宁南山区侵蚀沟不同部位土壤理化性质及可蚀性研究

侵蚀沟沟头前进，沟岸扩张，沟床下切严重影响区域粮食生产和环境质量。以宁夏彭阳县玉洼流域3个稳定侵蚀沟的沟头、沟床、沟岸为对象，通过野外调查取样与室内试验相结合的方法，分析了侵蚀沟不同部位(沟头、沟床、沟岸)的土壤理化性质及可蚀性K值，采集0—10,10—25,25—40,40—55,55—70 cm土壤，测定并计算土壤质量含水量(θ)、土壤容重(ρ)、土壤总孔隙度(φ)、土壤黏粒(CLA)、粉粒(SIL)、砂粒(SAN)含量、>0.25 mm水稳性团聚体含量(R_0.25)、土壤平均重量直径(MWD)、土壤几何平均直径(GMD)及土壤有机质(SOM)含量，利用EPIC模型计算土壤可蚀性K值。结果表明：(1)侵蚀沟各部位平均质量含水量、总孔隙度、有机质、粉粒含量、>0.25 mm水稳性团聚体含量、平均重量直径、几何平均直径的大小顺序均为沟床>沟岸>沟头，各部位平均土壤容重、砂粒含量为沟头>沟岸>沟床，平均土壤黏粒含量为沟岸>沟头>沟床，各部位土壤机械组成均为粉粒含量>砂粒含量>黏粒含量；(2)侵蚀沟各部位土壤...     

干热河谷冲沟发育区土壤细沟可蚀性及主要影响因素

为探明我国干热河谷区不同活跃程度冲沟不同空间部位土壤细沟可蚀性(Kr值)在不同近地表水文条件下的差异,在云南省元谋县选择不同活跃程度的冲沟,采集其不同空间部位(集水区、沟壁、沟床)的土壤样品,利用“V”形细沟模拟冲刷装置进行放水冲刷试验,流量设置为150,300,450,600,750,900 mL/min,分别进行排水、饱和、渗流3种水文状态的模拟试验。结果表明:(1)干热河谷冲沟发育区土壤砂粒含量明显高于粉粒和黏粒,占50%以上,土壤有机质(SOM)和全氮(TN)含量较低;(2)不同活跃程度冲沟土壤机械组成、有机质含量之间均存在显著差异,且随着冲沟稳定性增加,土壤砂粒含量呈逐渐降低趋势,土壤粉粒、黏粒、SOM、TN含量则呈不同程度的增加趋势;(3)在不同近地表水文状态下,土壤Kr值(s/m)均随冲沟稳定性的增加而呈递减趋势,表现为Kr(活跃型)>Kr(半稳定型)>Kr(稳定型),而不同活跃度冲沟土壤临界剪切力τc值之间具有一定差异性,但无明显规律;(4)冲沟不同部位土壤Kr值之间也具有显著的空间异质性,表现Kr(集水区)相似文献   

干热河谷不同活跃程度冲沟沟床土体抗冲性差异

为探明极端气候条件下干热河谷不同活跃程度冲沟沟床的抗侵蚀性能,选取活跃冲沟、较活跃冲沟和稳定冲沟三类沟床表层土体,设置0,50%和100%3个不同初始含水率的处理,进行原状土水槽冲刷试验。结果表明,不同活跃程度冲沟沟床的土体抗冲性有所差别,其土体抗冲性在不同初始含水率条件下均表现为活跃冲沟较活跃冲沟稳定冲沟。初始含水率对冲沟土体抗冲性影响较大,随初始含水率的增加,三类活跃程度冲沟沟床的径流产沙量逐步降低,其土体抗冲性均表现为初始含水率0的土体抗冲性最弱,初始含水率50%的土体抗冲性次之,初始含水率为100%的土体抗冲性最强。土体容重、粘粒含量在不同初始含水率条件下均是影响三类冲沟沟床土体抗冲性的关键因子。     

