黄土坡面细沟水流剪切力及其侵蚀效应研究

采用具有定流量人工放水的组合小区模拟降雨试验方法,对黄土坡面细沟水流剪切力及其侵蚀效应进行了试验研究。结果表明:(1)细沟水流切应力随径流历时的变化,各雨强条件均表现出增大趋势,可用线性方程很好地描述,增大速率在产流6min之后略有减小。(2)细沟水流切应力随径流历时的变化,不同坡度下也不断增大,可用直线方程进行描述,产流过程中变化趋势较为一致,其中两个大坡度下增加速率较小坡度下稍大,产流12min以后更大。(3)坡面细沟水流平均切应力随雨强增大而增大,可用对数方程描述。随坡度增加而迅速增大,可用幂函数方程描述。随雨强及坡度的变化可用二元幂函数方程描述。(4)不同雨强及坡度下,细沟侵蚀率随细沟水流切应力的增大而增大,可用线性方程描述。研究表明,细沟水流剪切力具有显著的侵蚀效应,是产生细沟侵蚀的重要水力学参数和水动力学根源。     

黄土坡面细沟径流输沙对水动力学参数的响应

细沟径流输沙是细沟侵蚀产沙的重要过程,阐明细沟径流输沙与水动力学参数之间的关系可以有效地揭示细沟径流输沙的动力学机制,并为建立细沟侵蚀过程物理模型奠定基础。采用具有定流量人工放水的组合小区模拟降雨试验,研究黄土坡面细沟径流输沙对水动力学参数的响应关系。结果表明:1)一次降雨径流产生的细沟输沙模数对水动力学参数平均值响应关系大小顺序为平均水流断面单位能量(R=0.99)>平均水流功率(R=0.88)>平均水流切应力(R=0.82)>平均单位水流功率(R=0.76);2)降雨径流过程中,细沟输沙率对水动力学参数瞬时值响应关系为水流切应力(R=0.88)>水流功率(R=0.47),水流断面单位能量和单位水流功率的相关性较差,细沟输沙率对水流切应力的响应关系呈幂函数方程关系。     

喀斯特山区坡面土壤水分变异特征及其与环境因子的关系

为探明土地利用方式、地形、微地貌等环境因子对喀斯特山区土壤水分空间变异的影响,应用植被数量生态学中的去趋势典范对应分析方法（DCCA）在一典型坡面上研究了表层（0～15 cm）土壤水分变异特征及其与环境因子的数量关系。研究结果表明,在取样时段内坡面土壤质量含水率均值介于21.36%～32.58%之间,季节变化明显,均呈现中等变异特征。不同土地利用方式下土壤水分随时间的变化趋势一致,均呈明显的“四峰型”波动,土壤平均含水率以自然植被最高,撂荒地和坡耕地次之,人工林最低。DCCA的排序结果显示,土层深度、有机碳含量、土地利用方式和裸岩率对坡地土壤水分变异及其季节变化的影响最为显著,土壤体积质量和坡度的影响次之,坡位和海拔的影响最小。鉴于喀斯特坡面地形及微地貌的复杂性,后续研究还需要加大采样间隔和密度,并综合考虑坡向、坡面曲率、汇水分布面积等因素对土壤水分变异的影响,并结合各土地利用方式下土壤养分状况,探讨适应喀斯特坡地退化生态系统修复的农业工程措施和生态重建模式。     

土壤水蚀过程研究回顾

在学科发展和社会需求的双重驱动下,土壤水蚀过程一直是土壤侵蚀研究领域关注的焦点和热点。文章对土壤水蚀过程研究进行系统的回顾总结,介绍了土壤水蚀过程的概念和研究方法;重点从坡面土壤分离—搬运—沉积过程、流域土壤侵蚀—输移—堆积过程和水蚀预报模型3个方面,阐述了土壤水蚀过程研究的核心内容及取得的主要成就,并对国内外土壤水蚀过程研究进行了对比分析。在此基础上,将土壤水蚀过程研究尚需解决的难点问题归纳为土壤水蚀过程与机理、水土流失尺度特征和水土保持措施防蚀机理3个方面。     

振动平板压实机的使用性能试验

该文对为黄土高原径流林业集水坡面压实作业所设计的轻型振动平板压实机的使用性能进行了测定,结果表明机器压实后的土壤容重、土壤孔隙度、土壤硬度、机器生产率、作业成本等各项指标均大大优于人工作业．当在大片土地上连片作业时,机器作业的生产率是人工作业的５０倍,成本是人工作业的１／５,土壤硬度、土壤容重均高于人工作业．在小块地作业时移动和起动频繁,作业的辅助时间较长,但机器作业的生产率也达到人工作业的３５倍,成本是人工作业的１／４．这些确定了机械压实在集水坡面压实作业中使用的可行性．     

