东北黑土区侵蚀沟省际分布特征

东北黑土区侵蚀沟发育广泛,沟蚀是导致黑土区土地退化的重要因素,明晰侵蚀沟在黑土区各省(区)的分布特征是沟道治理的前提。以黑、吉、辽、内蒙古四省(区)分布在黑土区范围内的171个县(市、区、旗)为研究对象,应用3S技术获取侵蚀沟数量、面积、长度等信息,分析了侵蚀沟省际分布特征。研究表明:黑土区沟蚀严重,沟壑密度达到0.21 km/km2,耕地广布,降雨及冻融等多重作用造成四省(区)88.67%的侵蚀沟处于发展状态。四省(区)按侵蚀沟数量排序为黑>内蒙古>吉>辽,按单位面积内侵蚀沟数量排序为吉>辽>黑>内蒙古;按侵蚀沟面积排序为内蒙古>黑>吉>辽,按单位面积内侵蚀沟面积排序为内蒙古>吉>黑>辽,按侵蚀沟长度排序为内蒙古>黑>辽>吉,黑、吉、辽、内蒙古沟壑密度分别为0.12、0.13、0.17、0.38 km/km2。降雨、植被、地形地貌、土地利用、人为活动等因素的不同造成黑土区四省(区)侵蚀沟分布特征具有显著差异。     

降雨侵蚀力与东北黑土区典型小流域侵蚀沟发育关系研究

降雨是东北黑土区侵蚀沟发育主要动力因素,土壤、地形、地貌等下垫面因素地域性分异造成降雨对黑土区侵蚀沟发育的影响具有一定差异性,降雨侵蚀力是衡量降雨侵蚀能力的重要指标,与侵蚀沟的发育密切相关,选取3个典型小流域为研究对象,利用差分GPS实地测量获取侵蚀沟2013年雨季发育数据,计算各流域2013年雨季降雨侵蚀力,分析不同流域降雨侵蚀力与侵蚀沟发育的关系。研究发现,降雨侵蚀力对光荣、吉兴流域侵蚀沟发育影响显著,对光荣流域侵蚀沟发育影响相对较弱,平均1 MJ·mm/(hm2·h)降雨侵蚀力造成光荣、吉兴、五一流域侵蚀沟长度增加0.001、0.013、0.025 m,侵蚀沟面积增加0.037、0.02、0.334 m2,侵蚀沟体积增加0.078、0.144、0.154 m3。     

东北黑土区侵蚀沟发展现状及研究方向

近年来,东北黑土区侵蚀沟数量大幅增加,对东北地区粮食安全和生态安全造成较大威胁。相关研究主要集中在侵蚀沟发生的原因、密度、特征等方面。通过对东北黑土区侵蚀沟发展现状进行总结,提出了可能的研究方向,为更好地研究和治理侵蚀沟提供参考。     

东北黑土区侵蚀沟现状及治理模式

侵蚀沟治理是今后一段时期内东北黑土区水土保持工作的重点。在总结东北黑土区现有侵蚀沟治理措施、成效及有关治沟技术研究成果的基础上,总结出工程为主植物为辅、植物为主工程为辅、植物治沟和复垦治沟等4种侵蚀沟治理模式,分别指出了不同治理模式的适用范围、治理原理、措施组成和布设要点,可为东北黑土区侵蚀沟治理实践提供参考和借鉴。     

东北黑土区土壤侵蚀研究进展

东北黑土区是我国重要的商品粮基地,其粮食生产能力及可持续性关系到国家的粮食安全战略。近年来,日趋剧烈的水土流失,引起黑土功能的严重退化,引起了社会的广泛关注,各种调查和防治工作正在火热开展,所以我们需要对已有的工作进行全面的总结,为以后的工作提供科学的依据。作者主要从黑土区土壤侵蚀的危害、影响因素以及侵蚀机理三个大的方面分别进行总结论述,希望对黑土区今后的土壤侵蚀研究工作提供一定的参考。     

