137Cs、HCHs测定岩溶洼地沉积物年代及流域产沙强度

以青木关岩溶槽谷区内代表性耕地型与林地型洼地小流域为研究对象,从洼地沉积物入手,探明各洼地沉积物剖面~(137)Cs比活度、六六六(HCHs)、有机质、黏粒含量及容重的深度分布特征;运用~(137)Cs示踪法,辅以HCHs进行沉积物断代,追溯流域近60年来的土壤侵蚀量演变特征及探讨其驱动因素。结果表明:(1)炮台院子耕地型洼地沉积物剖面~(137)Cs、HCHs仅有个别层位检出,无法利用~(137)Cs、HCHs深度分布进行沉积物断代,反映了发育的落水洞对其沉积物剖面影响大。(2)龙洞槽耕地型和劳动村林地型洼地小流域1963—1983,1984—2019年产沙模数分别为231.78,82.04 t/(km~2·a)和68.79,39.46 t/(km~2·a),表明流域生态环境得到明显改善。与1963—1983年时段相比,该地区1984—2019年时段年平均降水量无明显变化,2个小流域产沙模数均显著减小,表明近60年流域产沙强度主要受土地利用方式、水土保持措施等人类活动控制。(3)龙洞槽洼地剖面~(137)Cs、HCHs峰值,表层泥沙~(137)Cs、HCHs数值和不同时期流域产沙模数均明显大于劳动村洼地,主要是由2个洼地分别控制的耕地型与林地型小流域在人类活动影响下产沙强度的差异所致。另外,~(137)Cs和HCHs相结合的示踪方法可较好地用于评估西南岩溶流域产沙量的时间变化。     

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.     

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。     

渭河流域侵蚀产沙强度的区域分异特征

根据渭河流域水文站的泥沙观测资料,采用"水文-地貌法",将渭河流域划分为132个侵蚀产沙单元,计算分析了渭河流域侵蚀产沙强度的区域分异特征.渭河流域的多年平均侵蚀产沙强度为4 459.2 t/(km2*a), 产沙量为5.2亿t/a;≥5 000 t/(km2*a)的强度侵蚀面积平均为5.2亿km2,占全流域总面积的44.3%;主要侵蚀产沙区位于渭河南河川及天水以上的黄土丘陵沟壑区、泾河庆阳以上的大部分地区和杨家坪以上的部分地区、以及北洛河刘家河以上的干旱黄土丘陵沟壑区,侵蚀产沙强度在6 000～10 000 t/(km2*a)之间,其面积占流域的39.1%.由于渭河流域上中游水土流失严重,导致下游河床泥沙淤积日趋严重,洪水灾害的潜在危险性很大,直接威胁着渭河下游以至黄河下游的安澜.因此,渭河流域的水土保持工作非常重要,特别是中上游地区的主要侵蚀产沙区和产沙中心.应加强渭河流域水土保持措施的区域适宜性与匹配关系的研究,开展水土流失动态实时监测,为科学配置治理措施,加快水土流失治理步伐提供理论依据.     

延安燕沟流域次降雨泥沙来源分析

延安燕沟流域属于水土流失治理的重点区,退耕还林（草）措施引起的生态环境改善和经济发展带动的山区道路建设压力对本地区侵蚀环境和侵蚀动力机制产生了巨大影响,坡面水土流失与道路水土流失对比关系发生了新变化。在坡面侵蚀得到初步治理的新环境下,道路侵蚀则上升为主要地位。依据燕沟流域2005年7月2日的5年一遇暴雨引起的不同土地利用类型下的侵蚀产沙监测结果,结合流域卡121站测得的流域产沙总量,分析各土地利用类型产沙量对流域总产沙量的贡献,并依据流域土地利用的演变,反演林草植被恢复与道路建设对流域泥沙来源的作用。研究结果表明：在次降雨条件下,道路的产沙强度为支道山路500t／km^2、干道山路3163t／km^2、运油道路1万3500t／km^2,而农、林、草地的产沙强度为6．184t／km^2;道路产沙强度远大于农、林、草地的产沙强度：占流域面积1％的道路产沙量占总产沙量的42．3％,占流域面积70．5％的草地、灌木林地产沙量仅占流域的26．7％。退耕还林（草）措施使流域坡面产沙量大为降低,流域产沙量减少41．2％,但由于道路产沙量增加,抵消了减沙效益的58．0％,因此,黄土丘陵区植被恢复后,应将水土流失治理重点放在防止道路侵蚀方面。     

