典型地区的野外径流小区定位观测资料，探讨了不同覆被类型下植被覆盖控制径流和土壤侵蚀的有效性，确定了不同覆被类型下植被覆盖调控径流和防治土壤侵蚀的植被覆盖下限阈值和上限阈值。结果表明：(1)植被覆盖度的提高增加了土壤入渗、减少了径流量、延缓了径流流速、增加了土壤抵抗侵蚀的能力。(2)坡面径流量随植被覆盖度呈幂函数或指数函数下降，土壤侵蚀量随植被覆盖度呈指数函数、幂函数或者对数函数下降。(3)总体而言，不同地区植被控制土壤侵蚀的下限阈值在20%～30%,上限阈值在50%～70%。(4)土壤质地、植被类型、甚至植被的根系特征对植被控制径流和土壤侵蚀的效益有重要影响。研究结果为黄土高原水土保持工作提供研究依据。     

次生马尾松林下植被恢复措施的水土保持效益

通过采集江西省赣县花岗岩区次生马尾松纯林地不同植被恢复措施坡面径流小区2010—2011年的降雨产流产沙资料,分析不同模式的水土保持功能及其植被恢复的水土保持效益。结果表明:1)次生马尾松稀疏纯林地水土流失严重,年产流系数为0.50～0.60,侵蚀模数在2 700～6 000 t/(km2.a)之间。2)植被恢复可以降低林地土壤侵蚀强度,但植被恢复的水土保持效益与林冠结构和地表覆盖度密切相关,当形成乔草或乔灌复合层时,可以起到50%～60%的年蓄水效益和65%～70%的年固土效益。3)植被恢复的水土保持效益亦受植被和降雨类型的影响,百喜草蓄水效益随降雨量先增后减,暴雨是蓄水效益变化的转折点,而胡枝子蓄水效益变化规律不一;植被恢复措施固土效益随降雨量的增加而降低,特别是在大暴雨情景时急剧下降。     

南方红壤区植被盖度对水土流失影响初探

以南方红壤区灌草边坡为研究对象,以坡面径流小区观测为主要方法,布设了不同植被盖度灌草边坡3个,分析不同植被盖度下水土流失规律。结果表明:12号小区年侵蚀模数为2 054t/km~2·a,3号小区年侵蚀模数为2 179t/km~2·a,4号径流小区年侵蚀模数为2 433t/km~2·a;3个小区植被盖度依次为4号3号2号,即在降雨量相同的情况下,植被盖度越大,减少水土流失效果越显著,两者必然存在一定的定量关系;2从全年土壤侵蚀情况分析,在降雨强度不同的月份,同一类型边坡植被盖度呈增长趋势,土壤侵蚀量呈减小趋势,植被盖度是减少水土流失的主要因素。     

南方红壤试验小区乔灌草多年水土保持效应比较

不同植被水土保持效应的评估是水蚀区生态修复理论研究和管理决策的重要依据.基于我国南方典型水土流失区福建省长汀县河田镇2003-2010年葛藤、乳源木莲、胡枝子、百喜草、宽叶雀稗和对照共6个小区的逐月径流深度、土壤侵蚀量及对应的降雨数据,采用植被小区与对照小区的径流深度比值和土壤侵蚀量比值,研究不同植被小区的水土保持效应,并分析降雨对小区水土流失的影响.结果表明,由于植被结构以及根系和地表枯落物的差异,各植被的水土保持效应存在显著差异,植被的保水和保土效应均为葛藤和乳源木莲优于胡枝子和百喜草,而宽叶雀稗最差,各植被保水效应差异较保土效应差异更为明显.径流深度主要受降雨量的影响,不同植被小区径流深度与降雨量的线性关系方程决定系数(R2)均在0.9以上;而土壤侵蚀量与降雨量的线性关系方程决定系数(R2=0.3～0.8)则因各小区植被覆盖的不同存在较大差异.研究结果可为当地和相似地域的植被重建工作提供参考.     

