黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀过程研究

<正> 黄土丘陵沟壑区地形破碎,各种侵蚀十分活跃。由于坡度和坡面位置的不同,这些侵蚀过程具有明显的垂直分带性(图1)。在顶部坡面(1区和2区),坡度由1区的几度增加到2区的35°,这里多为坡耕地,部分已辟为梯田,主要的侵蚀过程是溅蚀、面蚀和细沟侵蚀。2区下部的坡段存在一明显的转折,坡度往往陡增到40°以上(3区),土地利用方式主要为草坡。3区重力侵蚀和沟道侵蚀活跃,除地表侵蚀之外,洞穴侵蚀较发育,其入口多发育在1区和2区,而出口则往往出现在3区。谷坡的底部坡度平缓(4区),是坡面径流、泥沙流向沟口的通道。     

黄土丘陵沟壑区不同雨强下坡长对坡面土壤侵蚀的影响

坡长对土壤侵蚀的影响可能随雨强不同而发生变异,采用岔巴沟流域径流场资料对该问题进行了研究。分析了不同雨强范围下坡长对土壤侵蚀的影响,探讨了坡面土壤侵蚀的临界坡长。结果表明,坡长与土壤侵蚀的关系受雨强效应的影响;团山沟坡面坡长与土壤侵蚀的关系在I30高于和低于0.21 mm min-1表现出不同的规律:当I30≤0.21 mm min-1即小雨强范围时,随着坡长从20 m到60 m的增加,土壤侵蚀模数而逐渐减小,此时,土壤侵蚀模数随坡长的变化趋势与径流模数随坡长变化的趋势相同;当I30>0.21 mm min-1即大雨强范围时,随着坡长从20 m到60 m的增加,土壤侵蚀模数先增加后趋于稳定,土壤侵蚀模数随坡长变化的趋势与径流平均含沙量随坡长变化的趋势相同;坡面土壤侵蚀的临界坡长非定值,是关于I30的函数。     

黄土丘陵沟壑区第一副区山坡地土壤侵蚀特征及其对土地生产力影响研究

分析了黄土丘陵沟壑区第一副区山坡地土壤侵蚀的特征及土壤侵蚀对土地生产力的影响。分析结果表明：该区土壤侵蚀类型多样,侵蚀模数高;土壤侵蚀对土地生产力的影响主要表面为破坏土地质量,降低农作物产量。提高本区土地生产力的有效途径为加强水土保持综合治理及增加对土地的物质与技术投入。     

黄土丘陵沟壑区小流域土壤侵蚀及其预报模型研究

在小流域内建立人工径流试验小区和自然坡面径流试验小区,观测天然降雨条件下的土壤侵蚀现象、土壤侵蚀量和小流域出口治沟骨干工程的淤积量,并对小流域土壤侵蚀进行了分类。在特别界定小流域"坡面侵蚀"、"沟道侵蚀"和沟道"重力侵蚀"词语含义的基础上,建立起坡面侵蚀模数和沟道侵蚀模数的预报模型。该侵蚀预报模型具有较高的精度,适用于年降雨量为430mm左右的黄土丘陵沟壑区。     

黄土丘陵沟壑区第二副区山坡地土壤侵蚀特征研究

在广泛收集资料的基础上,对黄土丘陵沟壑区第二副区山坡地土壤侵蚀特征以往的研究结论进行了综合分析,结果表明:(1)影响该区山坡地土壤侵蚀的主要因素为降雨、地形及土地利用.(2)该区山坡地土壤侵蚀主要类型为水蚀,主要方式为溅蚀、片蚀、细沟及浅沟侵蚀.(3)该区多年平均侵蚀模数为8373t/km²,其中以坡度大于25°的耕地和植被盖度小于10%的荒草地侵蚀强度最大,年侵蚀模数为18000t/km²,坡度为15～25°的耕地及植被盖度为10%～30%的林草地年侵蚀模数分别为15000t/km²和12000t/km².     

