东北黑土漫岗区侵蚀沟发展模式研究

东北黑土漫岗区侵蚀沟发育广泛,侵蚀沟的发展已经严重影响到了该区工农业生产的发展。根据东北黑土漫岗区侵蚀沟的发展阶段、形态特征、侵蚀沟底冲淤状况、侵蚀沟边坡扩展方式等,将该区侵蚀沟分为顺犁沟、浅沟、切沟、冲沟和槽沟5种类型。在此基础上,对侵蚀沟由顺犁沟发展至槽沟的发展过程、发展条件,以及面蚀与沟蚀的发展转化关系进行了阐述。最后,从宏观和微观两个方面阐述了侵蚀沟在东北黑土漫岗区的分布特征。     

东北漫川漫岗和山地丘陵黑土区侵蚀沟形态特征遥感分析

侵蚀沟形态特征反映其侵蚀发生发展的环境条件,探究侵蚀沟形态参数特征及空间分异规律对深入理解侵蚀沟的侵蚀进程具有重要意义。该文选择漫川漫岗和山地丘陵2个典型黑土地貌类型区,基于高分遥感影像(QuickBird(0.61 m)、GeoEye-1(0.5 m)及Worldview 2(0.5 m))和地形数据(ASTGTM2(30 m分辨率)),采用目视解译法提取计算侵蚀沟沟长、沟宽、周长和面积等形态参数值,分析侵蚀沟形态特征;探究地形因子影响下侵蚀沟形态参数的分异规律。研究结果显示:1)2个典型区的各形态参数间存在显著性差异,漫川漫岗区侵蚀沟各形态参数均大于山地丘陵区;2)侵蚀沟形态呈现"细长状",和漫川漫岗区相比,山地丘陵区侵蚀沟更细长,沟缘位置更复杂;3)侵蚀沟形态参数随坡度的增加总体上呈先增大后减小的趋势,在3°～6°范围内参数值达到最大,坡度越小侵蚀沟沟缘位置越复杂;坡向上,漫川漫岗区和山地丘陵区的侵蚀沟的形态参数值在SE或SW上值最大,说明阳坡或半阳坡侵蚀沟发育强烈。该研究结果对于侵蚀沟易发区确定及防治具有重要意义。     

东北漫川漫岗区南部水土流失监测分析

在东北漫川漫岗区南部由北向南选取榆树市、公主岭市、昌图县作为研究对象,采用CLSE模型计算土壤侵蚀模数,确定土壤侵蚀强度,分析不同土地利用类型及耕地水土流失情况,得出如下结论：东北漫川漫岗区南部以耕地(尤其是旱地)为主,且耕地坡度缓,有98.37%的耕地坡度<6°,土壤侵蚀以轻度为主,但超过97%的土壤侵蚀发生在耕地。不同坡度耕地中,≤2°坡耕地中约22.37%发生水土流失,而坡度>2°耕地中超过90%的面积发生水土流失。因此,坡度>2°耕地,尤其是2°～6°坡耕地,是东北漫川漫岗区南部水土流失防治工作的重点。     

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。     

黑龙江省平原漫岗区侵蚀沟治理新措施

黑龙江省平原漫岗区地平沟深,沟道既宽又深长,汇流速度快,洪水来去迅猛,季节性洪水侵蚀严重,现处于中年发展时期,20世纪60～90年代沟道每年以300～500m的速度延伸,沟床每年以0 2～0 3m的速度下切。实践中探索出的削坡筑堤造林法、沟内栽植植物谷坊、修建拦沟式闸堤治沟新措施,均收到了好的防治效果,可以在适宜地区推广应用。     

东北漫川漫岗黑土区典型农业小流域切沟沟头形态特征及其影响因素

[目的] 研究中国东北漫川漫岗黑土区典型农业小流域切沟沟头形态特征及其影响因素,为控制黑土区沟壑侵蚀提供基础数据和理论支撑。[方法] 以黑龙江省海伦市海南乡典型农业小流域切沟沟头为研究对象,野外实地调查沟头形态特征及土壤类型和土体构型,解析沟头形态特征与沟头内因(土壤特性)及外部环境因素的相关性,分析内外因素对沟头形态的影响。[结果] ①海南乡小流域切沟沟头土壤类型为典型黑土、草甸黑土和冲积土,土体构型以腐殖质层(A)+淀积层(B)+母质层(C)型为主,以腐殖质层(A)+母质层(C)及腐殖质层(A)+母质层(C)+埋藏层(Ab)型为辅。 ②相关性分析表明,沟头形态与内外因素呈现复杂的相关性,单一形态不仅受内外因素的影响,同时受自身形态的共同作用影响。 ③冗余分析表明,土体构型、汇水面积、沟头坡度是影响沟头形态的主要因子,且与沟头形态呈正相关关系;沟头植被覆盖度、作物距沟头距离、沟头垄向与沟头立面夹角与沟头形态呈负相关关系。[结论] 切沟沟头形态特征复杂,土壤垂向差异性是内因的根本,沟头形态受内外因素共同影响。     