基于WaTEM/SEDEM模型的洮河源区土壤侵蚀产沙模拟及其空间驱动力分析

[目的]全面认识长时间尺度的土壤侵蚀时空变化及其影响因素对土壤侵蚀治理具有重要意义。探究流域1998—2018年土壤侵蚀和产沙时空变化特征及其空间驱动力因子,为洮河源区流域的水土治理提供科学理论依据。[方法]以洮河源区流域为研究区,基于碌曲站实测输沙数据以及植被NDVI数据,通过WaTEM/SEDEM模型结合重心模型分析流域侵蚀产沙时空变化特征,进一步采用地理探测器方法探究其空间驱动力因子。[结果]洮河源区的土壤产沙模数由1998年的33.81 t/(hm²·a)增加至2018年的48.59 t/(hm²·a);土壤侵蚀强度主要以微度侵蚀为主,其次是极强侵蚀和轻度侵蚀,剧烈、强烈和中度侵蚀占比最小。侵蚀较强区域分布在高山地带;侵蚀较微弱的区域分布在中部的河谷地区和海拔较低的区域。流域内地形等级和植被覆盖度对土壤侵蚀影响最大,q值分别为0.359,0.183,流域侵蚀模数随地形位等级增大而增大,随植被覆盖度的增大而减少。1998—2003年和2008—2013年这两个时段,土壤侵蚀重心向东南方向移动,2003—2008年侵蚀重心向西北方向移动,...     

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。     

基于小流域尺度的黔北喀斯特地区产流产沙特征

目前,中国西南喀斯特地区流域尺度产流产沙长期定位观测试验报道较少,且其相关机制的探讨不足。该文基于小流域尺度,分析典型喀斯特小流域产流产沙特征,定性、定量探讨喀斯特小流域产流产沙的主要影响因子。选取位于贵州北部的典型喀斯特小流域—遵义浒洋水小流域为研究区,采用小流域控制站定位观测法,在4年连续观测的基础上,分析浒洋水小流域月际、年际产流产沙特征,并重点分析了降雨对小流域产流产沙的影响。结果表明:受喀斯特地区特殊的"二元"侵蚀环境等因素影响,浒洋水小流域产流、产沙高峰不同期,产流高峰出现在10月,多年月均值为63.9万m3,而产沙高峰为6月,116.21t。显著性检验则表明,浒洋水小流域月际产流无显著差异(P0.05),但6月产沙则显著高于1、2、3及12月(P0.05),其他月份间产沙无显著差异(P0.05);受年度降雨的影响,2010-2013年,无论是产流还是产沙,2013年均显著高于其他年份(P0.05)。研究期间,小流域多年平均输沙模数为215.32 t/(km2·a),这一结果与贵州省公布的贵州喀斯特区土壤侵蚀模数279.47t/(km2·a)接近;该小流域降雨对产流产沙影响显著,降雨强度(I60)同产流产沙在0.05水平上显著相关,而降雨量同产流产沙则在0.01水平上显著相关。结果可为喀斯特地区的水土流失治理提供参考。     

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。     

黄土丘陵沟壑区不同土地利用方式下小流域侵蚀产沙特征

为进一步优化和合理配置水土保持措施,以黄土丘陵沟壑区3个不同土地利用方式下的坝控小流域为例,基于人工探槽取样、淤积层次甄别及与产流降雨事件的对应关系,结合1∶10 000早期地形图与全站仪测量,拟合库容曲线来估算淤地坝泥沙淤积量,进而反演坝控流域的产沙模数变化特征。结果表明:(1)延河马家沟3个不同土地利用方式下的洞儿沟、阎桥和芦渠坝控小流域,自建坝至2016年的多年平均淤积量分别为2 748.80,4 634.31,3 141.17 t;(2)洞儿沟、阎桥和芦渠流域多年平均产沙模数分别为2 432.56,3 131.29,1 794.95 t/(km~2·a),依次属于轻度、中度和轻度侵蚀;不同土地利用方式下坝控小流域的最小产沙降雨量均20 mm以上;(3)不同的土地利用方式对小流域侵蚀产沙影响显著,人类活动明显的阎桥流域多年平均产沙模数大于以林草地为主的洞儿沟流域,而以林地和梯田为主的芦渠流域多年平均产沙模数最小。由此可见,在黄土丘陵沟壑区合理配置不同的水土保持措施,是减少小流域侵蚀产沙的有效途径。     

