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。     

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。     

中国东北漫川漫岗典型黑土区沟道侵蚀特征

[目的] 通过对450 km²黑土区进行实测调查,旨在评估研究区沟道侵蚀现状。[方法] 选取沟道侵蚀严重的450 km²的漫川漫岗黑土区为调查区域,首先在谷歌卫星影像上进行侵蚀沟识别和定位,再对侵蚀沟立体形态进行实地测量。[结果] ①研究区土地利用以耕地为主,耕地、建设用地、林地、草地分别占研究区总面积的85%,8%,6%,1%。②研究区坡耕地占86%,坡度0.25°~3.0°占64%,大于5°的占12%。③共有侵蚀沟1 049条,其中耕地中侵蚀沟577条,占总侵蚀沟条数的55%;沟壑密度1.2 km/km²,按沟壑密度衡量沟蚀强度为中度;沟壑面积比例为2.89%,以此界定沟蚀强度为剧烈。④研究区侵蚀沟平均长度、宽度、深度和面积分别为996,13.1,2.7 m和2.4 hm²。[结论] 漫川漫岗黑土区沟道侵蚀严重,主要危害坡耕地,但侵蚀沟相对较小,易于治理。     

典型黑土区村级尺度侵蚀沟演变

侵蚀沟的演变是东北水土流失过程的重要方面.利用1968和2009年亚米级遥感影像,获取典型黑土区村级尺度的侵蚀沟分布、耕地垄向和土地利用数据,基于1∶1万地形图获取等高线、坡度、坡长和垄向坡度数据,在地理信息系统和遥感技术的支持下,分析典型黑土区41 a村级尺度侵蚀沟的动态变化及其影响因素.结果表明:1)41 a间,典型黑土区侵蚀沟密度有明显增加的趋势,基于分辨率为亚米级遥感影像解译的侵蚀沟密度较以往研究结果大幅增加;2)自然坡度0.25°～1.5°范围内为该区域侵蚀沟密度变化最大的区域,8°以上区域由于实施退耕还林措施,侵蚀沟密度降低;3)300～500 m坡长区域侵蚀沟密度出现极值;4)由于实施改垄措施,41 a后垄向坡度在0～0.25°范围内耕地面积增加,大于0.25°范围内耕地面积均减少.     

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。     

东北黑土区冻融循环对切沟沟壁崩塌的影响

[目的]通过测量冻融循环期间沟壁崩塌体积来评价冻融循环对切沟侵蚀的贡献。[方法] 2016—2018年间,选取36条切沟共计463个崩塌点开展了野外调查。基于调查结果,切沟沟壁崩塌主要表现为2种类型：块状崩塌和松散堆积。在每个崩塌点测量2种堆积体的形态参数：崩塌土壤的体积、切沟横断面的宽度和深度,以及相应沟壁土壤的剪切力和硬度。[结果](1)3年研究期间冻融作用导致的沟壁崩塌强度平均为16.12 m³/(km·a)。2种崩塌类型在切沟内随机发生,单点冻融崩塌量主要集中在0～3 m³,但块状崩塌导致的土方量更大。(2)切沟横断面宽度和深度是沟壁崩塌的主要影响因素,崩塌量随宽深比增大而增加,当宽深比>2.71后,崩塌量迅速增加。(3)切沟崩塌量与沟壁土壤的剪切力和硬度等紧密相关。[结论]沟壁冻融崩塌与切沟宽度和深度紧密相关,冻融崩塌量占切沟侵蚀泥沙产量的3.28%～23.68%,其影响与沟头溯源侵蚀相当。研究结果为定量评价冻融循环对切沟侵蚀贡献提供数据支撑。     

东北黑土区的侵蚀沟治理措施与模式

[目的]面向东北黑土区侵蚀沟治理专项国家重大工程的科技需求,总结凝练出东北黑土区侵蚀沟治理措施与模式,为东北黑土区侵蚀沟治理提供技术支撑。[方法]采用天地一体化现场调查的方法,对不同时期已开展治理的侵蚀沟详查,获得侵蚀沟形态特征参数、影像资料及空间信息;调查侵蚀沟治理模式与措施种类以及实施后的水保效果。[结果]东北黑土区侵蚀沟治理主要有柳跌水和浆砌石跌水等沟头防护、柳编水道和石笼谷坊等沟底稳固、乔灌混交沟岸防护3大类措施组成;总结已有治沟措施的不足并提出了完善方案;治理模式可归为工程为主植物为辅,植物为主工程为辅,植物和填埋复垦4大类别。[结论]目前东北黑土区侵蚀沟治理已构建了成熟的治理模式与多样化的治理措施,实施情况总体良好,但仍存在治理模式选择与措施组装的不合理现象,应注意施工质量管控和加强后期管护。     

