裸露砒砂岩区降雨条件下坡面微地形变化规律

裸露砒砂岩区是黄河粗泥沙集中来源区之一,研究裸露砒砂岩区降雨条件下坡面微地形变化规律,对于科学指导植被建设、减轻入黄泥沙有重要意义.以裸露砒砂岩区鲍家沟小流域为研究对象,运用系统聚类和线性回归相结合的方法,划分裸露砒砂岩区降雨类型,研究降雨类型对裸露坡面产流产沙的影响,分析降雨条件下坡面微地形变化规律.结果表明:(1)...     

中国主要水蚀典型区侵蚀地形特征分析

地形是影响地表水文和土壤侵蚀的主要环境因素,坡度、坡长和LS因子是土壤侵蚀模型的重要参数。该文以第四次全国土壤侵蚀普查项目为依托,在ANUDEM软件环境中建立25m分辨率文地貌关系正确的DEM(Hydrologically Correct Digital Elevation Model,Hc-DEM),提取了坡度、坡长并计算了LS因子,对中国主要水蚀地区的土壤侵蚀地形因子的空间及统计特征进行了分析,并将该数据与目前应用较为广泛的2种遥感高程数据进行了对比。结果表明,25m分辨率Hc-DEM可用以表达各典型样区地形特征,其上提取的坡度和坡长,符合一般地貌学原理和常规认识;坡度在东北地区最为平缓(0.8°),而在黄土丘陵区最陡(22.3°);坡长则在东北地区最长而黄土丘陵区最短(479m和69m);在地势比较低的河谷和地势较高的分水地带坡度比较平缓,而在分水岭到河谷冲积平原之间坡度较陡;在地形起伏较大的陡坡丘陵或坡度平缓的丘陵,坡长均比较大;LS因子的空间分布格局与坡度基本一致;该文得到的数据与ASTER和SRTM遥感高程数据对比具有明显优势,全国土壤侵蚀普查项目建立的DEM,在全国、省区和大流域尺度上的土壤侵蚀评价制图中具有不可替代性。该文阐明了中国主要水蚀区的侵蚀地形特征,为土壤侵蚀学、水文学中地形因子的提取提供了参考。     

黄丘五副区降雨和地形因素与坡面水土流失关系研究

本项研究依据６年来在黄丘五副区定西试验区径流场所取得的观测资料，探讨了降雨物征值和地形中坡度、坡长、坡形三个因子对坡面水土流失的影响规律及其相互关系．提出了表征降雨侵蚀力、坡面产流的指标均为ＰＩ３０，依次建立了相应的数学模型群。此项研究不但从理论上揭示了坡面水土流失发生发展过程及机制，而且在实践上为有效地进行坡面水土流失的治理和水土保持措施的优化配置提供了科学依据。     

地形对黑土区典型坡面侵蚀—沉积空间分布特征的影响

研究地形对黑土区坡面侵蚀-沉积空间分布特征的影响可以为水土保持措施配置提供科学依据。以典型黑土区——黑龙江省宾县东山沟小流域为研究区域,在流域上游、中游和下游各选取2个典型坡面,坡面种植作物均为玉米。典型坡面坡顶、坡上、坡中、坡下和坡脚的平均坡度分别为3.1°,3.0°,4.0°,2.8°,1.2°。利用137Cs示踪技术,分析了坡度、坡长和坡形对坡面侵蚀—沉积空间分布特征的影响。结果表明:研究流域农耕地坡面以侵蚀为主,平均侵蚀速率为448 t km~(~(-2)) a~(~(-1)) ;坡面不同部位土壤侵蚀—沉积分布特征差异明显,坡顶、坡上、坡中和坡下主要表现为侵蚀,平均侵蚀速率分别为819、376、1 000和634 t km~(~(-2)) a~(~(-1)) ,而坡脚表现为明显的沉积,平均沉积速率为~(~(-1)) 382 t km~(~(-2)) a~(~(-1)) 。不同坡形坡面侵蚀-沉积分布存在差异,凸形坡坡面表现为先侵蚀后沉积的分布特征,而复合坡坡面呈现出侵蚀-沉积交错分布特征;坡面土壤侵蚀速率与坡度和坡长均呈极显著的幂函数关系,而坡度对黑土区坡面侵蚀的影响明显大于坡长,反映了即使在长坡缓地形的黑土区坡度对侵蚀的影响仍然有重要作用。因此,在黑土区配置合理的水土保持措施时,应尽量削弱坡度对坡耕地土壤侵蚀的影响。     