喀斯特山地石漠化过程中地表地下侵蚀产沙特征

喀斯特地区特殊的地表、地下侵蚀产沙是引发石漠化发生发展的重要物理过程。以喀斯特山地石漠化过程中不同石漠化状况的裸坡面为研究对象,通过模拟其地表微地貌及地下孔(裂)隙构造特征,采用人工模拟降雨试验研究其地表及地下侵蚀产沙特征。结果表明:无石漠化、潜在石漠化和轻度石漠化的裸坡在相同条件下的地表产沙量总体上高于地下产沙量,且10 min降雨时段内地下产沙量在0~100 g之间。不同石漠化强度的裸坡地表、地下侵蚀产沙量均随雨强的增大而增加;小雨强(30~80 mm h~(-1))下,随着石漠化强度加剧其地表越不易发生侵蚀,而石漠化强度达到一定程度时(基岩裸露率40%)土壤流失以地下流失为主;大雨强(150 mm h~(-1))下,地表产沙量及其分配比例随基岩裸露率变化不明显,而地下产沙量则呈先增加后减小的变化且在基岩裸露率为30%时达到最大。不同石漠化强度的裸坡地表产沙量及其分配比例随地下孔(裂)隙度变化不明显,地下产沙量及其分配比例总体上随地下孔(裂)隙度增加而增加;在不同地下孔(裂)隙度下(1%~5%),地表、地下产沙量及其分配比例随基岩裸露率变化(10%~50%)差异较大。研究结果对认识喀斯特地区石漠化发生发展机制、揭示土壤侵蚀特征、防治地表地下水土流失具有重要的理论和现实意义。     

珠江上游喀斯特地区土地石漠化现状遥感分析

 以2002年前后的Landsat7ETM+遥感影像为主要数据源,采用人机交互解译的方法,对珠江上游喀斯特地区土地石漠化强度现状进行遥感解译,解译精度高达87%。对遥感解译分析和研究的结果表明:整个珠江上游的土地石漠化已十分严重,石漠化、半石漠化土地面积3万9900 km2,占总面积的16.4%;石漠化、半石漠化比率大于15%的石漠化县有52个,其中贵州省土地石漠化最严重,石漠化、半石漠化比率高达21.9%,有23个石漠化县(区),广西和云南相对较轻,石漠化、半石漠化比率分别为14.7%和14.4%,分别有21和8个石漠化县。珠江上游19个市(州)中就有12个市(州)的石漠化、半石漠化面积超过1000km2,集中分布于贵州黔南州—广西河池市、贵州黔西南州—云南曲靖市和云南文山州—广西百色市3个石漠化条带上。     

花椒林在喀斯特石漠化治理中的碳汇效益

[目的]评价石漠化地区花椒林的碳汇功能,为石漠化治理工程的碳汇效益提供技术示范与参考。[方法]以贵州省花江喀斯特石漠化治理示范区生态环境综合治理模式下顶坛花椒(Zanthoxylum planispinum)为研究对象,依据当地的石漠化现状,通过测定强度、中度和轻度石漠化和不同龄级的花椒林生物量、土壤深度和持土量,对花椒林碳汇量进行估算。[结果]石漠化程度越高,花椒林碳汇量越低,反之,石漠化程度越低,花椒林碳汇量越大,其中轻度石漠化花椒林碳密度为3.24t/hm2,中度石漠化为3.12t/hm~2,强度石漠化为2.81t/hm~2,轻度中度强度;随着土壤深度和持土量的增加,花椒林碳汇量也呈现增加的趋势。[结论]花椒林的平均碳密度为3.06t/hm~2,花椒林的综合最优碳汇经济效益为1.92×10~4~2.56×10~4元/hm~2。     

Effects of Underground Pore Fissures on Soil Erosion and Sediment Yield on Karst Slopes

Underground pore fissure is one of common ways of soil leakage, and the soil loss in underground pore fissure would aggravate the development of rocky desertification in karst areas. A designed steel tank with varied underground pore fissure degrees was used to measure how underground pore fissure affected soil erosion and sediment yield on karst bare slope. We found that sediment yield rates and its distribution ratios obviously differed between the surface and underground. Surface sediment yield rate greatly responded to rainfall intensity conditions, while underground sediment yield rate rarely changed. Both bed rock bareness and underground pore fissure degree had an insignificant effect on both surface and underground sediment yield rate, but the former greatly influenced sediment distribution between the surface and underground. With increasing of bed rock bareness rate, both the average surface and underground sediment yield rates first increased and then decreased. The later posed an effect on underground sediment yield rate, which increased with increase of underground pore fissure degree. With increase of underground pore fissure degree, critical rainfall intensity for producing surface sediment would increase from 0.8–1.3 mm min⁻¹ to 1.3–2.0 mm min⁻¹. The results provide a mechanistic understanding of how underground pore fissure affects soil erosion and sediment production. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

