沂河流域土壤侵蚀分布特征研究

为探索沂河流域土壤侵蚀的强度和规律,利用ArcGIS的空间分析与统计分析功能,从高程、坡度、土壤类型、土地利用4个方面,对沂河流域土壤侵蚀的空间分布特征进行研究。结果表明：（1）流域土壤侵蚀总体以中度侵蚀为主,存在较为明显的区域差异;（2）侵蚀主要发生在600 m以下区域,其中高程位于200~400 m之间的区域侵蚀面积最大;（3）5°以下以及8°~15°坡度级土壤侵蚀面积较大,土壤侵蚀随坡度的增加总体都呈现出先增强后减弱的趋势;（4）土壤总面积越大,侵蚀面积也越大。石质土、粗骨土的土壤侵蚀率较高,潮土和砂姜黑土的土壤侵蚀率较低;（5）耕地、草地和林地侵蚀面积最大,林地、草地、未利用地土壤侵蚀率较大,水域土壤侵蚀率最小。     

耕作引起的紫色土母岩破碎运动定量分析

紫色土区存在耕作破碎母岩补充土壤的现象,尤其是在土层浅薄且岩性松软的泥页岩区,然而目前鲜有相关方面报道。为定量评估不同自然条件和耕作方式下母岩破碎运动特征,以裸露泥岩为研究对象,在野外模拟耕作试验中使用物理示踪法追踪2种含水率(7.44%和14.77%)和5个坡度(5°、10°、15°、20°、25°)条件下,不同深度(2、4、6 cm)耕作引起的母岩破碎运动情况。结果表明:1)含水率是影响母岩破碎运动的重要因素,且耕作深度越小其影响越大;2)随着耕作深度的增大,岩屑的平均位移呈逐渐减小的变化趋势,2 cm深度耕作引起的岩屑位移最大;3)岩屑位移随着深度的增加快速减小,且岩石含水率高的坡面减小幅度更大;4)母岩含水率较高(14.77%)时,坡度对坡面岩屑运动没有显著影响(P>0.1),但母岩含水率较低(7.44%)时,坡度与坡面岩屑位移存在显著正相关关系(P<0.1)。可见,耕作破碎母岩过程受到岩石含水率、耕作深度和坡度的共同影响,且各因子在不同深度的作用机制不同。该研究为揭示母岩人为风化成土和侵蚀机制初步提供了技术支撑和依据。     

不同坡面草被格局下的侵蚀产沙量及其连通性指数表征

为探寻植被格局的定量表征参数,并建立其与侵蚀产沙的关系,深入揭示植被格局阻蚀减沙作用机制,该研究采用室内人工模拟降雨试验,以40%盖度的高羊茅草被坡面为研究对象,探讨了不同坡度（5°、15°和25°）和植被分布格局（裸地、带状横坡、带状顺坡、块状镶嵌、点状均匀格局）下的坡面侵蚀产沙过程变化,并分析了不同草被格局下平均汇流路径长度指数（Mean Flow Length Index,MFLI）、连通性指数（Index of Connectivity,IC）变化及其同坡度和土壤侵蚀量的关系。结果表明：带状顺坡、点状均匀、块状镶嵌和带状横坡的草被坡面平均侵蚀量分别较裸地减小42.9%、55.7%、62.4%和78.0%,带状横坡的阻蚀减沙作用最优。不同草被格局坡面间的MFLI和IC总体也与平均侵蚀量的差异关系一致,从小到大依次为：带状横坡、块状镶嵌、点状均匀、带状顺坡、裸地。MFLI和IC可分别与坡度结合用于模拟评价不同草被格局坡面的侵蚀产沙,决定系数（R2）达0.84以上。其中,IC与坡度的协同性更佳、依赖性更小,是表征植被格局对坡面侵蚀产沙影响的较佳参数。结果可为快速优选水土保持型植被格局、促进生态脆弱区林草植被格局优化和提质增效提供依据。     

