董志塬核心区降雨侵蚀力时间分布及变化趋势

利用董志塬中部西峰气象站1951-2011年逐日降雨量资料,采用日雨量侵蚀力模型、趋势系数和Mann Kendall突变检验法,分析董志塬核心区61 a来降雨侵蚀力的年内分布和年际变化特征。结果表明：① 董志塬核心区降雨侵蚀力在706.9~3 200.6 MJ•mm•hm-2•h-1•a-1,平均为1 634.7 MJ•mm•hm-2•h-1•a-1;其中7-9月降雨侵蚀力占全年的72.6%,冬季自1954年以来无侵蚀性降雨发生。② 61 a来年降雨侵蚀力变化趋势系数为0.005,春、秋两季有一定程度的下降,而夏季表现为上升趋势,但趋势均不显著。③ 突变检测表明,降雨侵蚀力波动幅度逐渐增加,表现为变率突变。其中,春季降雨侵蚀力标准差和变异系数在1972年前后增加了38.5%和47.8%;夏季4个变化阶段（1951-1969年、1970-1976年、1977-1984年和1985-2011年）降雨侵蚀力标准差和变异系数增加了36.3%和11.0%;秋季波动幅度略有减小趋势;年降雨侵蚀力标准差和变异系数在1952-1961年、1962-1974年、1975-1986年和1987-2011年4个阶段显著上升。尽管61 a来研究区降雨侵蚀力没有明显增加,但其变率突变将造成在波峰年对土壤更严重的侵蚀危害。     

黄土耕作坡面微地形面积高程积分计算及特征研究

面积高程积分(Hypsometric Integral,HI)是定量表征地形发育阶段及侵蚀趋势的重要指标。通过90mm/h雨强下4个典型坡度的人工模拟分段降雨试验,在三维激光扫描的基础上,利用点云数据生成DEM,对微地形坡面HI值的3种计算方法及其变化特征进行了分析,并根据细沟河网格网的HI值进行了验证。结果表明:1)HI方法可用于微地形坡面侵蚀发育的定量表征,HI值介于0.50-0.59之间。在不同坡度条件下,细沟出现之前坡面侵蚀量逐渐增加且HI总体呈现递减趋势,而细沟出现后侵蚀量在细沟中有所堆积且HI值有一定回增。2)河网格网HI值介于0.45±0.11之间。随着坡度的增加,HI值总体上表现出增加的趋势,潜在侵蚀能力有增大的趋势且侵蚀量和坡度之间存在一定的转折关系。3)对比3种不同HI计算精度来看,坡面HI与格网HI之间的RMSE和SAE值差别并不明显,但总体均表现为积分曲线法的计算精度要略优于体积比例法和起伏比法。研究结果对于丰富微地形尺度下HI的计算,深入认识坡面侵蚀发育过程及其机理具有重要的参考价值。     

沙质草地风蚀坑动态演变特征

根据2002年、2004年和2009年高精度QuickBird遥感数据和野外实测数据,分析碟形、槽形和复合型3种主要类型风蚀坑的形态特征,从风蚀坑形态的几何计量意义探讨不同发育阶段的形态变化及演变。2002-2009年,3种类型风蚀坑面积经历了先增加后减小的变化过程,风蚀坑侵蚀坑区面积持续增大,而积沙区面积表现为先增后减。复合型和槽形坑的飘沙区面积持续减小,碟形坑飘沙区表现为先增后减。从风蚀坑的整体形态变化来看,2002-2009年,复合型风蚀坑形态变化最大,槽形坑次之,碟形坑变化最小,侵蚀坑区的坑缘扩张多发生在东缘、偏东缘和南缘。从2002-2010年,3种类型风蚀坑侵蚀坑的几何形态差异,显示其分别处于不同的演变阶段。其中,复合型风蚀坑侵蚀坑区的短长轴之比变化很小,侵蚀坑区的形状基本保持不变,处于固定消亡阶段;碟形坑与槽形坑侵蚀坑区的短长轴之比变化较大,处于活跃发展阶段。     