喀斯特石漠化过程中小生境及岩性的演替对土壤有机碳的影响

为探讨喀斯特石漠化过程中地表小生境及成土母质岩性的演变对土壤有机碳的影响,以不同喀斯特地貌类型的角度出发,分别从贵州普定、兴义、关岭、荔波及印江县选取对应的喀斯特高原(KG)、峰丛洼地(KF)、峡谷(KX)、原始森林(KY)及槽谷(KC)作为研究区域,分析了0—40 cm土壤层(0—10,10—20,20—30,30—40 cm)及土壤与基岩交界面土层的有机碳含量,分别计算土壤有机碳密度及储量,并分析其空间分布特征及演变规律。结果表明:不同石漠化等级下土壤有机碳含量、密度及储量分别为113.18～163.98 g/kg,1.08～7.32 kg/m~2及4.07～24.29 kg,并且呈现出随着石漠化程度的增加而逐渐降低的趋势,同时小生境为石槽以及成土母质岩性为石灰岩及泥灰岩的土壤有机碳含量相对较高。不同喀斯特地貌类型之间土壤有机碳存在较大的差异,在同等的条件下KY及KC土壤有机碳储量相对要高于其他地貌类型。土壤有机碳在喀斯特石漠化演变链上迁移,而小生境及成土岩性的更迭对不同喀斯特地貌类型土壤有机碳在重构空间分布格局具有重要的指示意义。同时喀斯特岩溶地区生态环境复杂多变,要获得评估喀斯特地区土壤有机碳更灵敏的方法,仍需开展进一步研究。     

黄土峁坡侵蚀的137Cs法研究

本文运用¹³⁷Cs法,对陕北峁坡耕地的土壤侵蚀与泥沙运移进行了研究,定量地分析了峁坡侵蚀的特征,指出峁坡侵蚀存在由上往下呈强烈、减弱,再强烈、再减弱的波动。并利用非农耕地和农耕地土壤侵蚀公式,计算了峁顶非农耕地自1963年以来的侵蚀模数为1068t/（km²·a）;农耕地的侵蚀模数为4059t/（km²·a）。并与径流试验场实测的梁峁坡坡耕地侵蚀模数进行了对比分析。     

模拟雨强和地下裂隙对喀斯特地区坡耕地养分流失的影响

喀斯特坡面水土地下漏失直接观测难度大,其土壤养分地下漏失的研究仍处于空白,而雨强和地下孔(裂)隙度(以下简称地下裂隙)对其土壤养分流失影响作用尚不清楚。该文以喀斯特坡耕地为研究对象,通过模拟其地表微地貌及地下裂隙构造特征,采用人工模拟降雨试验研究雨强和地下裂隙对喀斯特坡面氮磷钾养分流失的影响。结果表明:雨强对地表产流产沙影响显著(P0.05),其产流产沙量均随雨强增大而增加,且地表产流产沙临界雨强在30~50 mm/h之间;雨强对地表径流各养分输出负荷、地下径流全氮(TN)输出负荷及径流TN总负荷影响亦显著(P0.05)。地下裂隙度对地下径流TN输出负荷影响显著(P0.05),而总体上对其产流产沙、地表径流泥沙各养分输出负荷及总负荷影响不明显。喀斯特坡面TN、全磷(TP)输出负荷总体以径流为主,而全钾(TK)输出负荷则以泥沙为主。雨强是喀斯特坡面土壤养分流失的重要影响因子,地下裂隙度对其养分流失影响不大,但地下径流是喀斯特坡面主要的养分流失方式。研究结果可为喀斯特坡耕地养分流失的机理揭示及源头控制提供基本参数和科学依据。     

石漠化地区水土地下漏失治理

岩溶区的水土流失具有特殊性,地上与地下流失并存,而且水土的地下漏失常被忽视。本文从自然因素和人为影响两个方面简述了石漠化产生的原因。在此基础上,重点分析了石漠化地区水土地下漏失的危害、水土地下漏失的作用机制,并通过综述土壤地下漏失研究方法,提出了石漠化地区水土地下漏失防治措施建议。研究旨为岩溶石漠化水、土地下侵蚀控制提供依据和参考。     

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。