地形和土地利用对黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀速率的影响

[目的] 分析地形和土地利用对坝控小流域侵蚀速率的影响,为黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀治理和水土保持措施的制定提供理论依据。[方法] 基于无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)摄影测量技术获取流域高分辨率数字高程模型(digital elevation model,DEM)和影像数据并准确提取流域的地形因子和土地利用要素,采用偏最小二乘回归方法确定坝控小流域地形和土地利用对土壤侵蚀速率的影响及其相对重要性。[结果] 坝控小流域侵蚀速率变化范围为2 869～14 191 t/(km²·a),平均侵蚀速率为9 984 t/(km²·a);坝控小流域的地形和土地利用因子存在一定差异,LS因子与L因子、连通性指数(IC)与地形湿度指数(TWI)、流域面积(A)与流域长度(BL)和形状因子(Ff)之间存在显著相关性(p＜0.01);侵蚀速率偏最小二乘回归模型中最大VIP值为坡长因子(VIP=1.66;RCs=0.30),其次是地形湿度指数(VIP=1.62;RCs=0.25)、坡度坡长因子(VIP=1.43;RCs=0.27)、连通性指数(VIP=1.39;RCs=-0.19)、农地面积占比(VIP=1.03;RCs=0.10)和草地面积占比(VIP=1.03;RCs=-0.10)。[结论] 各坝控小流域侵蚀速率存在显著差异,坡长因子、坡度坡长因子、地形湿度指数、连通性指数、农地面积比例和草地面积比例是影响流域侵蚀速率的重要影响因子,且VIP值都大于1。     

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.     

黄土丘陵沟壑区小流域水蚀预报模型构建

根据黄土丘陵沟壑区侵蚀产沙垂直分带性规律,提出小流域土壤侵蚀方式发生部位界定方法。基于黄土丘陵沟壑区侵蚀环境特点,设计了GIS支持下的小流域分布式水蚀预报模型结构,模型考虑的侵蚀过程包括雨滴击溅侵蚀、片蚀、细沟侵蚀、浅沟侵蚀、切沟侵蚀以及沟道侵蚀。同时。提出模型各模块的计算方法,根据动态物质平衡原理。完成了流域侵蚀产沙过程演算。     

晋西黄土丘陵沟壑区坡面土壤侵蚀及预报研究

细沟间侵蚀是指坡面上细沟未形成之前或细沟形成之后细沟间的土壤侵蚀过程。细沟间侵蚀量预报是整个坡面水土流失预报的一个重要组成部分。本文以晋西黄土丘陵沟壑区的土壤侵蚀为背景,以野外及室内试验资料为基础,论述了降雨动能、土壤抗剪强度、坡度、植被、表土结皮对细沟间土壤侵蚀的影响,提出了坡面一次降雨细沟间侵蚀总量的预报模型。本模型与径流及细沟侵蚀量预报模型结合,可形成一个较为完整的坡面水蚀总量预报模型。     

黄河河龙区间黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀模数与小流域泥沙来源研究

黄河流域河龙区间面积１１．１６万ｋｍ２，６０年代年均输沙量９．５２５亿ｔ，年均输沙模数８５３５ｔ／ｋｍ２。考虑水库等栏沙，还原计算的年均产沙量为９．８２４亿ｔ，扣除轻微流失面积３．８２万ｋｍ２及其年产沙量０．２９７亿ｔ，黄土丘陵沟壑区７．３４万ｋｍ２面积上年均产沙量９、５２７亿ｔ，年土壤侵蚀摸数为１２９８０ｔ／ｋｍ２，比年均输沙模数高出５２．１％。在小流域泥沙来源分析中，将坡长２０ｍ径流小区的年产沙模数改正为自然坡长的年产沙模数，加上坡面浅沟汇流加大冲刷的作用，未治理坡耕地年产沙模数在１５０００ｔ／ｋｍ２以上。由此算得的小流域各地类年产沙模数，作为工程规划设计和计算水土保持减沙作用的依据较为接近实际。     

黄土丘陵区撂荒地不同侵蚀带土壤种子库特征

采用野外调查取样和室内实验相结合的方法,研究了黄土丘陵区撂荒地不同侵蚀带土壤种子库的密度、物种组成、物种多样性以及相似性特征。结果表明:各侵蚀带土壤种子库中共发现26个物种,隶属于13科24属,不同侵蚀带物种组成有所差异,菊科与禾本科为主要组成物种;0—10cm土层内土壤种子库密度随着侵蚀带的变化而变化,有明显的先减少再增大而后再急剧减少的趋势;不同侵蚀带土壤种子库物种多样性指数、丰富度指数、均匀度指数和生态优势度存在着差异,但未达到显著相关水平;土壤种子库组成物种相似性系数变化范围为0.40～0.82,相邻侵蚀带之间的土壤种子库物种相似性较高,随着侵蚀带之间距离的增加,其相似性逐渐变小。这说明不同侵蚀带土壤种子库因受坡面径流引起的土壤侵蚀使种子流失、二次迁移和沉积以及植被的拦截而产生再分布。     