干热河谷冲沟系统土壤团聚体对优先路径的影响

[目的]为探究金沙江干热河谷冲沟系统土壤团聚体结构对优先路径形成的影响,深化对冲沟系统土壤水分和溶质运移的认识。[方法]选取金沙江干热河谷活跃和稳定冲沟不同部位(集水区、沟头、沟床和沟底)为研究对象,基于染色示踪和形态学图像解析技术,提取土壤水平剖面优先路径。采用RDA、灰色关联和耦合协调度等分析方法探究土壤团聚体结构与优先路径的关系。[结果](1)稳定冲沟土壤团聚体稳定性高于活跃冲沟。除个别土层外,活跃冲沟>0.25 mm机械稳定性团聚体(DR_0.25)、水稳定性团聚体(WR_0.25)、平均质量直径(MWD)含量均显著小于稳定冲沟(p<0.05),团聚体破坏率(PAD)和不稳定团粒指数(E_LT)则呈相反趋势。冲沟系统由集水区向沟底延伸,土壤大团聚体占比减少,团聚体稳定性下降。(2)活跃冲沟优先路径数量和连通性优于稳定冲沟,冲沟系统由集水区向沟底延伸优先路径连通性变差。各部位以>10 mm优先路径为主要通道。活跃冲沟Simpson指数较稳定冲沟增加3.12%,不同径级的优先路径丰富度高于稳定冲沟。(3)...     

干热河谷不同活跃度冲沟土体抗剪强度分异及理化性质

选取活跃冲沟、半活跃冲沟和稳定冲沟3类典型发育的冲沟,探明不同活跃程度冲沟的侵蚀分异情况。结果表明:(1)不同活跃程度冲沟的容重、砂粒含量大致表现为活跃冲沟半活跃冲沟稳定冲沟;土体总孔隙度、田间持水率、粘粒含量、粉粒含量和有机质含量则呈相反趋势。(2)土体的平均内摩擦角φ随着冲沟发育程度的增加而增大,平均粘聚力C随着冲沟发育程度的增加而降低。(3)活跃冲沟容重、总孔隙度与土体抗剪强度呈较好的线性拟合关系;半活跃冲沟的土体抗剪强度与相关理化性质无明显线性关系;稳定冲沟中,有机质、粘粒和粉粒与土体抗剪强度呈线性正相关,与砂粒含量无明显线性关系。不同活跃程度冲沟的土体抗剪强度大致表现随容重、有机质的增高而增强,随总孔隙度的增大而减小,与田间持水率呈现先增加后减小的趋势。(4)主成分分析中,田间持水率和土体的机械组成是影响活跃冲沟抗剪强度的重要因子;田间持水率、土体机械组成和有机质是影响半活跃冲沟的重要因子;容重、机械组成和有机质是影响稳定冲沟土体抗剪强度的重要因子。     

金沙江干热河谷冲沟区优先流影响下的土壤力学特性

为探究金沙江干热河谷冲沟区优先流与土壤力学的相关机理，揭示优先流影响下土壤抗剪强度特征规律，丰富干热河谷冲沟发育区沟侵蚀机理，为该地区进一步开展沟蚀治理提供理论依据。在典型冲沟发育区选择完整冲沟为研究对象，基于染色示踪、土壤理化、原状土直剪试验，利用RDA等统计方法分析优先流与土壤力学指标间的相关性，明晰优先流和抗剪强度的关系。结果表明：(1)由于冲沟发育使冲沟内由集水区到沟底优先流发育程度逐渐降低。土壤含水率、容重、总孔隙度、有机质含量均呈优先流区大于基质流区，机械组成分形维数整体上基质流区(2.680～2.874)大于优先流区(2.746～2.893)。(2)冲沟区优先流通过影响土壤黏聚力和内摩擦角进而对抗剪强度产生影响，一定程度上会降低土体抗剪强度。集水区、沟头抗剪强度大于沟床和沟底。优先流区黏聚力(1.24～2.65 kPa)小于基质流区黏聚力(1.91～4.27 kPa),优先流区内摩擦角(19.52°～22.47°)略大于基质流区内摩擦角(17.68°～22.35°),优先流区抗剪强度(36.66～43.68 kPa)整体小于基质流区抗剪强度(38.74～47.32 kPa...     