东北典型黑土区侵蚀沟形态及分布特征

东北黑土区是中国最重要的粮食生产基地之一,同时也是中国四大水蚀区之一,其中沟道侵蚀是水蚀发生的主要形式,掌握东北黑土区沟道侵蚀的基本情况,剖析其形态及分布特征,对于分析东北黑土区沟道侵蚀的成因及水土流失治理至关重要。该研究以典型黑土区嫩江县为研究区域,利用航空遥感影像及1∶5万DEM对区域内侵蚀沟进行普查统计,并分析侵蚀沟的沟宽、沟长、纵比降等形态特征,以及海拔、坡度、坡向等地形因素对侵蚀沟分布的影响,为黑土区侵蚀沟的治理提供理论依据。研究结果表明:1)沟道侵蚀主要分布在丘陵区,沟道类型以切沟为主,冲沟影响面积仅次于切沟,研究区以小于500m的侵蚀沟为主,数量及面积分别占总数的96.67%、61.99%;2)侵蚀沟的沟宽与沟长为正相关,纵比降与沟宽、沟长为负相关;3)坡向对各类型侵蚀沟的分布影响较小,坡度对侵蚀沟的分布有一定影响,细沟和浅沟主要分布在2～6°和6～15°的坡面上,而切沟和冲沟则主要分布在0～2°、2～6°的坡面上,90%以上的细沟和浅沟、80%以上的切沟、冲沟发生在耕地上;4)嫩江县冲沟地形阈值模型拟合表明嫩江县冲沟发生的临界坡度较小,较小的坡度就能对坡面形成冲刷,出现...     

基于水土保持三级区划的东北黑土区侵蚀沟分布现状及综合防治策略

东北黑土区包括黑龙江省、吉林省全部,以及辽宁省和内蒙古自治区部分区域,总面积109万km2,现有侵蚀沟29万余条。以水土保持三级区划为单元,根据不同区划特征和侵蚀沟分布情况,制定了东北黑土区9个水土保持三级区的侵蚀沟综合防治策略。     

东北黑土区侵蚀沟发育与环境特征

东北黑土区在气候、地形、植被和人类活动等方面存在着显著的地带性差异,进而也造成侵蚀沟发育特征的地带性分异。以黑土区水保规划二级分区为研究对象,在分析各规划分区自然条件、人类活动方式差异的基础上,研究各分区侵蚀沟发育特征,结果表明:黑土区土壤抗蚀性差、降雨集中、冻融作用强烈、地势起伏是侵蚀沟形成的基础自然条件;长期耕作、过度放牧等人类活动是侵蚀沟发生的首要诱发因素。在各水保规划分区中,大兴安岭东坡丘陵沟壑区、呼伦贝尔高平原区沟蚀最为严重,沟壑密度分别达到0.56、0.36 km/km2;而在大小兴安岭山地区,人为扰动少、植被覆盖度高,沟蚀发育较轻,沟壑密度仅为0.08 km/km2;长白山完达山山地丘陵区、东北漫川漫岗区侵蚀沟数量、面积、长度较大,沟壑密度为0.14 km/km2。     

东北黑土区侵蚀沟分级初探

水利部2016年组织编制了《东北黑土区侵蚀沟治理专项规划(2016—2030年)》,国家农业综合开发东北黑土区侵蚀沟综合治理工程也已启动实施。为便于侵蚀沟综合治理模式和投资标准的确定,以第一次全国水利普查东北黑土区侵蚀沟普查数据和《东北黑土区水土保持措施效益评估及防治技术》课题调查数据为依据,对侵蚀沟的长度、宽度、深度、面积等参数进行相关性综合分析后,选择面积作为分级指标,将东北黑土区发展型侵蚀沟按照大型(占地面积≥1.4 hm~2)、中型(占地面积0.3~1.4 hm~2)、小型(占地面积≤0.3 hm~2)进行了分级。     