喀斯特峰丛洼地坡面土壤水分空间变异研究

以线形取样方式测定了喀斯特峰丛洼地坡面表层(0～5、5～10、10～15 cm)的土壤水分，采用经典统计结合地统计学方法分析了其空间分布特征及变异结构。结果表明：在坡面特定土地利用结构下(上坡到下坡分布有自然坡地、退耕地和耕地)，表层土壤水分沿上坡向下具有不断减小的变化趋势，坡面纵向和横向土壤水分均呈中等变异，横向上由于特殊的土壤分布和地形地貌特征使得变异程度较纵向强烈，土地利用和坡度因子是造成坡面土壤水分分布和变异的重要因素；半方差分析显示，坡面表层土壤水分具有明显的块金效应和较大的基台值，呈中等或较强的空间相关性，土壤水分总体上具有较好的变异结构和空间连续性，因此可以应用地统计学方法在该地区开展土壤水分空间变异研究。     

人工林植被细根防蚀拦沙作用的有效性

选择我国西南山地典型人工林为对象,调查全山坡人工林的植被盖度及根系密度,利用137Cs示踪技术确定人工林坡地土壤侵蚀速率,探讨人工林坡地植被盖度及其细根与土壤侵蚀的关系.结果表明:整个人工林坡地表现为严重土壤侵蚀,侵蚀速率达25.25 t/(hm2·a).不同类型植被覆盖下土壤侵蚀再分布速率为裸地(-36.32 t/(hm2·a))＜乔木(-0.57 t/(hm2·a))＜灌木(0.53 t/(hm2·a))＜草(0.60t/(hm2·a)).回归分析表明,人工林坡地土壤侵蚀速率与植被盖度无显著相关性,土壤侵蚀速率随＜1mm的植被细根密度的增加而降低,二者之间呈显著负相关关系(P＜0.01),但与＞10 mm径级的植被粗根密度没有显著相关性.人工林地植被细根控制土壤侵蚀的有效性可以用植被细根密度与土壤再分布速率的关系方程来定量评价.当植被细根密度为60～100 g/m2时,可以看作人工林植被防蚀拦沙的有效根密度.结果表明,植被细根在控制坡地土壤侵蚀比植被盖度更为重要.因此,禁牧保护植被细根是控制人工林地土壤侵蚀与土地退化的有效措施.     

北京山区果园水平阶整地措施的水土保持效益

坡地果树产业已成为北京山区市县农业的重要组成部分.坡地果园坡度大,地表覆盖低,土壤侵蚀严重.水平阶整地是北京山区坡地果园的重要水土保持措施之一,定量测算坡地果园土壤侵蚀速率和水平阶整地措施的水土保持效益对于实现资源环境和经济的可持续协调发展具有重要的实际意义.分别采集北京山区无措施（昌平）和水平阶整地措施（密云、怀柔）后的土壤样品,通过测定137 Cs面积活度换算土壤侵蚀速率,估算北京山区坡地果园水平阶整地措施的水土保持效益.结果表明：昌平、密云和怀柔坡地果园的土壤侵蚀速率分别为5 331、2 494和1 970 t/（km2·a）,水平阶整地措施减少50％的土壤侵蚀量,可起到降低土壤侵蚀的作用;但是由于年久失修,没能完全发挥其应有的水土保持功效.     

基于DEM的黄土坡面流水侵蚀潜能因子初步研究

坡面径流对地表的侵蚀,本质上是由于流水重力势能累积作用的结果。从坡面流水的能量累积角度,提出了一种反映原始坡面侵蚀动力的流水侵蚀潜能因子的基本概念及其计算原理;设计了基于高精度数字高程模型(DEM)的流水侵蚀潜能因子的计算方法,完成了多期模拟小流域的流水侵蚀潜能因子的计算,并基于该因子获取了相应的侵蚀动力点结果;分析了侵蚀动力点的空间分布特征,并以此为依据,初步讨论了地形的演化规律。结果表明,运用坡面流水侵蚀潜能因子进行坡面侵蚀强度及其演化规律的研究,具有重要的理论意义和实际的应用价值。     

我国南方丘陵区土壤耕作侵蚀的定量研究

通过采用示踪法对四川丘陵区坡耕地的耕作试验研究 ,获得了土壤耕作位移和土壤耕作侵蚀的直接证据 ,确定了耕作侵蚀是四川丘陵区土壤流失的原因之一。试验结果指出 ,四川丘陵区单次耕作的土壤位移量为 43.70～ 6 4.47kg/ m;平均土壤耕作侵蚀速率为 6 5 .0 5～ 97.0 5 t/ hm2 .a。土壤耕作位移受地面坡度的影响十分明显 ,平均位移距离与坡度间呈显著正相关关系。耕作侵蚀速率主要取决于坡体长度 ,只有在坡体长度相同的条件下 ,耕作侵蚀速率才随坡度的增大而增加