道路侵蚀研究的进展与展望

[目的] 分析目前道路侵蚀研究中所存在的问题及未来亟需关注的研究方向,为防治流域土壤侵蚀和保障流域生态环境安全与高质量发展提供重要依据。[方法] 通过查阅文献,从道路侵蚀的界定、道路侵蚀的特征及影响因素,道路侵蚀研究方法等方面进行总结和分析。[结果] 目前关于道路侵蚀研究存在的主要问题表现在： ①研究方法尚不成熟,模拟降雨/冲刷试验法应用较广,实地监测法和模型模拟法应用较少;②研究内容多局限于道路原位侵蚀效应,而鲜少涉及道路异位侵蚀效应;③道路侵蚀防治研究大都围绕硬化道路进行,土质道路相关研究薄弱。[结论] 未来关于道路侵蚀的研究应结合道路侵蚀特点及其影响因素,运用连通性的概念,探明道路存在对路域及整个流域中的径流泥沙输移的“开关”作用,揭示道路对流域内径流及泥沙的输移机制的影响,并因地制宜地提出硬化道路的维护管理措施和土质道路的侵蚀防治措施。     

黄土沟壑区植被自我修复与物种多样性变化--以吴旗县为例

以黄土高原典型沟壑区——吴旗县为例,通过对退耕或封禁后植被自然恢复过程及其物种多样性的调查分析,结果表明,在不同的空间立地条件下,植被的演替变化规律不同：阳坡与峁顶的植被演替趋向形成以长芒草为主的群落类型,而阴坡则形成以铁杆蒿和茭篙为主的群落类型。综合整个植被演替过程,形成这些群落类型需要20年左右的时间。随植被恢复演替．物种多样性大体经历了由高到低而后逐步恢复稳定的变化过程,与其它地带性植被(含森林)恢复过程中物种多样性的变化趋势基本相似。这些初步的研究结果表明生态自我修复在实践上是可行的,但要对规划和布局等提供更多依据,仍需进一步的深入研究。     

黄土丘陵沟壑区不同空间尺度流域泥沙输移比研究

泥沙输移比是定量表征流域内侵蚀产沙-河道输沙特征的重要指标。探讨了不同尺度流域泥沙输移比计算的可能性与方法,以黄土丘陵沟壑区的径流小区、小流域、水文站实测资料为基础,利用径流小区观测资料和单元小流域侵蚀模数2种方法,对4种空间尺度流域的泥沙输移比进行了估算。结果表明:(1)对于面积在10~100km²的小流域,利用2种方法计算的泥沙输移比结果非常接近,说明在没有小区观测资料时,用单元小流域计算流域泥沙输移比是可行的。(2)对于土壤侵蚀类型单一的水文站控制流域,在没有面积>1km²单元小流域资料的情况下,可以用面积1~10km²小流域或面积10~100km²小流域作为单元小流域来计算泥沙输移比而对于侵蚀类型不同的支流其误差范围有些偏大。(3)流域治理措施的实施对于泥沙输移比的减少具有明显的效果,但治理措施减沙效应的发挥具有一定的滞后性。     

黄土丘陵沟壑区不同立地条件草本群落物种多样性与生物量研究

以黄土丘陵沟壑区张家河、麻地沟流域草本群落为研究对象,分析物种多样性、地上生物量、枯落物量随立地条件的变化趋势及三者间的相互关系。结果表明,物种数表现为阴梁峁坡>阴沟坡>峁顶>阳梁峁坡>阳沟坡,Margalef指数表现为阴梁峁坡>阴沟坡>阳沟坡>阳梁峁坡>峁顶,物种数和Margalef指数在不同立地条件下有极显著或显著差异;Shannon-Wiener指数与Pielou指数在阳坡由坡下到坡上呈减少趋势,在阴坡由坡下到坡上呈增加趋势,但差异不显著;地上生物量表现为阳沟坡>阴沟坡>阳梁峁坡>阴梁峁坡>峁顶,不同立地条件的差异不显著;枯落物量表现为阳沟坡>阳梁峁坡>峁顶>阴梁峁坡>阴沟坡,阳沟坡分别与阴梁峁坡、阴沟坡差异显著;由于多种因素的综合作用,物种多样性指数、地上生物量、枯落物量相互之间的相关性并未达到显著水平。     

黄土丘陵沟壑区植被恢复过程中的土壤抗蚀与细沟侵蚀演变

对黄土丘陵沟壑区安塞纸坊沟和县南沟、延安燕沟 3 个流域不同恢复年限的植物群落的土壤抗蚀性和侵蚀程度进行了研究.对12个土壤抗蚀性指标进行主成分分析表明,土壤抗蚀性(主成分综合指数)强弱为灌木群落阶段＞多年生草本和蒿类群落阶段＞一二年生草本群落阶段,与一二年生草本群落阶段相比,灌木群落阶段与多年生草本和蒿类群落阶段的土壤抗蚀性分别增加了362.29% ～ 673.33% 和 574.71% ～ 930.00%;野外调查结果分析表明,随着植被的恢复演替,土壤侵蚀量呈现明显的下降趋势,灌木群落阶段的土壤侵蚀量仅为演替初期的1.42% ～ 5.59%;通过回归分析,土壤侵蚀量和水稳性团聚类因子,以及有机质含量之间分别存在极显著与显著相关关系,鉴于土壤分析的易获性,可选择＞0.5 mm水稳性团聚体与有机质含量作为反映土壤侵蚀程度的指标.     