基于GIS的藏东横断山区土壤侵蚀分布特征研究

利用ARC/INFO的空间分析与统计分析功能,从海拔、坡度、土壤以及土地利用四个方面,对藏东横断山区土壤侵蚀的空间分布特征进行了研究。结果表明:(1)从总体上来讲,三江河谷地带水蚀较强;山体中部以微度侵蚀为主,而森林采伐迹地土壤侵蚀严重;海拔4500m以上地带,冻融侵蚀严重。(2)不同的海拔与坡度等级下,4000-5000m与25°-35°土壤侵蚀最强。(3)水力侵蚀主要发生在褐土与灰褐土土壤类型,冻融侵蚀主要发生在寒冻土、黑毡土以及草毡土土壤类型。(4)土壤侵蚀主要发生在草地和林地,低覆盖草地上冻融侵蚀尤为严重。通过土壤侵蚀分布特征的研究,为土壤侵蚀防治对策提供科学依据。     

Geo-CA与GIS在区域土壤侵蚀动态监测与模拟中的应用

动态监测和模拟土壤侵蚀的发育及演化过程,对于区域水土保持与环境修复工作意义重大。以黄土丘陵区魏沟流域为例,基于遥感融合影像和GIS技术,采用通用土壤流失方程,计算了其1998年和2004年的土壤侵蚀量,并分析了土壤侵蚀与其环境背景的空间关系;在此基础上,构建了与ArcView软件平台集成的地理元胞自动机,模拟了该流域2004年和2010年土壤侵蚀空间演化情形。结果表明:流域2004年平均土壤侵蚀模数为9242.5 t/(km2.a),1800~1900 m的海拔高程带、15~25°坡度带和南坡是发生土壤侵蚀的主要区域;经模拟,2010年总侵蚀面积为120.65 km2,侵蚀总量1.21×106t,土壤侵蚀状况总体上将有所减缓。     

黄土丘陵沟壑区不同侵蚀微环境对植物更新的影响

微生境对于脆弱生态系统的植被更新与恢复至关重要。为了探明侵蚀微环境对植物更新的影响,以黄土丘陵沟壑区裸坡为对照,选取细沟、浅沟沟坡、浅沟沟底3种侵蚀微环境,结合7种主要物种种子补播试验,通过2 a的萌发出苗、幼苗存活与生长监测,结果表明:除铁杆蒿幼苗存活率在裸坡高于各侵蚀微环境外,其他供试物种的种子萌发出苗率和存活率在细沟或浅沟环境明显高于裸坡,而且大部分植物种子萌发出苗率和幼苗存活率在细沟内最高;供试的7种物种幼苗的高度在裸坡不同程度地低于细沟、或浅沟沟底、或浅沟沟坡下,尤其在浅沟沟底的白羊草、长芒草和杠柳高度显著高于其他环境(P0.05)。各侵蚀微环境下,不同坡位对供试物种的种子萌发出苗率、幼苗存活率与高度的影响没有一致性规律。在黄土丘陵沟壑区,土壤侵蚀塑造的侵蚀微环境对大部分植物种子萌发出苗、幼苗存活和生长等更新关键过程具有一定的优势,其中,细沟更有利于植物种子萌发出苗及幼苗存活,而浅沟更有利于植物幼苗生长。然而,土壤侵蚀微地形对植物更新也存在一定的种间差异性,细沟和浅沟不利于种子极小的铁杆蒿种子萌发出苗及幼苗存活。合理管理与利用侵蚀微环境,对该区恶劣生境的植被恢复具有实际意义。     

资源县水稻"两迁"害虫防控工作经验

近年来,由于受全球气温普遍升高和冬季下雪较少、气候暖和因素的影响,“两迁”害虫发生非常严重。2006年资源县第3代稻飞虱为特大发生,发生面积0·533万ha,第4、5代为大发生,发生面积0·333至0·4万ha,稻飞虱灯下6月5日、6日诱捕量分别为9万头、6万头,是2a来诱虫量最大的年份,6     