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。     

东北典型黑土漫岗区切沟侵蚀空间格局分析

旨在充分认识东北典型黑土漫岗区切沟分布的空间特征,为水土保持工作提供依据,以黑龙江省宾县漫岗区为研究区,结合实地调查,以SPOT 5遥感影像为数据源,基于人机交互方式提取切沟信息,并分析其分布特征。主要研究结论如下:5°～7°的漫岗坡面更易形成切沟侵蚀;切沟密度随海拔高度的增加呈现出先迅速上升后缓慢下降的趋势,在坡面的中下部更易发生切沟侵蚀;由于地理位置及地貌特征、土地利用方式、开垦时间早晚和治理措施等不同,研究区不同乡镇的切沟密度存在着较大差异。     

东北黑土漫岗区春耕期土壤水分空间变异及地形影响

土壤水分存在强空间变异特征,在多重尺度上受地形、土壤、土地利用、植被等因素综合影响,是农业生产和耕作的关键要素。为了揭示东北黑土漫岗区春耕期农田土壤水分空间变异特征及分析地形因子对其影响,以赵光农场为研究对象,利用Sentinel-1数据反演的土壤水分和DEM数据,采用半方差函数、集成推进树算法(ABT)等方法分析了春耕期土壤水分的空间变异及地形因子(坡度、坡向、坡位、高程、地形湿度指数)对土壤水分空间异质性的相对影响,并系统分析了土壤水分在不同坡位、坡度和坡向的变化特征。结果表明:研究区2018年4月24日处于春耕时期黑土漫岗区的土壤质量含水量分布在25%～37%; 地块内部变异系数为5.81%,相邻地块间变异系数为4.16%; 针对整个农场尺度土壤水分空间变异的有效变程为3 000 m,地块尺度上有效变程为300 m。土壤水分分布与地形湿度指数呈显著正相关,与坡度、坡向、高程、坡位呈显著负相关; 坡位、坡度、坡向是影响土壤水分空间变异的主控因子,其累计相对解释率超过了70%,其中坡位占36.28%。研究结果有助于了解东北黑土漫岗区春耕期农田土壤水分空间分异规律及影响机制,对黑土漫岗区土壤水分管理、春耕春播期农机科学调度、保障粮食安全具有重要意义。     

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3个典型区冲沟形态发育特征及其成因

[目的]研究黑土区自然环境地域性分异特征对冲沟形态的影响。[方法]利用差分GPS测量冲沟,基于GIS平台计算冲沟形态参数,分析五一、光荣、吉兴3个典型冲沟形态特征及成因。[结果]冲沟长度、面积、体积,宽度、深度、横断面面积之间分别成正相关关系。就冲沟长度、面积、体积而言,五一光荣吉兴,就冲沟深度、宽度、横断面面积而言,光荣五一吉兴;土壤黏粒、砾石含量,持水能力及土层厚度对冲沟形态影响显著,降雨因素对冲沟形态影响有限。[结论]地形因子是影响冲沟形态的重要因素。随着地形因子的增加,冲沟长度、面积、体积增加显著,当地形因子为36.75时,冲沟横截面面积最大。     

山丘区沟道治理与开发利用试验研究

对沟道治理开发是当今山丘地区人民亟待解决的一个突出问题。由于沟道前进，沟岸扩张，沟底下切，崩塌滑坡，致使沟道荒芜，不堪利用。针对这一问题，河南省平顶山市水利局对山丘区沟道进行了开发利用试验研究，通过５年的治理开发，新治理沟道面积为１３７２７ｈｍ＾２，１９９５年获经济效益４６４７．３８万元。该项研究为同类型地区沟道开发利用提供了治理模式。     

低山丘陵区沟壑三维梯级治理开发模式研究

朝阳市水土流失面积 1195 1 4km2 ,占全市总面积的 60 67% ,沟壑侵蚀面积占水土流失面积的 2 2 40 %。利用沟壑纵剖面信息熵分析法 ,进行沟壑侵蚀地貌形态计量分析 ,按照沟壑三维特征值变化规律 ,将沟壑侵蚀概化为前期、中期、后期三个阶段。采取典型沟壑治理开发试验与大面积沟壑治理开发应用相结合的研究方法 ,建立沟壑三维梯级治理开发措施体系 ,取得了显著的生态、经济和社会效益。     

东北黑土地不同类型区主要特征及保护利用对策

东北黑土地是世界主要黑土带之一,是我国粮食作物主产区,在保障国家粮食安全方面贡献极大。近几十年,东北黑土地出现的“变薄、变瘦、变硬”等耕地质量退化问题严重制约了粮食产能的稳步提升。对东北黑土地资源进行合理、科学的认知,并采取有效措施对黑土地进行保护与利用成为该地区农业可持续发展的关键。然而,东北黑土地在地理位置、自然环境、农业生产和土壤资源组成的复杂性,阻碍了黑土地保护利用政策的科学制定和顺利实施。以此为背景,本文根据东北黑土地自然资源条件和农业生产特征,按照区别差异性、归纳共同性的原则,将东北黑土地划分成松嫩平原区、三江平原区、辽河平原区、长白山辽东区、西部风沙区和大小兴安岭区6个类型区,分别概述了不同类型区在气候、地理和土壤组成方面的特征;从气候、农业生产和土壤限制因素等层面探讨了不同类型区面临的主要问题;分析和归纳了当前不同类型区适用的黑土地保护利用模式,以期为协调黑土地保护与产能提升矛盾和合理利用黑土地提供参考。     