倾斜摄影测量技术在生产建设项目水土保持监管中的应用

为探索和总结单个生产建设项目水土保持监管的工作流程和技术支撑模式,结合无人机倾斜摄影测量技术优势,对照生产建设项目监管工作要求,梳理了各项监管指标对应的信息获取方法,建立了利用无人机倾斜摄影测量技术开展生产建设项目水土保持信息化监管指标提取的技术流程。在成都市的应用结果表明:无人机倾斜摄影测量技术具备信息获取丰富、实现真三维量测、综合成本低等优势,可以完成大部分项目监管指标的提取工作,其技术流程包括资料收集和预处理、无人机倾斜摄影测量、合规性详查3个阶段,相较于传统监管手段,其信息提取成本更低、效率更高、比对方式更灵活。无人机倾斜摄影测量技术在生产建设项目精细化监管工作中具备广阔的应用前景。     

降雨因子对沂蒙山区不同土地利用方式径流小区产流产沙的影响

[目的]研究降雨量、降雨强度、降雨历时等降雨因子对沂蒙山区小流域不同土地利用方式径流小区产流产沙的影响,为该区水土流失防治、水土保持规划、生态建设等提供参考。[方法]对沂蒙山区不同土地利用方式径流小区(自然荒坡和荞麦、野生牧草和花生)两两对照并且进行连续3a的定位观测,对观测数据进行统计分析和显著性检验。[结果](1)降雨量与各径流小区产流量的相关性显著(p0.01),与荞麦小区和花生小区产沙量的相关性显著(p0.01),与自然荒坡小区和野生牧草小区的产沙量相关性较差。(2)平均降雨强度(I)与各径流小区的产流量和产沙量的相关性均不显著。10 min最大降雨强度(I10)和30min最大降雨强度(I30)与各径流小区产流量以及荞麦小区、花生小区的产沙量均具有较好的相关性,其中30min最大降雨强度(I30)的相关性最好。(3)降雨历时与荞麦径流小区的产流量和产沙量相关性显著(p0.01),与其他径流小区的产流量和产沙量虽皆呈正相关但相关性均不显著。[结论]降雨量(P),10min最大降雨强度(I10),尤其是30min最大降雨强度(I30),降雨历时等降雨因子在沂蒙山区坡面产流产沙过程中都起到了不同程度的作用,不同的土地利用方式也是影响坡面产流产沙的重要因子。     

黄土高原刺槐林地根系与枯落物对土壤侵蚀的影响

为探讨自然条件下黄土高原地区刺槐林地枯落物和根系对土壤侵蚀的影响。采用5个坡度(8.7%,17.6%,26.8%,36.4%和46.6%)及3种流量(0.5,1.0,2.0 L/s)分别在有枯落物覆盖、去除枯落物的植被和裸坡样地进行试验,探讨刺槐林地枯落物和根系对土壤侵蚀的影响。结果表明,枯落物和根系对土壤侵蚀有显著影响,当枯落物厚度超过3 cm、根系密度>0.5 kg/m³时,土壤侵蚀量减小程度趋于稳定。与裸坡相比,刺槐林地土壤侵蚀量减少约55%,且根系和枯落物对土壤侵蚀量减少的贡献率分别为66%和34%。此外,枯落物与根系可降低土壤可蚀性,增加土壤剪切力,进而增强土壤的抗蚀能力。与裸坡相比,有枯落物覆盖和去除枯落物覆盖的植被样地土壤可蚀性分别降低80%和66%,土壤剪切力分别提高285%和237%。研究结果为揭示森林植被的土壤侵蚀机制提供新的思路,对改善黄土高原的植被建设具有一定的指导意义。     