赣南崩岗侵蚀区不同部位土壤抗剪强度及影响因素研究

为明确南方崩岗侵蚀区不同部位土壤抗剪强度的分布规律,探索在崩岗发育过程中土壤基本性质对抗剪强度指标的影响,以不同发育阶段崩岗各部位表层土(0～20cm)为研究对象,对土壤基本性质和抗剪强度的差异进行对比研究。结果表明:(1)随着崩岗的发育,表层土壤基本性质逐渐恶化,容重逐渐减小,颗粒组成粗骨质化现象明显,土壤有机质的含量与根系密度的变化,均随崩岗的发育呈现出典型的退化特征;(2)崩岗各部位黏聚力和内摩擦角的变化规律相似,集水区部位达到峰值,沟道部位达到最小值,随崩岗的发育呈明显下降趋势;(3)根系密度与黏聚力有良好的线性相关关系,砾石含量、粉粒含量和黏粒含量对崩岗土体内摩擦角有显著影响,可以用幂函数表示它们之间的关系;(4)试验以根系密度、砾石含量、粉粒含量和黏粒含量来表征土壤饱和状态下的抗剪强度,建立了在崩岗发育过程中饱和抗剪强度的预测方程(R2=0.891,P<0.01),结果显示方程可信程度较高,预测效果较好。研究结果揭示了南方花岗岩崩岗区不同发育阶段抗剪强度的控制因素,为进一步防治水土流失提供理论依据。     

紫色土流失土壤的颗粒特征及影响因素

土壤可蚀性是影响坡面水蚀过程的内在因素,与土壤质地,土壤有机质等理化性质密切相关.本研究利用田间人工模拟降雨观测资料,分析了侵蚀过程中流失土壤颗粒组成的变化.结果表明:(1)在次降雨过程中,流失土壤颗粒组成不断变化.随着降雨的进行,细砂含量逐步增加,而粉粒含量基本不变,黏粒含量逐渐减小;(2)雨强是影响流失土壤颗粒组成的重要因素.随雨强增加,细砂含量呈逐步增大的趋势,而粉粒与黏粒含量均逐步下降;(3)坡度对流失土壤颗粒组成影响比较复杂.随坡度增加,细砂含量先增大后减小,粉粒与黏粒含量先减小后增大;在20°坡度时,细砂含量最大,粉粒与黏粒含量最小.     

元谋干热河谷冲沟沟头径流水动力学特性及产沙效应初探

采用原位放水冲刷试验研究不同放水流量下元谋干热河谷冲沟沟头径流水动力学参数、径流泥沙含量和沟头土壤侵蚀量的变化特征,进一步探明沟头的产沙效应。结果表明:(1)各试验流量条件下,1号沟头(沟壁无内凹洞)、2号沟头(沟壁有内凹洞)的集水区、沟床径流雷诺数均远大于500,处于紊流状态,弗罗德数均大于1,处于急流状态;2个沟头的集水区、沟床阻力系数(f)随放水流量增加而减小,径流侵蚀力(径流剪切力、水流功率、单位水流功率)随放水流量增加而增大。(2)相同径流条件下,1号沟头(沟壁无内凹洞)径流泥沙含量和土壤侵蚀量都大于2号沟头(沟壁有内凹洞),表明相同条件下,冲沟沟壁内凹洞的形成起始阶段比沟壁内凹洞后续发育阶段更活跃。(3)冲沟沟头土壤侵蚀量与径流能量损耗、雷诺数、弗罗德数、剪切力、水流功率、单位水流功率呈正相关关系,与径流阻力系数(f)呈负相关关系。     

伊犁河谷不同森林模式下土壤的养分特征和粒径组成

[目的]对伊犁河谷不同森林模式下土壤粒径组成和养分空间特征进行研究,为科学栽培和可持续经营提供理论依据。[方法]通过野外采样与室内试验,分析伊犁河谷不同模式下土壤粒径分布特征及其与土壤理化性质的关系。[结果]7个模式林地土壤基本集中在细粉粒和粗粉粒两个粒级。主要由细粉粒—粗粉粒—黏粒、细粉粒—粗粉粒—极细砂粒和粗粉粒—细粉粒—极细砂粒为主的质地组成,其中细粉粒—粗粉粒—黏粒土壤养分较佳,相比之下含有砂粒的土壤养分较低。土壤有机质和土壤碱解氮与黏粒和细粉粒含量的关系非常密切,尤其是细粉粒;速效磷与砂粒、黏粒和细粉粒呈正相关;速效钾与黏粒和细粉粒含量的关系密切,随着其含量增加而增加,跟砂粒呈显著负相关,砂粒含量高,速效钾含量降低。[结论]伊犁河谷7个模式林分土壤养分状况各异,养分各项指标含量不同,可根据养分状况进行抚育管理。各模式土壤中粉粒含量占绝对优势。根据各养分含量与各粒径组成之间的相关性分析表明,土壤颗粒越细,与土壤养分的关系越密切。     