设施蔬菜越冬期极端低温的分布及重现期特征——以关中、陕北地区为例

利用陕西陕北、关中地区1970～2010年66个县/区设施蔬菜越冬期资料建立了各站逐年极端最低气温、低于逐日最低气温5%阈值的气温和逐年出现严重冻害次数等3组资料的时间序列,分别对越冬期极端低温出现几率、强度进行了特征分析,利用耿贝尔分布方法建立了7个代表站年极端最低气温的分布模型及重现期预测。结果表明:1)对于严重冻害出现频次,延安东部的黄河沿岸地区在0.6～3.7次/年,陕北其它地区在4.3～18.7次/年,长武、旬邑和麟游渭北北部塬区在6.5～11.1次/年,关中其它地区在0.0～3.7次/年;2)低于逐日最低气温5%阈值的气温多年平均陕北地区、关中地区分别为-15.1～-19.9℃、-6.1～-8.7℃,严重冻害关中地区出现几率不足5%,陕北部分地区出现几率超过5%;3)陕北地区在不足2a的重现期,关中地区在8a的重现期会出现严重冻害,相同重现期关中地区冻害强度远低于陕北地区。     

黄土坡面侵蚀方式演变过程中汇水坡长的侵蚀产沙作用分析

利用由位于坡面上部的供水装置和坡面下部的试验土槽组成的试验装置系统,通过模拟降雨试验,研究了不同降雨强度(50、75和100 mm/h)和不同坡度(15°、20°和25°)条件下坡面侵蚀方式演变过程中汇水坡长对侵蚀产沙的作用.结果表明,黄土坡面片蚀-细沟侵蚀-切沟侵蚀方式演变过程中汇水坡长对侵蚀产沙具有重要作用,且受降雨强度、坡度和侵蚀方式演变过程的综合影响.汇水坡长增加,使坡面片蚀-细沟侵蚀-切沟侵蚀发育速度明显加快,侵蚀产沙量明显增加.在坡面侵蚀不同发育阶段,汇水坡长对坡面侵蚀的产沙作用也不尽相同.当坡面以切沟侵蚀为主时,汇水坡长对坡面侵蚀产沙的作用最大,其次是以细沟侵蚀为主时.而以坡面片蚀为主时,汇水坡长对坡面侵蚀产沙的作用最小.通过对坡面侵蚀产沙量与汇水坡长的相关分析表明,它们呈正线性关系.     

1973-2010年布喀塔格峰冰川波动对气候变化的响应

通过遥感图像处理技术和目视解译方法提取1973-2010年位于昆仑山中段的布喀塔格峰冰川界限,用GIS分析近37a冰川面积变化,并系统地研究其对气候变化的响应情况。结果表明:1973-2010年布喀塔格峰冰帽表现先扩大(1973-1976年)后退缩(1976-2010年)趋势,总面积缩小了5.42%,每年退缩0.14%。分析1960-2010年研究区的气候变化特征,发现布喀塔格峰冰帽退缩的关键因素是气候变暖,年降水量的增加不能够抵消由夏季温度剧烈上升导致的冰川消融率,并且地形条件、地理位置以及冰川规模都是影响冰川波动的重要因素。     

Planar morphology and controlling factors of the gullies in the Yuanmou Dry-hot Valley based on field investigation

The plane form of a gully can provide a basis for evaluating the gully volume and erosion rate, acting process, and evolutionary stage. For describing the planar characteristics of a permanent gully and understanding their controlling factors, this study, utilizing a total station and GPS RTK, measured the shoulder lines and channel curves of 112 gullies in six sites of the Yuanmou Dry-hot Valley and then mapped them by Arc GIS software and calculated nine parameters. The results showed that the channel lengths range from 10.88 to 249.11 m; the widths range from 6.20 to 40.99 m; the perimeters range from 54.11 to 541.67 m; the gully areas range from 153.02 to 6,930.30 m2; the left-side areas range from 92.93 to 4,027.20 m2; and the right-side areas range from 63.65 to 3,539.77 m2. The slightly sinuous and straight gullies account for 73.21% of the total gullies; the quantity of the right skewed gullies is 8.93% greater than that of the left skewed ones based on the symmetry ratio; the shape ratios range from 1.12 to 1.40 and the morphology ratios from 0.038 to 1.294; the fractal dimension is 1.192. Gullies in different sites have diverse planar characteristics. Except for the symmetry index, which was close to a negatively skewed distribution, all of the other parameters had the characteristic of positively skewed distribution. The gully area is related to the length and width, but the gully length has a weak correlation with the width. The evolutionary stage, topographic conditions, strata, soil properties, and piping erosion played very important roles in the gully planar morphology. This study could provide useful information for controlling gully erosion and safeguarding human habitation and engineering buildings.     