紫色土区土壤初始含水量对坡面径流溶质流失的影响

土壤初始含水量在一定程度上影响着紫色土区的水土流失.通过人工降雨试验,研究了紫色土在5％,10％,15％和20％共4种初始含水量条件下的入渗、产流和径流溶质迁移变化过程.结果表明:径流强度随降雨时间呈对数函数变化;降雨25 min后,径流强度趋于稳定值;在单位时间内,紫色土坡面平均径流深度和累积径流量随初始含水量的增大而增大,而坡面平均入渗率则呈相反的变化趋势.径流中PO3-4,K+,Br-浓度均呈现相同的变化规律,在开始产流时,径流溶质浓度很高,随后迅速衰减并逐渐趋于稳定.径流溶质的流失量随初始含水量的增加而增加,径流溶质从土壤迁移到径流的过程是从很小值迅速增大到某一峰值,然后逐渐衰减至稳定.指数函数比幂函数更适合描述紫色土丘陵区坡地径流溶质迁移变化过程.     

砒砂岩区小流域坡沟系统地形及侵蚀分异规律

作为黄河流域典型生态脆弱区之一的砒砂岩区,水土流失治理难度大,区域地形、侵蚀在坡沟系统的分布迥异。区域土壤侵蚀研究多集中于刻画侵蚀空间分布及不同地类差异性研究,从坡沟系统细化开展研究工作较少,不能较好地为后续精细化治理提供支撑。因此,选取位于准格尔旗的3个典型砒砂岩区小流域,结合目视解译的流域沟沿线,开展了流域地形、水力侵蚀分布规律及其关联性研究。结果表明：流域地形因子分布特征与地貌特征分布一致,高值集中分布在沟道,低值则集中在坡面,且特拉沟小流域(覆沙)沟道处的地形因子统计值最大;砒砂岩典型流域水力侵蚀在坡面、沟道空间分布存在差异,流域坡面以微度侵蚀为主,占比达87%～97%,沟道微度侵蚀占比较坡面该值下降54%～72%,什卜尔泰支沟(裸露)沟道处的水力侵蚀模数均值最高,达97.5 t/(hm²·a);坡度、地表粗糙度、地表切割深度与水力侵蚀模数呈显著正相关关系(p<0.001),阳坡成为强度侵蚀以上单元的主要分布坡向,占比达56.8%～75.8%。因此,该区在后续小流域综合治理过程中,沟道及其阳坡是亟待加强的区域。     

地形测针板在坡面土壤侵蚀研究中的应用

采用放水冲刷法,通过5.2、7.2 L/m in两个不同的放水流量,在4 m长坡面(坡度20°)和3 m长沟坡(坡度50°)组成的坡沟系统土槽上进行了冲刷试验,用地形测针板法和坡面侵蚀沟测量法对坡沟系统的侵蚀产沙状况进行了对比研究。结果表明:采用地形测针板法不仅能测量计算坡面的土壤侵蚀量,而且能与W indows Surfer结合给出坡面侵蚀前后的三维立体图,较为直观地反映了坡面各不同空间部位的侵蚀量大小,且测量精度较传统的侵蚀沟测量法提高6~7个百分点。地形测针板法操作简便、易于掌握,是一种可靠的研究坡面土壤侵蚀空间分布的有效方法。     

黑土区基准坡长和LS算法对地形因子的影响

该文结合小区实测坡长资料及Mc Cool数据,对地形因子算法中涉及的基准坡长影响和不同算法计算值的特征进行了讨论。研究表明,在坡长较小的情况下,20和22.13 m基准坡长计算得到的坡长因子相差不大,但随着坡度增加,在坡长指数的复合影响下,两者的差异渐趋增大。理论分析表明,坡长指数采用与坡度相关的变值更为合理。通过与实测数据对比发现,修正版通用土壤侵蚀模型(RUSLE)算法中的坡长因子与其更为接近,结合与Mc Cool数据的对比分析表明,研究区坡长指数更适合细沟和细沟间侵蚀比率中等的情形,或者采用RUSLE模型算法计算得到。同时研究发现,张宪奎算法、Moore算法、Desmet算法和B?hner算法计算得到的LS因子值都要比参照值小,而且4种算法与参照值的接近程度依次降低。空间分布特征而言,栅格累计算法总体较为破碎,并在平直坡面出现较多平行分布条带,而含有面积指标的其他3种算法则总体呈现光滑连续特性,但有无数据区域的存在。该结果对于研究区土壤侵蚀模型地形因子算法选择具有一定的现实意义。     