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。     

黄土高原沟壑区小流域土壤有机碳空间变异

通过对砖窑沟流域不同地貌部位62个点的取样分析,运用地统计学方法研究了流域土壤有机碳的空间变异性特征,初步探讨了影响空间变异的复杂因素。结果表明:流域内土壤有机碳非常低,存在土壤养分贫瘠化现象。各层土壤有机碳含量的变异为中等程度,该变异主要是由空间自相关部分引起的。同层次内,沟坝地土壤有机碳含量比梁峁地高。垂直剖面上,土壤有机碳含量随深度增加而减少,表层含量值明显高于下部各层,60cm以上含量值随深度增加递减迅速,60cm以下含量值变化不大。不同地貌部位剖面土壤有机碳含量的变幅是:在80cm以上,沟坝地明显大于梁峁地;80cm以下,二者大体相当。土壤有机碳含量在空间上的分异主要受土壤动植物在土体中的分布、土壤含水量、水土流失及人类生产活动等因素的影响。     

Spatiotemporal distribution of soil moisture in gully facies

Gully erosion is one of the most important forms of land degradation in many regions of the world. Understanding the process of gully erosion therefore is important for better management of the watersheds prone to gully erosion. However, many different aspects of gully erosion, like hydrological behavior, are still not fully understood. The present study investigates the spatial distribution of soil moisture content (SMC), as one of the hydrological factors, at different depths and points across the cross section in the vicinity of the headcut of three gullies located in the Kalat County, Khorasan Razavi Province, Iran. SMCs were measured at depths of 10, 20, 30, 50, 70 and 100 cm at each seven points across the study cross sections one to three days after occurrence of three rain events. Two sampling points were symmetrically located at a distance of 50 cm outside the gully banks, two at the vertex of the sidewalls, two in the middle of the sidewalls and one at the center of gully cross section. SMCs were measured using a weighted method. Results of the study revealed a broad range of changes in SMCs at various depths and points. The minimum and maximum SMCs were found to be about 2% and 38%, respectively, for the study period and gullies under consideration. The coefficient of variation (CV) had drastic changes for various gullies and storm events from 2 to 107%. Results further indicated that SMC moved from the sidewalls towards the floor of the cross section. Accordingly, the maximum SMC for storm events was associated with the point located in the center of gullies, which indicated the role of gully system in draining soil moisture. The findings of this study will help watershed managers understand the important role of gully facies in changing water content of the soil that affects other ecohydrological processes.     

流域侵蚀强度空间分异及动态变化模拟研究

流域侵蚀强度空间分异是小流域泥沙来源研究的重要内容之一。该文以小流域模型模拟试验为基础，利用人工模拟降雨、近景摄影测量和GIS技术，对流域模型不同空间部位的侵蚀强度及其随流域所处发育阶段的动态变化进行了研究。研究结果表明：依据次降雨相对侵蚀模数REM将历经25场模拟降雨的小流域模型发育过程划分为初期时段、活跃时段和稳定时段。沟谷侵蚀强度在整个流域模型发育过程中一直大于坡面；在流域发育初期时段至活跃时段前期，主沟侵蚀强度大于支沟，流域下部侵蚀强度大于中部和上部；在流域发育活跃时段后期，主沟侵蚀强度低于支沟，流域中部和下部侵蚀强度快速增长并达到峰值；在稳定期时段，主沟和支沟侵蚀强度变化趋于同步，流域上部的侵蚀强度高于中部和下部。流域侵蚀强度的时空分布特征对于小流域水土流失综合治理具有科学指导意义。     