黄土丘陵沟壑区不同植被带植物群落的细根分布特征

以黄土丘陵沟壑区延河流域3个植被带(森林带、森林草原带、草原带)不同植物群落的细根(直径d≤2 mm)为研究对象,对植物群落0~20 cm土层细根根长密度、根系生物量、比根长进行了研究。结果表明,3个植被带不同植物群落直径d≤1 mm的根系根长密度占总细根的90%以上,根系生物量占53%以上。有较大比例的直径d≤1 mm的根系不仅在植物的生长活动中贡献很大,且在改善土壤结构方面发挥重要作用;植物群落细根d≤2 mm生物量从南部森林带到北部草原带呈递减趋势,比根长从南部森林带到北部草原带呈递增趋势,草原带的根长密度显著低于其他植被带(P0.05)。根长密度与根系生物量变化趋势一致,乔、灌群落高于草本群落,但比根长表现为草本群落显著高于乔、灌群落(P0.05);乔、灌群落和以达乌里胡枝子为次优种或优势种的群落根长密度和根系生物量较高,植物根系生长能力强,根系发达。以狼牙刺、杠柳、白羊草为优势种的群落比根长较高,具有较高的水分、养分潜在吸收率和生长速率;以狼牙刺、杠柳、铁杆蒿、白羊草为优势种的群落,根系参数(根长密度、根系生物量、比根长)在森林草原带显著高于其他植被带(P0.05),这些群落在此环境下,更能有效吸收土壤水分、养分,在提高土壤抗侵蚀能力方面发挥着重要作用。     

黄土丘陵沟壑区退耕坡地不同植物群落的土壤侵蚀特征

黄土高原地区水土流失造成严重的农业和生态环境问题,而植被能从根本上控制黄土高原的水土流失.以安塞县典型退耕坡地不同植物群落为研究对象,采用侵蚀针法,结合2012-2015年降雨数据及不同植物群落特征的分析,研究不同植被恢复坡地的土壤侵蚀特征.结果表明:研究期间,不同年份植被群落土壤侵蚀强度为丰水年＞平水年＞枯水年.不同植被类型群落防治土壤侵蚀的能力不同,具体为自然恢复灌木群落＞自然恢复草本群落＞人工灌木群落＞人工乔木群落.灰色关联度显示,降雨量与坡度是影响植被群落土壤侵蚀最重要的因素,乔灌木群落坡度＞降雨量,草本群落降雨量＞坡度.自然恢复植被群落枯落物盖度＞植被盖度,人工植被群落植被盖度＞枯落物盖度;因此,在当前植被条件下,未受到扰动的群落可有效减少降雨对土壤侵蚀的影响;在进行植被恢复时,应优先进行植被自然修复,适时适地引入乔灌木进行植被恢复人工调控,尽早促进乔木群落的林下植被发育,保护其林下灌草层和枯落物层,同时减少人为干扰.     

2013年延河流域特大暴雨下的滑坡特征

2013年延河流域遭遇了有气象记录以来的强降雨,引发了大范围的滑坡。依据中国地质调查局《滑坡崩塌泥石流灾害详细调查规范》（DD2008—02）,对延河流域从南到北6个典型小流域内发生的滑坡进行调查。结果表明:（1）2013年延河流域大雨、暴雨主要集中在7月,其中宝塔区7月侵蚀性降雨量最大（766.8 mm）,是延河流域2013年暴雨的暴雨中心区;（2）距离暴雨中心最近的南部2个小流域的滑坡侵蚀模数最大,达7 000 t/km²,中部2个小流域为3 700 t/km²,北部的为1 400 t/km²左右,滑坡量与滑坡频率也呈现南部 > 中部 > 北部的规律;2013年暴雨引发的滑坡为浅表层滑坡,属于黄土内滑坡,分布在20°～60°的斜坡上;滑坡均为小型滑坡,其中规模≤1 000 m³的滑坡最多,占总调查滑坡数量的78%, > 5 000 m³的滑坡很少。     

不同最小控制时段约束下黄河天然径流量变化阶段性

阶段性是描述河流径流量丰枯变化持续长度的主要特征.在年际变化较大的长时间序列中,通过确定不同最小控制时段,可以把高频变化的年份和时段有效合并,从而更好描述不同流量的持续特征.在划分径流量丰枯连续自然阶段的基础上,根据最小控制时段,对相邻阶段进行逐步合并,提取并分析了黄河三门峡水文站1470-1997年528 a的逐年天然径流量阶段性变化特征.分析表明,黄河天然径流量多年平均值为511.81×108 m3,变差系数为0.20m年际变化非常剧烈;随着最小控制时段的增加m阶段数呈指数函数迅速减少;每一阶段平均、最小和最大阶段长度呈显著的线性增加趋势;各阶段天然径流量的差异也逐步减小.当最小控制时段为5,10,20m30 a时m可以划分为60,24,15,9个阶段,相应的平均阶段长度也分别为8.7,21.7,27.4,57.9 a.阶段最大值与最小值的极差分别是平均值的71.8%,62.4%m47.6%和13.7%.     

陕北安塞退耕地持久土壤种子库与地上植被的对应关系

通过研究陕北安塞退耕3~31 a的阴阳坡10个样地的持久土壤种子库特征及其与地上植被的关系,分析持久土壤种子库在植被恢复中的作用。结果表明：调查样地持久土壤种子库由15个科36个物种组成,种子密度在1 908~12 617粒/m2之间,1年生物种占80%,随着退耕演替的进行,种子库中1年生物种比例呈下降趋势,多年生物种比例呈上升趋势,地带性物种在持久种子库中的比例也随退耕时间的延长而增加,物种数和种子库密度均随退耕演替先增大后降低;持久土壤种子库与地上植被的相似性较低,Serensen相似性系数为0.21~0.42;通过对适宜物种的确限度及土壤种子库大小的分析,认为该区退耕地的持久土壤种子库具有一定的植被恢复潜力。