陕北黄土区切沟内陷穴发育特征研究

通过对陕北黄土区六道沟流域切沟内陷穴进行调查和统计分析,探讨陷穴的发育形态、分布特征及其影响因素。结果表明:陷穴主要形态类型有浅碟形、漏斗形、竖井状以及葫芦状,其断面形态接近于圆形或椭圆形,陷穴形态规模相对偏小,处于成熟期的比例达72.8%;陷穴长轴、短轴和深度之间均具有显著的正相关关系,其中长轴和短轴之间具有较好的线性关系;陷穴主要发育位置为沟道中上游及支沟沟头处,多与黄土桥和跌水相伴而生;切沟为陷穴的形成和发育提供了条件,陷穴亦可促进切沟进一步发展。上述结果完善了切沟内陷穴的发生发育特点和空间分布特征,为深入认识陷穴侵蚀机理,进一步研究陷穴侵蚀状况、陷穴与切沟发育关系以及区域水土流失治理等提供了基础。     

黄土丘陵区不同植被土壤水分的分异性特征

为定量研究半干旱黄土丘陵区不同植被深层土壤水分的时空分异性特征,选择晋西北岢岚县为目标研究区域,对撂荒地、柠条林、小叶杨林3种林型4—7月份0—600cm深度剖面土壤水分的时空异质性特征进行了分析。研究结果表明:(1)3种植被4个月份内土壤含水量变化范围在3.34%~17.19%之间。在0—200cm深度土壤含水量变化没有明显规律,在200—600cm深度土层范围内,撂荒地、柠条林土壤含水量分别有升高和轻缓降低趋势,小叶杨林有先轻缓降低再轻缓升高趋势。(2)土壤含水量在4个月份间均存在显著性差异(p0.01),不同月份不同植被类型土壤含水量总体分布差异性也都不同。(3)土壤含水量变异系数值大多集中在0~30%之间,个别土层深度变异系数值超过50%,表明土壤水含量总体上具有结构稳定性,但存在局部较强变异特征。     

小流域防护工程体系建设与可持续性评价——以黑牛河流域为例

工程防护体系建设是小流域可持续发展的主要措施之一。在详细分析黑牛河流域自然及水土流失概况的基础上,研究探讨了该流域水土保持防护工程体系建设,提出了水土保持防护工程体系的标准和设计规则,并对其防护体系进行了可持续性评价,认为该流域水土保持防护工程体系已初步建立,而且发挥作用,水土保持产业形成,生态经济农业可持续发展。     

黄土高原丘陵区柠条根系生长发育特性研究

以陇西黄土高原丘陵沟壑区1～3a柠条荒山直播苗为研究对象,应用挖掘法对其根系的形态、生长发育、分布及根瘤特性进行了观测分析。结果表明,幼龄期柠条主根生长速度远大于株高生长,根冠比值在4～6之间;侧根主要发生在主根的5～15cm段;柠条胚根平均向上伸长5cm,合理的播种深度为3cm;根瘤主要集中在10—30cm土层中主根及一级侧根上;速生、发达的根系和根瘤,使得柠条具有超强的抗旱、耐瘠薄能力和蓄水保土、改良土壤的生态功能。柠条秋播较春播能更大程度地与当地的光、热、水等资源相拟合,应大力倡导秋季直播造林。     

黄土丘陵区生物结皮对坡面流水动力特征的影响

[目的]探究生物结皮对坡面流水动力特征的影响,为黄土高原丘陵区生物结皮防蚀机理研究提供理论指导。[方法]设置生物结皮覆盖及破坏处理,进行人工模拟降雨试验。[结果](1)生物结皮覆盖及破坏处理下坡面流均属于层流急流。(2)生物结皮可显著降低坡面流流速,增加水流剪切力,阻力系数和水流功率(p<0.05)。其中,藻结皮处理和苔藓结皮处理较裸地流速分别减少了48.74%和62.24%,水流剪切力、阻力系数、水流功率较裸地分别增加了130.01%和308.07%;703.35%和2 532.01%;21.16%和57.43%。(3)生物结皮破坏后其阻力系数与裸地无显著变化,流速、水流剪切力、水流功率均显著高于裸地(p<0.05)。其中,藻结皮破坏和苔藓结皮破坏处理较裸地流速、水流剪切力、水流功率分别增加了10.84%和16.46%;36.83%和42.44%;60.90%和62.14%。[结论]生物结皮覆盖会增大坡面流阻力系数,降低流速。生物结皮破坏后坡面流阻力系数与裸地无差异,流速增加。此外,生物结皮覆盖及破坏处理均会增大坡面流水流剪切力及水流功率,进而增加径流侵蚀能量。