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。     

东北黑土漫岗区侵蚀产沙平衡分析

以位于东北黑土漫岗区的乌裕尔河流域及其周边部分地区为例,探讨该区土壤侵蚀产沙平衡问题。利用侵蚀产沙平衡的方式,分析了东北黑土漫岗区侵蚀泥沙的来源、侵蚀泥沙的沉积部位以及流域产沙之间的关系。通过历史资料、实地观测等方式,明确了坡面及沟道侵蚀为该区侵蚀泥沙的主要来源;坡间凹地、坡脚及坡下草甸为侵蚀泥沙的主要沉积位置,只有少部分泥沙通过流域出口输出。进而阐明了该区坡面侵蚀量大,河道输沙量小的主要原因,为该区水土保持规划、水土流失治理提供了参考依据。     

黄土丘陵区典型峁坡土壤侵蚀空间分异特征

选择黄土高原丘陵沟壑区典型峁坡,采用137 Cs示踪技术,通过对不同坡向和坡位土样137 Cs含量的测定,分析了峁坡137 Cs空间分布特征及土壤侵蚀的空间分异。结果表明,不同坡向峁坡侵蚀差异明显,各坡向平均侵蚀速率大小依次为:北坡西南坡东北坡西坡西北坡南坡东南坡东坡,各坡向侵蚀强度均表现为强度侵蚀;峁坡各坡向不同坡位的侵蚀差异也非常明显,坡下部侵蚀量最大,坡面中上部次之。侵蚀速率顺坡呈波动变化趋势,且侵蚀强度表现为中度、强度以及极强度侵蚀,以强度侵蚀为主。     

东北黑土区沟蚀研究与防治

沟蚀是导致我国东北黑土区土地退化的重要因素。阐述了开展东北黑土区沟蚀研究的意义,分析了东北黑土区沟蚀研究与国外和国内黄土高原沟蚀研究的差距,进而介绍了近年来对东北黑土区5个典型流域侵蚀沟发生发展规律研究的初步成果,包括沟蚀的分布、形态特征和侵蚀沟迅速发育的原因,提出了东北黑土区沟蚀的防治对策,肯定了东北黑土区水土流失综合防治试点工程的防治效果。     

黄土高原沟壑丘陵区沟道侵蚀与洞穴侵蚀特征

[目的]通过对黄土高原沟壑丘陵区内的沟道侵蚀和洞穴侵蚀进行特征分析,为该地区开展水土保持工作提供数据支持和决策依据。[方法]以王家沟流域为研究对象,通过资料收集、卫星影像识别和现场调查等方法对流域内沟道侵蚀和洞穴侵蚀状况进行分析。[结果](1)流域内共分布718条沟道和948个洞穴。(2)根据空间位置和地形特点将所有沟道分为冲沟、切沟、干沟、河沟。这4类沟道由于受土壤岩性组成、坡度及人为活动等因素影响,空间分布存在巨大差异。(3)43%的洞穴分布在冲沟中,51%分布在切沟中,6%分布在干沟中。河沟中没有洞穴存在。冲沟和切沟是洞穴形成和发育的主要区域。(4)洞穴沟道的沟长、面积、切深、产流及产沙量都明显大于非洞穴沟道。[结论]在黄土高原丘陵沟壑区,洞穴侵蚀是土壤侵蚀的重要组成部分,并对沟道的发育和扩展起着至关重要的作用。     