东北黑土区侵蚀沟发展与危害初步调查

东北黑土区侵蚀沟分布广、数量大、类型多、发展速度快,严重破坏土地资源,危害粮食安全,已成为当前松辽流域水土流失防治工作中亟待解决的重大问题。目前,东北黑土区尚没有侵蚀沟防治专项规划,对侵蚀沟的防治还没有形成规模,无法充分发挥水土保持措施的综合效益,因此开展东北黑土区侵蚀沟全面、综合治理刻不容缓。     

北京市近40年来降雨侵蚀力时空变异特征

[目的] 降雨侵蚀力可以反映降雨对土壤侵蚀的潜在作用,是评价区域土壤侵蚀风险的重要指标。分析北京市1981—2020年降雨侵蚀力时空变异特征,对科学评估和防治区域水土流失风险具有重要意义。[方法] 基于1981—2020年北京市及周边地区119个雨量站点逐日降水数据,采用Kriging插值、Mann-Kendall非参数检验、小波分析等方法对北京市年降雨侵蚀力和中雨(10~25 mm)、大雨(25~50 mm)、暴雨(≥50 mm)降雨侵蚀力的空间分布、趋势变化以及周期变化特征进行分析。[结果] 北京市1991—2020年年降雨侵蚀力范围为1 691.51~3 914.89 (MJ·mm)/(hm²·h·a),年降雨侵蚀力与大雨和暴雨的降雨侵蚀力的空间分布特征相似,与中雨的降雨侵蚀力的空间分布特征有所差异。空间整体上表现为从东北向周围递减的趋势。近40年来,北京中雨侵蚀力呈显著增加趋势,年降雨侵蚀力、大雨、暴雨以及夏季7,8月的降雨侵蚀力变化趋势均不显著,且均没有发生显著的突变。局部区域如密云、平谷一带的年降雨侵蚀力下降趋势相对较大。年降雨侵蚀力以及中、大、暴雨的降雨侵蚀力变化的主周期约为25年,且存在2~3次"低-高"交替变化。[结论] 研究结果可为北京开展水土保持工作、农业和生态保护等工作提供科学依据。     

东北黑土区融雪径流对流域产沙的贡献及因素分析

[目的]揭示流域融雪期径流产沙特征及对全年总产沙的贡献,阐明东北黑土区影响融雪期产沙贡献的主控因素,并进而为东北黑土区流域综合治理提供科技支撑。[方法]基于东北地区203个气象站点数据以及15个流域水文站点径流泥沙资料,通过提取流域降水、地形、气候、土壤和土地利用等因子,采用多因素相关分析的方法,开展融雪期产沙贡献影响因素研究。[结果]东北黑土区不同流域年均降雪量占年均降水量的比例为3.7%～23.9%,空间分布差异较大,呈东南多、西北少的分布特点。融雪期径流深占全年径流深比例为13.7%～32.5%,融雪期产沙量对全年产沙量的贡献3.8%～23.47%,融雪期产沙模数占全年产沙模数的3.1%～35.9%,且它们空间分布规律性差。年均降水量、降雪量占降水量比例、融雪期径流深占全年径流深比例3个因素与融雪期产沙贡献在0.05的水平上呈显著相关。降雪量占降水量比例对流域融雪期产沙量和产沙模数的贡献率分别为25.41%和30.22%。最大高程对流域融雪产沙量和产沙模数的贡献率分别为24.36%和20.38%。[结论]东北区融雪期产沙对流域全年产沙有较大贡献,且受多重因素影响,未来应加强融雪期的侵蚀产沙观测研究。     

昭平台水库上游区域降雨侵蚀力时空变化特征

昭平台水库是淮河上游一座重要的防洪工程,由于库区的水土流失造成的泥沙淤积严重,加强库区水土流失治理与监督监测尤为必要。而降雨侵蚀力的时空分布规律研究则是实现区域土壤侵蚀定量监测预报的重要基础。本文利用昭平台库区上游20年雨量站17年的资料对该区年降雨侵蚀力进行了分析研究,利用中汤代表站次降雨过程资料计算分析了区域降雨侵蚀力的年内分布特征。区内降雨侵蚀力年间变化规律同雨量变化总体趋势相同,并呈现4~5年的变化小周期,空间上从西南至东北逐渐减小,并形成一个高值区和一个低值区;年内R值集中分布于6~8月,占年R值75.4%,同月雨量的分布一样呈单峰型,最大值均出现于8月份。     