黄土高原泻溜侵蚀的分布特征

泻溜侵蚀是黄土高原一种严重的土壤侵蚀方式,它是高含粘量地层因粘土矿物的强烈吸水膨胀而引起的地质现象。在一个流域里,泻溜面的分布数量和规模,随侵蚀沟不同发育阶段内在侵蚀力的变化而变化,主要发生于中游以上地区,愈向下游分布愈少。支沟中泻溜的分布状况与主沟分布状况十分相似。河谷阶段的沟谷,泻溜分布于河谷阶地下红层露头处和沿新谷坡发育起来的短小切沟中,切沟阶段沟谷的泻溜面沿沟床两侧条状分布。防治泻溜侵蚀,最关键的是要稳定坡脚和沟床。只有当泻积物在坡面堆积创造了条件后再在泻溜面上种草、造林,才会收到好的治理效果。     

马尾松人工林地浅沟表层土壤颗粒的空间分布特征

为研究马尾松林地浅沟侵蚀对地表特征的影响,选取南方红壤区马尾松人工林地发育完整的浅沟为研究对象,采用野外调查与室内试验分析相结合的方法,研究浅沟表层(0—5cm)土壤颗粒分布的空间差异性。结果表明:(1)研究区内表层土壤颗粒中石砾含量较高,约占78.68%,土壤为多砾质沙土,土壤水蚀使得浅沟表层土壤粗化。(2)浅沟不同部位间表层土壤颗粒分布差异明显,其中石砾含量表现为沟底沟坡沟缘,沟底的石砾含量极显著小于沟坡和沟缘的含量(P0.01);极粗砂、中粗砂、细砂粒、粉粒和黏粒含量均表现为沟底沟坡沟缘,且沟底的含量均极显著大于沟坡和沟缘的含量(P0.01);而沟坡和沟缘土壤颗粒含量差异不显著(P0.05)。(3)沿沟长方向从沟头到沟口,沟底表层土壤中粗颗粒含量呈减小趋势,细颗粒含量呈增大趋势;而沟坡和沟缘趋势正好相反,说明在浅沟沟底中上部主要为侵蚀作用,而在中下部主要为沉积作用。(4)不同粒级土壤颗粒含量最优半方差函数理论模型均为高斯模型,土壤颗粒含量的块金系数最大仅为0.36%,远小于25%,不同粒级土壤颗粒含量表现出强烈的空间自相关性。本研究可为南方红壤区人工林地土壤侵蚀治理提供理论支持。     

砒砂岩区典型淤地坝沉积泥沙特征及来源分析

黄土高原地区的淤地坝是拦减入黄泥沙的关键措施,尤以对泥沙具有绝对控制的"闷葫芦"淤地坝为甚。为研究淤地坝对侵蚀泥沙的拦蓄作用,以砒砂岩区皇甫川流域园子沟淤地坝为研究对象,采集坝地淤积剖面及沟间地、沟谷地表层样品,对沉积旋回进行断代分析,计算泥沙贡献率,反演其淤积过程。结果表明:坝地沉积泥沙粒径分布以2~0.05 mm砂粒为主,其次为粉粒、黏粒,砂粒中以极细砂和细砂占比最多。园子沟坝控流域内侵蚀性降雨事件对应的最小日降雨量为22.8 mm;淤地坝运行可划分为2个阶段,前期主要依靠坝体拦蓄泥沙,后期随着拦蓄泥沙的增多,减蚀作用凸显。坝地沉积泥沙主要来源为沟谷地,贡献率达71.4%,沟间地为28.6%,其中沟间地侵蚀产沙并非受植被唯一影响,在降雨量>45.4 mm时,地形因素会限制侵蚀的加剧。     

黄土高原典型切沟土壤水分时空分布特征及其影响因素

研究切沟土壤水分及干层时空分布特征,有利于提高地区水资源利用效率及植被恢复效益.以神木市六道沟小流域典型切沟为研究对象,对土壤水分状况进行定位监测,分析沟底、沟缘和沟岸土壤水分时空分布、干层分布特征及其影响因素.结果表明:沟底土壤含水率由沟头至沟口呈明显增加趋势.沟底、沟缘和沟岸0～480 cm剖面土层平均含水率分别为...