黄土区坡沟系统容重、饱和导水率和土壤含水量变化分析

切沟是黄土高原侵蚀沟的重要类型之一,对流域水文、植被、地貌和生态等地表过程具有深刻影响。为明确土壤物理参数对切沟地形、坡位和深度的响应,在陕北黄土高原选择典型切沟,根据其走向设置沟道、沟缘及坡面3条样线,对40个样点按照10 cm深度间隔采集0~30 cm各土层原状土样,利用定水头法和烘干法对土壤容重、饱和导水率和土壤含水量进行测定并分析。结果表明:(1)地形对容重、饱和导水率和土壤含水量具有显著或极显著影响,3个参数随坡位自下而上均呈波浪式变化趋势;沟缘和坡面位置容重随坡位上升总体呈微弱减小趋势,沟缘表层坡下土壤含水量较其他坡位明显偏低;(2)沟缘和坡面位置不同土层深度饱和导水率及容重的大小变化规律与沟道恰好相反;(3)对于各土层深度而言,沟缘和坡面土壤含水量均与沟道内差异显著,且沟缘土壤含水量总是低于坡面。以上结果表明,切沟分布改变了土壤容重、饱和导水率和土壤含水量在坡面的空间格局,在黄土区坡沟系统内不同地形条件对相关土壤物理参数的影响不应忽视。     

明代河南大水灾城洪涝灾害时空特征分析

大水灾城灾害是洪水灾害中的特大水灾,通过相关资料的搜集整理,对明代河南大水灾城灾害时空特征进行了分析。结果表明:明代河南大水灾城洪水灾害共发生101次,平均每3.65年发生一次。1580、1470、1530、1590年代灾害最为频繁。灾害季节性强,主要集中在夏秋两季,具体为农历的6、7、8、9月间。主要为河灌型灾害,占水灾总次数的46%,河溢型、雨灾型各占水灾总次数的35%、19%。明代河南有64个州县发生灾害,约占全省的61.5%,祥符、睢州等受灾最为严重。处于黄河南泛区的开封府、归德府受灾严重,南阳府、汝宁府,受灾最轻。总体特征为东部密、西部疏;黄河沿岸及其泛区、沁河流域、伊洛河下游密,其他流域及支流疏。黄河南泛河道不固定、泛溢无常,以及太行山东南缘河道短促,暴雨集中、宣泄不畅等是灾害频发的主要原因。     

Changes in soil properties and erodibility of gully heads induced by vegetation restoration on the Loess Plateau,China