重庆降雨侵蚀力和侵蚀力密度对土壤侵蚀风险的评估

研究重庆降雨侵蚀力(RE)和侵蚀力密度(ED)的时空变化,有利于开展土壤侵蚀防治和水土流失风险评估。利用1961—2020年重庆34个气象站的逐日降雨数据、TM遥感影像资料,采用日降雨侵蚀力模型、Mann-Kendall非参数检验、变异系数、克里金插值、叠加分析等方法,对降雨侵蚀力和侵蚀力密度进行时空分析,对重庆土壤侵蚀强度进行空间分析。结果表明:(1)重庆年平均降雨侵蚀力为5 672.32(MJ·mm)/ (hm²·h·a),年平均侵蚀力密度为4.94 MJ/(hm²·h·a),各季节平均降雨侵蚀力和侵蚀力密度的变化趋势基本一致;(2)年降雨侵蚀力和侵蚀力密度值均呈现渝东北最大,渝东南次之,渝西最小的规律。季节降雨侵蚀力和侵蚀力密度集中在夏季,表现为降雨侵蚀力渝东北最高,侵蚀力密度渝东最高;(3)重庆2020年土壤侵蚀强度以微度侵蚀为主,其次为轻度、中度、强度、极强度和剧烈侵蚀;(4)降雨侵蚀力、侵蚀力密度的侵蚀风险等级空间分布和土壤侵蚀强度等级空间分布相似,高值均出现在渝东北和渝东南地区。研究结果有助于管理者制定水土保持措施,有效防治重庆地区的水土流失。     

东北典型石油污灌区土壤中矿物油的时空分布特征

污水灌溉在解决缺水问题和补充土壤营养的同时,也带来了不容忽视的土壤污染问题。作为我国最大的石油污灌区,沈抚灌区由于长期污灌导致矿物油积累严重,土壤中矿物油浓度最高可达6 861.1 mg/kg,整个灌区矿物油污染具有以下特征:灌区表层土壤(0~20 cm)矿物油含量高于亚表层土壤(20~30 cm);不同土地利用方式污染程度存在差异,水田土壤高于旱地土壤;污灌年限越长,矿物油积累越严重,污灌41~50年的土壤中矿物油含量超过3 000 mg/kg;整个灌区矿物油含量呈现沿污水流向逐渐降低的趋势,高浓度区主要集中在离排放口较近的李石寨地区。     

东北黑土区土壤容许流失量与水土保持治理指标探讨

在明确土壤容许流失量概念与意义的基础上，指出了我国东北黑土区现行的土壤容许流失量标准存在的不足。参考国内外土壤容许流失量制定的影响因子，以成土速率、水土流失类型与强度、土层厚度为主要参考指标，并提出以我国现行及未来一定时期内，水土保持实践中可能达到的限制土壤侵蚀的极限，作为确定东北黑土区土壤容许流失量的重要参考指标。综合考虑对黑土区内72条小流域水土保持实践的调查结果，初步确定了东北黑土区主要水土流失类型区土壤容许流失量指标及水土保持治理指标。     

浙江红壤区降雨侵蚀力季节分布与日雨量模型研究

利用兰溪水保站的自记与常规雨量资料对降雨侵蚀力 R的季节分布进行了分析 ,并建立了一个降雨侵蚀力的日降雨量模型。结果表明 ,该地区降雨侵蚀力呈明显的单峰型季节分布 ,主要集中在 3～ 9月 ,其 R值占全年R值的累计百分比为 94 .5 % ,高峰期在 6月份 ,其 R值占全年 R值的 2 8.2 %。降雨侵蚀力的日雨量模型为 :Rj=0 .0 0 4 3 [1 4 8.13 sin(π/12 ( j- 1) ) ]ΣNk=1 P1 .0 9k 。本模型利用日降雨量计算降雨侵蚀力 ,有效系数为 0 .89,R值季节分布的预测值与实际值的平均偏差为 1.2 %。与国内现有模型相比 ,本模型能够较好地描述 R值的季节分布。     