北方土石山区坡面水土流失特征研究

[目的]揭示北方土石山区坡面水土流失规律，为山区土壤侵蚀防治和生态建设提供科学依据。[方法]利用1988—1991年坡面径流小区观测数据，运用统计和相关分析等方法，对不同下垫面条件下坡面水土流失特征进行了分析，并探讨了坡面径流深度、土壤侵蚀模数、土壤入渗率与有效降雨量、平均降雨强度、降雨历时、降雨等级的关系。[结果](1)在5°08′～24°08′坡度范围内，坡面径流深度随坡度增加逐渐减小，土壤侵蚀模数和土壤入渗率随坡度增加逐渐增大；(2)在2.18～33.19 m坡长范围内，坡面径流深度随坡长增加逐渐减小，土壤侵蚀模数和土壤入渗率随坡长增加呈现先增后减的变化趋势，存在临界坡长；(3)随着植被覆盖度增加，坡面径流深度、土壤侵蚀模数迅速减小，土壤入渗率逐渐增加；裸地的坡面径流深度和土壤侵蚀模数显著高于30%植被覆盖度坡面，但植被覆盖度由30%增加到60%,90%时，坡面水土流失过程的影响差异并不明显，说明在水土流失治理中存在临界植被覆盖度；(4)坡面径流深度、土壤侵蚀模数主要受到有效降雨量和平均降雨强度影响，且均呈显著正相关；而土壤入渗率主要受到平均降雨强度和降雨历时影响，与平均降雨强度...     

黄土高原典型区降雨植被耦合对侵蚀产沙影响的临界研究

降雨植被耦合对土壤侵蚀的影响是研究地表侵蚀过程的重要内容。根据1954—1986年西峰水土保持科学试验站人工草地和自然草地径流场观测资料,从微观角度分析了降雨植被耦合对土壤侵蚀的影响。研究结果是:当牧草覆盖度<10%时,极端侵蚀模数随着植被覆盖度的增大而增大,这说明要使植被起到有效的抗蚀作用,其覆盖度不应低于10%;当植被覆盖度>10%时,极端侵蚀模数与植被覆盖度呈良好的幂函数关系;如果要使植被抗蚀力起主导作用且达到最优效果,则其覆盖度至少要达到70%。     

冀北土石山区坡面尺度径流特征及其影响因素

为了揭示区域水土流失规律,以冀北土石山区坡面径流小区定位观测资料为基础,对坡面尺度产流特征与地形因子、降雨因子、植被覆盖、水土保持工程措施等主要影响因素的关系进行分析,拟为该区水土流失防治及生态建设提供科学参考。研究结果表明:坡面径流小区的年径流量随坡度的增加出现先增后减的趋势,坡度临界值在11°00′左右;坡面径流小区的年径流量随坡长的增加而增加;不同坡度和不同坡长条件下,径流量与有效降雨量及平均降雨强度都成正相关,但与有效降雨量的相关系数要大于平均降雨强度的相关系数且在0.01水平上显著,与平均降雨强度的相关系数不显著;坡面径流小区的年径流量随着植被覆盖度的增加而减少,但覆盖度为60%和90%的草地径流小区的年径流量相差甚小,说明在水土保持治理过程中存在着临界植被覆盖度;水平阶、鱼鳞坑、梯田等水土保持工程措施通过改变下垫面状况,可以有效拦蓄径流,从而削弱降雨特征对径流的影响。     

丹江口库区及上游小流域水土流失治理成效评价

选以丹江口库区及上游治理的38条小流域为研究对象,以2007与2010年ALOS遥感影像为信息源,借助遥感和地理信息系统技术,解译出与土壤侵蚀密切相关的土地利用类型、植被覆盖度,同时根据数字高程模型(DEM)提取坡度,将这3个因子在Arc GIS中进行叠加和统计分析,生成每条小流域的土壤侵蚀强度分级图并统计出各等级所占的面积。把各条小流域分析结果汇总,利用2007(治理前)、2010年(治理后)坡度、土地利用、植被覆盖度、土壤侵蚀的汇总结果来评价水土流失治理工程的总体成效。结果表明:治理区地形以陡坡、急坡、险坡为主,三者占治理土地总面积的74.52%;经过三年治理,林地、园地、交通用地分别增加了326.05 km2、0.54 km2和6.32 km2,耕地、草灌、城镇工矿用地分别减少了113.44 km2、206.65 km2和3.47 km2;低覆盖度、中低覆盖度、中等覆盖度、中高覆盖度林草面积均在减少,高覆盖度林草面积大幅增加,增加了451.88 km2;在各土壤侵蚀强度等级中,中等强度侵蚀减幅最大,减少了173.60 km2,2007~2010年水土流失总面积减少了339.24 km2。     