基于地形剖面线的陕北黄土高原地貌信息熵差分析

[目的]计算黄土高原地貌评价指标和剖面上高程数据信息熵,用以拟合地形起伏,评价地形,为地貌研究提供新理论依据。[方法]通过对研究区域进行剖面分析,获取地形剖面线,利用高程数据计算不同地貌类型中剖面线信息熵,绘制地形剖面线图和地形剖面线信息熵图,用来检验和评价地貌信息熵对地形的表达效果,统计两者离散程度指标,通过线性拟合找出两者相关性指标。[结果]将两图进行对比分析,发现两图走势具有一定的相似性,采用统计指标作为指示器,结果表明高程曲线与信息熵曲线具有较强的相关性,采用侵蚀模数验证,表明信息熵在表示地貌起伏或侵蚀方面具有可靠性。[结论]地貌信息熵可以用来模拟地形,且模拟效果良好,可以用于评价地貌类型。     

青藏高原坡度坡长因子(LS)空间格局及影响因素分析

地形是影响土壤侵蚀的主要因素,但目前关于青藏高原地形因子的分布格局和影响因素有待研究。基于1弧秒分辨率的SRTM(shuttle radar topography mission)高程数据,计算坡度、坡长、LS因子(slope length and steepness factors,LS),结合高程积分和Hack剖面等,对青藏高原LS因子的分布格局、统计分布特征和影响因素进行研究,结果表明：(1)坡度、坡长和LS因子这3个地形指标,均表现出高原内部小、四周高山大的格局,内流区与外流区的坡度均值分别为6.55°和14.3°,坡长均值分别为122.9,172.2 m,LS均值分别为4.8和12.7;(2)青藏高原LS因子整体受坡度影响,但高原边缘陡峭地区LS因子主要受坡长影响;(3)青藏高原6条主要河流的Hack剖面都呈上凸形态,该地区地貌演化整体上处于幼年期;(4)青藏高原LS因子的分布特征与土壤侵蚀类型及其组合有对应关系：周边地区的高值对应冰川侵蚀—水蚀,西北部的低值对应水力—冻融侵蚀和风蚀,东南部边缘向高原内部过渡地区的较高值对应水力—重力侵蚀。通过分析LS因子的分布格局和统计特征...     

紫色丘陵区坡耕地生物埂的土壤抗蚀性综合评价

本文以紫色丘陵区坡耕地生物埂为研究对象,采用野外调查与室内分析相结合的方法对紫色丘陵区坡耕地桑树埂、花椒埂、紫花苜蓿埂、自然生草(狗尾草为主)埂模式下的土壤抗蚀性进行综合评价。结果表明:1)生物埂能有效增加土壤含水率和土壤有机质含量,改良土壤结构,且木本埂(桑树埂和花椒埂)改良效果更好。2)在评价生物埂土壤抗蚀性的四大类指标当中,变异程度最大的是水稳性团粒类指标,变异范围为46.84%~22.81%,平均变异达31.10%;其次为微团聚体类指标,变异范围为41.08%~20.55%,平均变异达30.97%;变异程度最小的为有机质,平均变异17.11%。3)通过主成分分析,13个用于表征研究区土壤抗蚀性的指标可优化为0.5 mm水稳性团聚体含量、团聚体分散率、水稳性指数和0.001 mm的黏粒含量4个指标。4)4种坡耕地生物埂模式下土壤抗蚀性综合指数大小依次为花椒埂桑树埂紫花苜蓿埂自然生草埂,抗蚀性强弱表现为花椒埂桑树埂紫花苜蓿埂自然生草埂。研究结果可为完善不同保护性耕作模式下土壤抗蚀性评价指标体系和区域性土壤抗蚀性评价及坡耕地水土保持措施的选择提供依据。     