黑土区典型小流域土壤侵蚀空间格局模拟研究

利用校正后的基于GIS的USLE模型预测了黑土区域土壤侵蚀量的空间分布格局。研究结果表明,研究区小流域年侵蚀量值范围在0~60t/(hm² a),无侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀和强度侵蚀面积分别占研究区总面积的28.7%,56.2%,18.6%和0.1%。研究区坡顶土壤侵蚀量较少〔0~5t/(hm² a)〕,坡肩和坡背侵蚀量较大〔3~15t/(hm² a)〕。基于GIS的USLE不能够很好地模拟黑土区坡麓和坡足区域土壤沉积和侵蚀沟的空间分布格局,但可以较好地模拟坡顶、坡肩和坡背处的土壤流失状况。     

典型黑土侵蚀区自然植被恢复措施水土保持功效研究

利用田间定位实验来分析植被恢复措施的自我恢复能力和其水土保持功效,目的为黑土区土壤侵蚀治理和生态环境建设提供依据。结果表明,植被恢复措施从5月份开始,在4个月的时间内覆盖率可达100%,植物种类丰富。2007年和2008年植被恢复措施年径流水深分别比传统耕作低64.7%和99.7%,比裸地低98.1和99.9%;2008年植被恢复措施径流系数是2007年的19%。2007和2008年植被恢复措施侵蚀模数都少于传统耕作和裸地。2008年植被恢复措施侵蚀模数比2007年低97.2%。自然植被恢复措施能够有效的抑制土壤侵蚀和地表径流的发生,为植物生长提供更多的有效水分。相关分析表明,3种管理措施径流水深与I30和I60都达到极显著水平,地表径流主要发生在6-9月份,土壤侵蚀主要发生在6-7月份。     

东北漫岗黑土区防护林带分布对浅沟侵蚀的影响

东北漫岗黑土区坡耕地浅沟侵蚀非常严重,防护林带体系作为坡耕地的重要组成部分,势必会对浅沟侵蚀过程产生影响。本文以漫岗黑土区黑龙江鹤山农场典型小流域为研究对象,基于Quickbird高精度遥感影像和数字高程模型,结合实地调查结果,对小流域内防护林带的分布规律和浅沟侵蚀规律进行了分析,并探讨了防护林带布局对坡面浅沟侵蚀的影响。结果表明:在横坡耕作的坡面上,临界汇水区范围内林带的个数与临界坡长、临界汇水面积呈显著正相关,即增加林带个数、减小林带间距可以增大临界坡长和临界汇水面积,而研究区防护林带间距过大,大于该区浅沟发生的临界坡长,并且防护林带间断有利于浅沟的发育;同时,坡耕地垄向由于受到防护林带影响而与其走向一致,使垄沟笔直穿过低洼水线,形成局部顺坡垄,间接诱发浅沟侵蚀。因此,通过增加横坡耕作坡面上防护林带个数、缩小林带间距、加强林带的管护和更新,同时对不合理的防护林带进行必要的调整,才能有效防治坡面浅沟侵蚀。     

东北漫岗黑土区地形因子对浅沟侵蚀的影响分析

浅沟侵蚀是坡耕地上重要的产沙方式之一,地形是控制其发生及发展的关键因素。通过对东北漫岗黑土区两个小流域的地形因子和浅沟侵蚀进行相关分析发现,浅沟长度、侵蚀体积与坡面长度呈显著相关,与汇水面积也有较好的相关。根据地形临界理论,确定了研究区浅沟和切沟侵蚀发生的地形临界（S-A）关系：SEG=0.052AEG^- 0.148和SG=0.072 AG^- 0.141,可以用来预测小流域内可能发生浅沟侵蚀以及浅沟向切沟侵蚀转变的部位。在地形分析的基础上,建立了预测浅沟长度的回归模型,交叉验证表明模型对单条浅沟长度的预测误差较大,平均误差37%;而预测浅沟总长度效果较好,预测浅沟总侵蚀量与实测值的误差也只有6%。     

东北黑土区水土流失的经济学分析

本文对东北黑土区的水土流失问题进行了深入分析,得出人为因素是造成该地区水土大量流失的最主要因素,其背后有着深刻的经济学原因：公有产权带来的土壤被过度垦殖;农地投资外部性造成的有利于水土保持的长期投资不足和不利于水土保持的短期投资过剩;政府失灵造成的水土流失的加剧。因此,明晰“实际”产权、将环保标准纳入政府政绩考核和严格约束政府寻租行为,可缓解该地区水土流失问题。