喀斯特地区不同降雨和植被覆盖的坡面产流产沙特征

[目的]分析不同降雨类型下的径流和产沙量特征,及其在不同植被覆盖类型和植被覆盖度下的响应,为喀斯特地区黄壤坡面在不同降雨和植被覆盖条件下的产流和产沙量动态特征研究提供理论基础。[方法]以贵州省黔南州龙里县羊鸡冲小流域2014—2018年径流小区实测数据为基础,基于均值分类的方法,将研究区降雨类型划分为4类,对各指标进行相关性分析、回归模型模拟以及指数函数分析。[结果]不同降雨对研究区产流产沙的影响程度不同,不同植被覆盖类型下降雨特征对产流产沙的影响存在明显的差异。总体上A型降雨(极强雨强,极大降雨量、中等降雨历时的低频次降雨事件)更容易造成侵蚀性危害,该条件下坡面产流和产沙量之间显著相关,并且经果林表现出极好的水土保持效果;B型降雨(强雨强,中等降雨量、短降雨历时的高频次降雨事件)为该地区主要降雨类型;在4种降雨条件下,混交林的水土保持效果优于其他植被覆盖类型。产沙量与雨强、径流深正相关,和植被覆盖度负相关,对产沙量的影响为:径流深平均雨强植被覆盖度。当植被覆盖度到达80%左右,其削减径流以及减沙的效果处于稳定的状态。[结论]在降雨一定的前提下,植被是影响坡面产沙量的关键因子。对于喀斯特地区黄壤坡面而言,增加地表覆盖度是减少产沙量的基础,也是防治水土流失的一项重要举措。     

不同林草植被覆盖度的水土保持效益及适宜植被覆盖度

以1954--2004年南小河沟流域水文气象观测资料及所布设的林地、草地径流场观测资料为数据源，进行坡面侵蚀强度与径流指标、降水指标、植被覆盖指标之间的定量分析。结果表明：林草植被措施减轻坡面侵蚀的作用明显；防治水土流失的林草植被覆盖度以40％～60％分界明显；从防治水土流失的角度出发，黄土高原沟壑区人工林地和草地建设的有效植被覆盖度应不小于60％和50％。     

南方红壤区植被结构类型与降雨模式对林下水土流失的影响

植被和降雨是水土流失的关键因素,探究二者对水土流失的影响对开展水土保持具有重要意义。该研究基于鹰潭红壤生态试验站5种植被结构类型的径流小区2016-2018年93次降雨、径流、泥沙观测资料以及各小区植被结构参数,利用自组织映射(self-organizing maps,SOM)方法,根据雨量、历时、60 min最大雨强、平均雨强、降雨集中性等特征指标划分降雨模式,研究了不同降雨模式和植被结构类型的水土流失特征,并采用冗余分析(RDA)定量研究降雨与植被对林下水土流失的影响。结果表明,SOM方法能客观识别红壤区4种典型侵蚀降雨模式,R_Ⅲ模式(短历时、大雨强、雨量集中)是造成水土流失的主要降雨模式,R_Ⅳ模式(多雨量、大雨强、长历时)最具侵蚀性破坏力;植被结构类型显著影响水土流失,水土保持功能从大到小依次为:灌草混交林、草地、低灌林、乔木林、高灌林。RDA分析表明,降雨模式与植被结构类型能够改变降雨、植被对水土流失的影响,随着降雨模式由弱到强转变,植被的水土保持功能逐渐减小,降雨影响增强,水土流失由植被主控演变为平衡控制、降雨主控;随着植被结构类型由近地表植被向灌木、乔木的变化,植被的调节能力减小,降雨影响增强。     