坡度与种植方式对紫色土侵蚀与养分流失的影响研究

在涪陵区水土保持监测分站内建立6个径流小区,对紫色土坡耕地水土流失进行试验监测,结果表明:各小区径流量、产沙量总体随降雨量的增大而增大.自然生态修复措施防治水土流失效果显著,3.66 m3的径流量仅有0.41 kg·m3的产沙量,可有效防治紫色土坡耕地的水土流失.采用顺坡耕作措施的小区径流量与降雨量达显著正相关,而产沙量与降雨量未显著相关.径流量和产沙量大小顺序均为25°坡耕地>20°坡耕地>10°坡耕地>15°坡耕地,在15°耕地上径流量与产沙量均为最小,但15°是否是涪陵区最适宜的耕地坡度,仍有待今后收集更多的降雨资料加以分析说明.对一次强降雨进行养分流失观测,养分流失量与径流量及产沙量大小顺序基本一致.开发建设项目弃土弃渣监测点径流量与产沙量均大大高于其他小区,说明开发建设水土保持项目中防治水土流失的重要性.     

陕北坡耕地土壤侵蚀对土壤性质的影响研究

研究分析黄土高原北部坡耕地土壤侵蚀对土壤性质影响结果表明,山坡中、上部为土壤侵蚀最强烈地带,坡顶侵蚀较弱;土壤全N、碱解氮、速效钾与水蚀和耕作侵蚀间呈线性相关关系,而土壤有机质、速效磷和阳离子代换量则与水蚀和耕作侵蚀无显著相关性。     

Relationship between soil erosion and distance to roadways in undeveloped areas of China

The presence and condition of roadways control the utilization of natural resources, which are associated with direct and indirect impacts on soil erosion in undeveloped countries. This paper addresses the relationship between soil erosion and distance to roadways in Xingguo County, an undeveloped area in Jiangxi Province of South China, for four time periods, 1958, 1975, 1982, and 2000. Soil erosion maps for each time period were interpreted using remote sensing and GIS technology for buffer zones four kilometers wide, subdivided into eight strips, each 0.5 kilometers wide, which were located alongside various types of road classes, namely trunk, town, village, and unpaved. The distribution patterns of various types of erosion were identified by GIS overlay of buffer strips and soil erosion maps. Results demonstrate that soil erosion cases found in buffer zones along both sides of trunk and town roads are the most severe, and areas with severe erosion decrease as distance from the strip to the road increases. However, moderate and slight erosion cases only have a minor relationship to the strip to road distance. There are more severe erosion cases than moderate and light erosion cases alongside village and unpaved roads, but the total area is not distinctly different from moderate and slight erosion cases, and severe erosion cases tend to decrease with an increase in the strip to road distance. Also, areas with severe erosion differentiated by time periods in the strips alongside roadways of all classes, except trunk roads, rank from highest to lowest as follows: 1975, 1958, 1982, and 2000. Notably, severe erosion areas in 1975, 1958 and 1982 are all quite extensive. Soil erosion alongside roadways of various classes is impacted jointly by historical policy, distance to roadways, and landscape. In undeveloped countries and areas, much more attention should be paid to the impacts of road construction, specifically soil erosion associated with road edge construction, and relevant measures for forest resource conservation should be formulated before initiating road construction projects.     

基于WEPP模型的紫色土坡面水蚀预报

应用水蚀预报项目（Water Erosion Prediction Project,WEPP）模型评价紫色土坡面水蚀强度,提出模型参数的估算方法,并利用四川省遂宁水土保持试验站长期径流小区观测资料,验证和检验模型预测的精度和敏感性;探讨该模型在川中丘陵紫色土地区应用的可能性及模型参数选择存在的问题。运用WEPP模型进行降雨侵蚀预测,并与实测值进行比较。结果表明,WEPP模型在大多数情况下预报值较合理,低坡度坡面上模拟预测值高于实际观测值,高坡度坡面上模拟预测值低于实际观测值,不仅在一定程度上模拟值与实测值接近,而且模型还可估算土壤侵蚀的时空分布及全坡面或坡面任意一点的净土壤流失量及随时间的变化。这对布置水土保持管理措施具有重要意义。     