干热河谷区耕作侵蚀作用下坡面水力侵蚀特性

为了研究耕作侵蚀对坡面水动力学特性的影响,选择金沙江干热河谷地区的坡耕地作为研究对象,采用放水冲刷的试验方法,探讨耕作侵蚀影响侵蚀区土层厚度和作为侵蚀物源传输纽带这2种耕作侵蚀形式作用下坡面水动力参数的变化与分布规律,并分析坡面水动力参数与坡面产流和土壤剥离速率之间的关系。结果表明:耕作侵蚀区不同耕作侵蚀强度处理中,随着耕作侵蚀强度的增大,坡面产流速率和土壤剥离速率均呈现增大趋势;0~35年耕作侵蚀强度处理下坡面水流流态主要表现为紊状缓流,耕作侵蚀强度达到40年时则为紊状急流;阻力系数呈现随耕作侵蚀强度增大而减小的趋势,剪切力则呈增大的趋势。在耕作沉积区不同耕作位移处理中,随着耕作位移量的增大,坡面产流速率呈减小趋势,而土壤剥离速率呈增大趋势;0,12 kg/m的耕作位移处理下坡面水流流态主要表现为紊状急流,当耕作位移量达到21 kg/m,即下坡部位的细沟因土壤耕作位移被完全填充时,水流流态则为紊状缓流;随着耕作位移量的增大,阻力系数表现为增大趋势,剪切力则呈减小趋势。将坡面产流速率、土壤剥离速率与水动力参数进行相关性分析后,发现雷诺数能够较好的描述耕作侵蚀作用下坡面水力侵蚀状态。研究结果为干热河谷区坡耕地土壤侵蚀机理及治理方法提供了科学依据。     

东北黑土区水土保持重点工程措施保存现状及其问题

[目的]系统评估国家水土保持重点工程的措施保存情况，为东北黑土区水土流失治理提质增效提供依据，促进黑土地保护和水土保持高质量发展。[方法]以2019年以前在东北黑土区实施的国家水土保持重点工程为对象，选取52个小流域的坡面治理工程和8个小流域(项目区)的侵蚀沟治理工程开展调研，共抽核325个坡面图斑和32条侵蚀沟，并对结果进行分析诊断。[结果]全区水土保持重点工程中的治沟措施保存情况明显优于坡面措施，平均保存率分别为95.00%和56.51%。坡面治理措施的保存率存在明显的类别和空间分异，侵蚀沟治理措施普遍保存完好，生态节地型措施保存率较高，个别措施在部分地区需提质增效和加强管护。[结论]今后应加强东北黑土区梯田、地埂植物带等传统措施的优化和管护，研发适应现代农业的生态节地型水土保持新措施，并探索建设黑土地水土保持技术中试基地；定期开展重点工程成效评估，提出分区分类措施推荐名录，打造不同类型示范样本。     

多时间尺度小流域侵蚀产沙对土地利用/覆被格局的变化响应

为阐明多时间尺度小流域侵蚀产沙对土地利用/覆被格局的变化响应机制，该研究基于吕二沟流域1982-2020年逐日降雨、水沙实测资料和土地利用/覆被数据，综合运用 K-均值聚类法、多元回归分析等方法，从年际和年内月际2个时间尺度对比分析了不同土地利用/覆被格局下的流域侵蚀产沙变化及其与泥沙连通性指数的关系。结果表明：1）1982-2020年间，吕二沟流域由耕地为主体向农林草复合结构转变、泥沙连通性指数显著下降，可将整个研究期划分为1982-1985年、1986-1990年、1991-2000年和2001-2020年共4个阶段，分别对应土地利用/覆被格局Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。2）随着以林草地增加为主的土地利用/覆被变化，流域产流、产沙能力减弱。相较土地利用/覆被格局Ⅰ，土地利用/覆被格局Ⅳ的年均径流深显著降低；后期土地利用/覆被格局（Ⅲ和Ⅳ）下的汛期月产流产沙能力显著小于前期（土地利用/覆被格局Ⅰ）。3）基于月降雨量、月最大日降雨量和月侵蚀性降雨日数3个降雨指标，可将研究期内的汛期月降雨划分为4种类型：小雨量、弱侵蚀性的A型，中雨量、弱侵蚀性的B型，大雨量、中侵蚀性的C型，大雨量、强侵蚀性的D型；在大雨量中侵蚀性的C型降雨下，不同土地利用/覆被格局间的月际径流深和产沙模数均不存在显著差异。年际和月际尺度下，小流域产沙模数均与泥沙连通性指数呈指数递增关系，但C雨型下的关系减弱。研究为干旱半干旱区流域土地利用/覆被格局优化配置和功能提升提供科学依据。