Soil erosion on the Loess Plateau of China is effectively controlled due to the implementation of several ecological restoration projects that improve soil properties and reduce soil erodibility. However, few studies have examined the effects of vegetation restoration on soil properties and erodibility of gully head in the gully regions of the Loess Plateau. The objectives of this study were to quantify the effects of vegetation restoration on soil properties and erodibility in this region. Specifically, a control site in a slope cropland and 9 sites in 3 restored land-use types(5 sites in grassland, 3 in woodland and 1 in shrubland) in the Nanxiaohegou watershed of a typical gully region on the Loess Plateau were selected, and soil and root samples were collected to assess soil properties and root characteristics. Soil erodibility factor was calculated by the Erosion Productivity Impact Calculator method. Our results revealed that vegetation restoration increased soil sand content, soil saturated hydraulic conductivity, organic matter content and mean weight diameter of water-stable aggregate but decreased soil silt and clay contents and soil disintegration rate. A significant difference in soil erodibility was observed among different vegetation restoration patterns or land-use types. Compared with cropland, soil erodibility decreased in the restored lands by 3.99% to 21.43%. The restoration patterns of Cleistogenes caespitosa K. and Artemisia sacrorum L. in the grassland showed the lowest soil erodibility and can be considered as the optimal vegetation restoration pattern for improving soil anti-erodibility of the gully heads. Additionally, the negative linear change in soil erodibility for grassland with restoration time was faster than those of woodland and shrubland. Soil erodibility was significantly correlated with soil particle size distribution, soil disintegration rate, soil saturated hydraulic conductivity, water-stable aggregate stability, organic matter content and root characteristics(including root average diameter, root length density, root surface density and root biomass density), but it showed no association with soil bulk density and soil total porosity. These findings indicate that although vegetation destruction is a short-term process, returning the soil erodibility of cropland to the level of grassland, woodland and shrubland is a long-term process(8–50 years).     

近53 a云南东部春季旱涝及其环流距平波列影响

基于年度春季降水,用旋转经验正交函数（REOF）方法,将云南省划分为3个降水气候区,分析了近53 a云南东部春季旱涝基本特征,选取帕默尔干旱指数（PDSI）对春季旱涝进行评估。小波分析发现,云南东部春季旱涝存在准14 a周期,并可分为3个时期：1958-1980年干旱期,1981-2000年偏涝期,2000年以后干旱期。对云南东部涝(旱)年合成分析显示,大尺度背景高度场、风场和温度场的距平场都存在2列并行的纬向波列。在涝年,500 hPa位势高度距平纬向波动为高纬度正距平,中纬度负距平,显示云南上空的低值系统活跃。风场距平波列性质为中高纬度负距平,中低纬正距平,显示南支槽水汽输送的速度与量值的强盛。700 hPa温度场距平波列为高纬正距平,中纬负距平,显示云南温度偏冷,与低纬度副高控制的海洋暖湿气团形成系统性锋区,有利于云南东部降水。在旱年,则2列并行纬向距平波列各要素性质正好相反。此外,青藏高原上游风速受山脉西南侧地形阻挡发生向南折射,涝年风速强,旱年风速弱,直接促发和影响南支槽的强弱。上游风速与南支槽强度具有正比关系。降水关键系统昆明准静止锋在背景纬向波列环境中,涝年比旱年出现频次高,维持时间长。     

近200年来关中地区洪涝灾害研究

本文通过对历史文献资料的统计与分析,以关中地区1801-2005年的洪涝灾害等资料为依据,基于MATLAB分析了这一时期该地区洪涝灾害的时间变化特征、空间变化趋势,并应用了在最小二乘法意义下7次多项式的拟合预测了该地区未来五年(2006-2010年)洪涝灾害发展趋势。结果表明,该地区近200年以来,共发生洪涝灾害83次,平均每2.47年一遇,其中1850-1930年洪涝灾害发生频率明显增加,三十年代遭遇最为频繁,从这以后又逐渐减少;二十世纪三十年代洪涝灾害发生频率有明显增加的趋势,尤其在六十年代发生频率达到最高。关中地区的五个省辖区中,从整个这一时期来看渭南地区遭受洪涝灾害最为频繁,铜川受灾较轻,其他三个地区居于中间;洪涝灾害的阶段性、地区分布的不均匀性,与该地区的自然条件、所处的气候背景以及人类活动有关。预测了在未来的5年(2006-2010年)内,将发生0.9653次洪涝灾害。     