坡地开垦的径流泥沙响应

Land use and land cover change is a key driver of environmental change. To investigate the runoff and erosion responses to frequent land use change on the steep lands in the Three Gorges area, China, a rainfall simulation experiment was conducted in plots randomly selected at a Sloping Land Conversion Program site with three soil surface conditions: existing vegetation cover, vegetation removal, and freshly hoed. Simulated rainfall was applied at intensities of 60 (low), 90 (medium), and 120 mm h 1 (high) in each plot. The results indicated that vegetation removal and hoeing significantly changed runoff generation. The proportion of subsurface runoff in the total runoff decreased from 30.3% to 6.2% after vegetation removal. In the hoed plots, the subsurface runoff comprised 29.1% of the total runoff under low-intensity rainfall simulation and the proportion rapidly decreased with increasing rainfall intensity. Vegetation removal and tillage also significantly increased soil erosion. The average soil erosion rates from the vegetation removal and hoed plots were 3.0 and 10.2 times larger than that in the existing vegetation cover plots, respectively. These identified that both the runoff generation mechanism and soil erosion changed as a consequence of altering land use on steep lands. Thus, conservation practices with maximum vegetation cover and minimum tillage should be used to reduce surface runoff and soil erosion on steep lands.     

川北紫色土小流域植被建设的水土保持效应

定量评价林草植被的水土保持功能对合理指导紫色土区的流域综合治理具有重要作用。该研究基于鹤鸣观流域Ⅱ号支沟1985-2001年逐日径流量和输沙量,结合实测日降雨量,采用Spearman秩相关统计法分析流域径流和输沙变化趋势,应用流量历时曲线和双累积曲线分析流域植被建设实施前后径流和输沙变化特征,并定量评估植被建设的水土保持效应。结果表明:结合防护林营造时间和双累积曲线分析,把水文序列分为基准期(1985-1990年)和评价期(1991-2001年),相比基准期,评价期小流域的年均降水量减少约8.1%,而年径流深和年输沙模数却分别减少34.6%和89.9%,说明以植被建设为主的人类活动起到重要作用。同时,植被建设的削洪增枯效果明显,评价期的丰水日径流深和平水日径流深较基准期分别减少了84.2%和76.3%,而枯水日径流深却增加了650.0%;结合双累积曲线和分离判别法可知,植被建设在径流和输沙变化中的贡献率分别达92.9%和94.3%,大规模的植被建设在减少土壤侵蚀的同时也减少了产流量,考虑到水安全问题,未来植被建设应合理规划。     

东北黑土区小流域综合治理措施及效益评价——以振祥小流域为例

 在东北黑土区振祥小流域全面调查的基础上,采用坡面防护、沟道治理等工程措施,配置相应的林草措施,并辅之以适当的耕作措施,对振祥小流域进行了水土保持综合治理开发,并对治理后产生的效益进行初步评价。经过5a的实践,综合治理取得了良好的生态、经济和社会效益。2008年各项措施全部生效,每年拦蓄径流30.65万m3,保土总量1.71万t,水土流失区土壤侵蚀模数由治理前的2350 t/(km2.a)下降到416t/(km2.a),年增加经济收益29.39万元,林草覆盖率由治理前的9.0%增加到12.3%。证明该综合治理措施适用于黑土区,为黑土区小流域综合治理的全面开展提供参考。     

晋北丘陵风沙区不同植被恢复模式的水土保持效应

通过对山西右玉贾家窑阳坡退耕还林约20年后的4种植被恢复模式(自然恢复草地、油松林、柠条灌丛和油松—柠条林)土壤水分、理化性质、径流量和侵蚀量的测定,探讨了不同植被恢复模式的水土保持效应。结果表明:(1)4种植被恢复模式0—100cm土层土壤平均含水量无显著差异,油松林和自然恢复草地的土壤容重高于油松—柠条林和柠条灌丛,土壤总孔隙度的变化趋势与容重相反;(2)4种植被恢复模式0—20cm土层土壤粒度组成、pH、有机质、铵态氮和速效磷无显著差异,硝态氮和速效钾差异明显(P0.05);(3)4种植被恢复模式径流量没有明显差异,但土壤侵蚀量自然恢复草地和油松林显著高于柠条灌丛和油松—柠条林(P0.05);(4)覆盖度相似条件下,根系密度、近地表植被盖度和枯枝落叶层厚度是影响林草植被水土保持效应的主要因素。