模拟降雨条件下黄土丘陵区主要植物种子的流失特征

黄土丘陵沟壑区植被稀疏,土壤侵蚀严重,会造成种子随地表径流和泥沙运移发生流失,从而对植被恢复产生影响。采用人工模拟降雨试验,研究了该区29个主要物种种子在不同降雨侵蚀条件下(降雨强度100mm/h和150mm/h与坡度15°、20°、25°和30°的不同组合,降雨历时为1h)的流失特征,分析了黄土丘陵区主要物种种子的流失特征。结果表明:在所有供试的物种中有79.3%的物种种子发生了流失,平均流失率为27.4%。雨强越大,种子流失率越高,而坡度的影响不如雨强明显。种子的流失特征也受其质量、形状、大小和生理特征等的影响,发生流失的种子质量(M)多在50mg以下,当M<10mg时,种子质量越小,流失率越大,而当10mg相似文献   

黄土丘陵沟壑区不同植物群落的土壤养分及其化学计量特征

[目的]对黄土丘陵沟壑区不同群落土壤养分及化学计量进行研究,为该区的植被恢复提供一定的理论依据。[方法]测定土壤的有机碳、全氮、全磷含量,计算C∶N,C∶P,N∶P,进行差异显著性检验。[结果]研究区土壤有机碳和全氮含量属于6级,全磷含量属于4级,均为养分含量较低的级别;0—10cm土层土壤养分含量大于10—20cm土层;不同群落之间P含量差异不显著,柠条群落的C,N含量最高,铁杆蒿群落的C,N含量最低;柠条群落C∶N与其他群落(铁杆蒿群落除外)差异不显著,C∶N保持相对稳定;铁杆蒿群落和刺槐群落的C∶P较低,土壤P的有效性较高。[结论]不同群落的生物量和盖度等特征不同,导致土壤养分有所差异;不同群落对土壤C,N,P的补充和吸收利用能力不同,导致化学计量特征有所不同。     

黄土高原第四纪期间水土流失的地质记录和基本规律

黄土高原保存有许多第四纪期间水土流失的地质记录,这些记录表明,50万年以来,黄土高原至少有5个水土流失十分强烈的时期,它们分别出现在0.70～0.50Ma B.P、0.2～0.25Ma B.P、0.14～0.08Ma B.P、0.01～0.015Ma B.P和0.006～0.002Ma B.P等气候温暖湿润的阶段,说明影响黄土高原水土流失的主要原因是气候条件。     

黄土丘陵区生态修复地不同抗侵蚀植物的消长变化过程

依据黄土丘陵区生态修复过程中植被演替阶段与植物生长型,将抗侵蚀植物分为一年生草本植物,多年生根茎禾草植物,多年生根蘖性草本和半灌木植物、灌木植物和乔木植物5类.一年生草本植物、多年生根茎禾草植物适应土壤侵蚀环境的能力比较强,同时具有一定程度的防止土壤侵蚀的作用;灌木和乔木植物适应土壤侵蚀环境的能力比较弱,而防止土壤侵蚀的作用很强;多年生草本和半灌木植物适应土壤侵蚀环境的能力适中,而防止土壤侵蚀作用的能力优于一年生草本和多年生根茎禾草群落,但不及乔灌木群落.并提出了在天然草本植被恢复的基础上进行人工造林的相关建议.     