清末以来陕西省汉江上游暴雨洪水灾害研究

根据对搜集到的历史文献资料及地方统计资料的整理与研究,并结合前人工作经验,对汉江上游地区清末以来(公元1832～2010年)近200年中暴雨洪水的发生状况进行了深入研究。结果表明:清后期至今这一暴雨洪水高发期的洪水灾害类型可划分为三类:局部暴雨洪水灾害;大面积暴雨洪水灾害;长历时、大面积暴雨洪水灾害。这三种灾害类型各占灾害发生总次数的31%,42%,27%。清后期至今汉江上游灾害性大暴雨洪水共出现59次,平均每3.4年发生一次。从分析发现,清后期以来汉江上游暴雨洪水频次不断上升,尤其是1932年以来,虽然暴雨洪水灾害频次有所波动,但整体呈上升趋势,且大面积,长历时暴雨洪水明显增多。暴雨洪水主要在7,8,9月份即夏秋两季发生。汉江上游的暴雨洪水类别分布及发生特点不仅与当地地形及气候的异常波动有关,也与人为活动的影响密切相关。     

黄土高原不同类型暴雨的降水侵蚀特征

本文对黄土高原的三种类型暴雨的降水、侵蚀特征进行了统计分析,结果表明：Ａ型暴雨的雨量多为１０－３０ｍｍ,历时一般为３０－１２０ｍｉｎ,最大６０ｍｉｎ降雨量占总雨量的８５％－１００％;Ｂ型暴雨的雨量一般为３０－１００ｍｍ,降雨历时多在３ｈ－１８ｈ之间,最大６０ｍｉｎ降雨量占总雨量的３０％－７０％;Ｃ型暴雨的雨量一般为６０－１３０ｍｍ,历时大于２４ｈ,最大６０ｍｉｎ降雨量占总雨量的８％－２５％。三种类型暴雨的空间分布不均匀程度是Ａ型大于Ｂ型,Ｂ型大于Ｃ型,且Ａ型比Ｂ型、Ｃ型大得多。Ａ型暴雨是引起土壤侵蚀的主要暴雨,其侵蚀性降雨发生的比例占侵蚀性降雨总次数的５２．７％,其侵蚀量占总侵蚀量的６４％。在坡面和沟道小流域,７０％的极强烈侵蚀是由Ａ型暴雨产生的。     

Freeze-thaw effects on erosion process in loess slope under simulated rainfall

Seasonal freeze-thaw processes have led to severe soil erosion in the middle and high latitudes. The area affected by freeze-thaw erosion in China exceeds 13% of the national territory. So understanding the effect of freeze-thaw on erosion process is of great significance for soil and water conservation as well as for ecological engineering. In this study, we designed simulated rainfall experiments to investigate soil erosion processes under two soil conditions, unfrozen slope (UFS) and frozen slope (FS), and three rainfall intensities of 0.6, 0.9 and 1.2 mm/min. The results showed that the initial runoff time of FS occurred much earlier than that of the UFS. Under the same rainfall intensity, the runoff of FS is 1.17-1.26 times that of UFS; and the sediment yield of FS is 6.48-10.49 times that of UFS. With increasing rainfall time, rills were produced on the slope. After the appearance of the rills, the sediment yield on the FS accounts for 74%-86% of the total sediment yield. Rill erosion was the main reason for the increase in soil erosion rate on FS, and the reduction in water percolation resulting from frozen layers was one of the important factors leading to the advancement of rills on slope. A linear relationship existed between the cumulative runoff and the sediment yield of UFS and FS (R²>0.97, P<0.01). The average mean weight diameter (MWD) on the slope erosion particles was as follows: UFS0.9 (73.84 μm)>FS0.6 (72.30 μm)>UFS1.2 (72.23 μm)>substrate (71.23 μm)>FS1.2 (71.06 μm)>FS0.9 (70.72 μm). During the early stage of the rainfall, the MWD of the FS was relatively large. However, during the middle to late rainfall, the particle composition gradually approached that of the soil substrate. Under different rainfall intensities, the mean soil erodibility (MK) of the FS was 7.22 times that of the UFS. The ratio of the mean regression coefficient C₂ (MC₂) between FS and UFS was roughly correspondent with MK. Therefore, the parameter C₂ can be used to evaluate soil erodibility after the appearance of the rills. This article explored the influence mechanism of freeze-thaw effects on loess soil erosion and provided a theoretical basis for further studies on soil erosion in the loess hilly regions.