红壤侵蚀区马尾松林下植被特征与土壤侵蚀的关系

针对南方花岗岩发育的红壤侵蚀区,在赣县大田乡选择5个低丘马尾松林,利用植物样方调查方法对样地的地形、土壤、植被、侵蚀沟进行调查和测量,基于获取的数据,利用统计学方法分析植被特征与土壤侵蚀的关系.结果表明：1）马尾松人工林郁闭度低,林木生长状况差,林地阳坡半阳坡植被总盖度仅为36.9％;2）林下灌草生物量低,物种丰富度、多样性、均匀度差,物种较为单一;3）林下植被以草本为主,草本以芒萁为主,其生物量占草本总生物量的75％以上;4）马尾松林下细沟、浅沟发育,土壤侵蚀严重,仅细沟、浅沟流失的土壤厚度达71.2 mm;5）不同坡位的侵蚀沟发育相关性显著,侵蚀沟与坡面的微环境差异明显,尤其是土壤密度和土壤水分差异显著;6）马尾松林下土壤侵蚀量对植被恢复具有抑制作用,但沟壑密度的发育能够提高灌草物种丰富度、多样性,以及促进灌草均匀性分布.     

The assessment of soil loss by water erosion in China

Soil erosion is a major environmental problem in China. Planning for soil erosion control requires accurate soil erosion rate and spatial distribution information. The aim of this article is to present the methods and results of the national soil erosion survey of China completed in 2011. A multi-stage, unequal probability, systematic area sampling method was employed. A total of 32,948 sample units, which were either 0.2–3 km² small catchments or 1 km² grids, were investigated on site. Soil erosion rates were calculated with the Chinese Soil Loss Equation in 10 m by 10 m grids for each sample unit, along with the area of soil loss exceeding the soil loss tolerance and the proportion of area in excess of soil loss tolerance relative to the total land area of the sample units. Maps were created by using a spatial interpolation method at national, river basin, and provincial scales. Results showed that the calculated average soil erosion rate was 5 t ha⁻¹ yr⁻¹ in China, and was 18.2 t ha⁻¹ yr⁻¹ for sloped, cultivated cropland. Intensive soil erosion occurred on cropland, overgrazing grassland, and sparsely forested land. The proportions of soil loss tolerance exceedance areas of sample units were interpolated through the country in 250 m grids. The national average ratio was 13.5%, which represents the area of land in China that requires the implementation of soil conservation practices. These survey results and the maps provide the basic information for national conservation planning and policymaking.     

土壤侵蚀信息图谱的内涵与表达

在对地学信息图谱研究进展分析总结的基础上,阐述土壤侵蚀信息图谱的概念,及土壤侵蚀类型信息图谱、土壤侵蚀空间格局图谱和水土流失过程信息图谱3种基本类型的内涵,探讨土壤侵蚀信息图谱的构建过程,提出土壤侵蚀信息图谱的内容与表达方式,并对土壤侵蚀信息图谱的意义和发展进行展望。     

冻融坡面土壤剥蚀率与侵蚀因子关系分析

为确定影响冻融坡面土壤剥蚀率的主要土壤侵蚀因子,采用2个(10°、15°)坡度、2个(3、9 L/min)流量和4个(2、5、8、11 cm)起始解冻深度组合进行野外冲刷试验,分析土壤剥蚀率随坡度、流量和解冻深度变化规律,研究土壤剥蚀率与水蚀动力参数(径流水深、水流剪切力、水流功率、单位水流功率)间的相关关系,运用逐步回归分析方法,建立冻融坡面土壤侵蚀预测模型。结果表明:相同起始解冻深度条件下土壤剥蚀率随着坡度和流量的增加有增大的趋势,相同坡度条件下,流量为3 L/min时,起始解冻深度5 cm时土壤剥蚀率最大;流量为9 L/min时,随着起始解冻深度的增加土壤剥蚀率增加;土壤剥蚀率与水流剪切力、水流功率、单位水流功率分别呈显著线性正相关关系(P0.01);建立了基于水流功率和起始解冻深度的土壤剥蚀率预测方程(R~2=0.967)。