东北黑土区农田土壤水分剖面分布与大气降水关系的研究

东北黑土区属于雨养农业,大气降水是土壤水分的主要来源,大气降水的强度和频率是影响水分在剖面分布的重要因素。以中国科学院海伦农田生态系统野外科学观测研究站内水分平衡观测场的自然降水条件下的0~170 cm土体为研究对象(三次重复),2011~2016年的每年5月25日~9月10日利用中子仪测定0~170 cm土层土壤含水量,其中0~10 cm、10~20 cm和160~170 cm土层深度间隔10 cm,40~160 cm间隔为20 cm。研究结果表明:观测期内64.35%以上的降水发生在7月5日~8月20日,0~170 cm不同土层的平均含水量在24.71%~37.23%之间(体积含水量),随着剖面深度的增加不同深度土层间土壤含水量差异逐渐减弱;受降水、地面蒸发和作物耗水的影响,土壤含水量变化最大的层次为0~10 cm土层。当单次降水量达到178.20 mm时,0~170 cm各层土壤含水量均增加,但49.30%的降水储存在0~40 cm土层;而在作物生长季节持续15 d无降水时,0~170 cm各层次土壤水分均呈亏缺状态,其中消耗水量的47.38%~58.80%来自0~40 cm土层。因此,东北黑土区农田0~40 cm土层对于容纳大气降水、满足作物需水具有重要作用,应通过耕作和有机物料还田等措施进一步改善这一土层土壤物理性质以增强其蓄水、保水和供水的能力。     

干旱区季节性冻土冻融状况及对融雪径流的影响

利用天山北坡季节性冻土区的军塘湖流域观测场2013年和2014年冻融期冻土深度及各层土壤的温湿度数据,研究季节性冻土的冻融规律及冻融过程中土壤含水量的变化特征,探讨各层土壤水分分布及迁移特征对融雪径流的影响。结果表明:冻融过程中冻土深度会发生变化,且温度不同冻融速率不一;土壤水分的迁移受制于土壤温度的变化,特别是表层10cm土壤温湿度相关性极大;对比2013年,2014年数据,土壤表层10cm内的含水量变化会对融雪水的下渗有调控作用,从而影响下垫面的径流量。研究季节性冻土冻融过程及对融雪径流的影响,会对准确预报融雪性洪水有重要意义。     

宁夏风蚀气候侵蚀力时空演变及影响因素分析

[目的]揭示宁夏回族自治区风蚀气候侵蚀力(C值)的时空演变特征,阐明宁夏气候对风蚀的影响及因素,进而为宁夏风蚀评估提供科学依据。[方法]基于宁夏及周边气象站1965—2019年的观测数据,根据FAO风蚀气候侵蚀力计算公式,利用Mann-Kendall趋势检验、Pettitt突变点检验、Morlet小波分析及随机森林等方法,开展了宁夏风蚀气候侵蚀力时空演变及影响因素的研究。[结果](1)宁夏多年平均C值为23.8,在年尺度和季节尺度上呈现可持续的显著减少趋势,且春冬季高、夏秋季低。(2)多年平均C值在空间上呈现中北部高、南部低的分布,显著减少的站点共8个,且均呈现可持续性。(3)除夏季尺度外,其他季节尺度和年尺度的C值均在2003年前后发生显著突变,且均存在一个30 a左右的主周期。(4)影响C值最主要的因子是风速,其次是降水量、相对湿度、热力因子、太平洋年代际振荡指数。[结论]宁夏属于干旱半干旱地区气候侵蚀力较弱的区域,风速是影响宁夏C值最主要的因子。