黄土丘陵区生态退耕对草本层植物多样性的影响

为研究何种生态退耕对黄土丘陵地区植被恢复较好,以典型黄土丘陵沟壑区大南沟小流域为研究区,采用传统植物群落调查法从退耕方式和退耕年限两个方面探讨生态退耕对草本层植物多样性的影响。结果表明:（1）在生态退耕30 a内,随着退耕年限的增加,草本层植物丰富度指数、两多样性指数（Simpson指数和Shannon-Wiener指数）和均匀度指数都呈现增加的趋势。但前期增加不显著,后期增加显著。（2）不同生态退耕方式对草本层植物多样性的影响差异显著。三种多样性指数均表现为退耕还草 > 退耕还林 > 退耕还灌,且丰富度指数退耕还草（23.875）较退耕还林（14.606）和还灌（14.556）显著增加;Simpson多样性指数和Shannon-Wiener多样性指数退耕还草（0.945,3.048）和退耕还林（0.931,2.992）较还灌（0.912,2.563）显著增加。退耕还草优于退耕还灌和退耕还林,对草本层植物群落多样性影响最小,是最佳生态退耕方式。     

黄土高原不同侵蚀类型区侵蚀产沙强度变化及其治理目标

为了确定黄土高原不同侵蚀类型区的治理目标,采取"水文—地貌法",利用98个水文站控制区和234个侵蚀产沙单元,在分析其不同治理阶段土壤侵蚀产沙变化特征与减沙幅度,不同侵蚀强度面积的变化及其空间分布的基础上,提出了未来20a黄土高原主要流失区的区域治理目标:土壤流失量控制在3.60×108 t左右,土壤侵蚀模数1 300 t/(km2.a)左右。其中,黄土峁状丘陵沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土梁状丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),干旱黄土丘陵沟壑区为2 000t/(km2.a),黄土平岗丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),风沙黄土丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),黄土山麓丘陵沟壑区为1 000t/(km2.a),森林黄土丘陵沟壑区为300t/(km2.a),黄土高塬沟壑区为1 500t/(km2.a),黄土残塬沟壑区为3 000t/(km2.a),黄土阶地区为500t/(km2.a),风沙草原区为500t/(km2.a),高原土石山区为100t/(km2.a)。未来20a黄土高原的治理重点区域为黄土峁状丘陵沟壑区(2.20×104 km2)、干旱黄土丘陵沟壑区(1.50×104 km2)、黄土高塬沟壑区(8 600km2)、黄土梁状丘陵沟壑区(4 600km2)。     

黄土高原沟沿线的廊道防蚀效应探析

在分析黄土高原地区的沟沿线、沟沿线上下沟间地和沟谷地土壤侵蚀特征、小流域泥沙来源、坡沟侵蚀产沙关系的基础上，结合廊道的生态功能和以往的研究结果，认为在沟沿线的上部建立草灌与整地工程措施相结合的植物廊道，来拦蓄阻截沟间地的来水来沙，可使流域的土壤侵蚀量减少54．5％～77、0％。     

黄土高原南部土地利用/覆被变化的土壤侵蚀效应

基于3S技术对黄土高原南部地区土地利用/覆被变化及空间分布格局进行了综合测评,同时应用通用土壤流失方程(USLE)定量研究了不同土地利用方式下的土壤侵蚀效应.研究表明,研究区1980-2005年共有1 123.80 km2耕地被用为城镇建设用地,建设用地面积净增了1 238.29 km2,林地、草地面积总量变化小,但局部地区流转特征显著;与此同时,该区土壤侵蚀模数从11.54 t/(hm2·a)增至13.81t/(hm2·a),1980和2005年黄土沟壑区侵蚀模数的峰值分别为1 708.52和1 584.69 t/(hm2·a).该区域土壤侵蚀效应与土地利用空间格局耦合性较强,林地、草地由于分布区域海拔高,坡度陡,侵蚀强烈,而地势低洼、平坦地区(建设用地、耕地、未利用地)的土壤侵蚀强度小.林地、草地的土壤侵蚀效应由于受到地形因素的影响,对降雨侵蚀因子增强的响应尤其明显.2005年该区林地和草地的平均侵蚀模数分别增加了2.34和7.32 t/(hm2·a),并且微度以上侵蚀等级的面积有所增加.     

深入研究黄土高原土壤侵蚀规律

我国水土保持工作者,从20世纪50年代开始对黄土高原土壤侵蚀规律进行研究,目前已取得大量卓有成效的成果。但相对于黄土高原水土流失治理和黄河水沙调控体系建设与运行的新要求,仍显不足。同时,与欧美国家同类研究相比,无论从组织方式、模型物理机制反映,还是从模型运行基础支持等方面都存在不小的差距。因此,当务之急应进一步明晰需求,设定目标,组建并稳定攻关团队,借助科学研发手段,对黄土高原土壤侵蚀规律进行深入研究。