基于GIS与137Cs技术的土壤侵蚀微观研究

坡地侵蚀的研究是进行流域侵蚀研究的基础，影响坡地土壤侵蚀的因素很多，但最主要的是地形因子。通过^137Cs技术和GIS技术，以黄土高塬沟壑区的多个自然汇流坡面为研究对象，从微观角度探讨了在自然坡面条件下不同地形因子对坡面土壤侵蚀的影响，根据土壤侵蚀在坡面上的垂直分异规律．对不同部位土壤侵蚀量的差异及不同地形因子对土壤侵蚀的影响大小进行了初步探索性研究。结果表明：在微观尺度内，坡度、坡长等常规因子对土壤侵蚀的影响并不像径流小区测定的那样明显，似乎已经退居到次要位置。借助GIS对土壤侵蚀进行微观研究，可以发现一些用常规方法很难发现的规律，有助于我们更加深刻地认识土壤侵蚀的变化规律。     

罗玉沟流域坡面土壤侵蚀的研究

本文介绍了罗玉沟流域土壤侵蚀的基本特征,将流域坡面土壤侵蚀划分为梯田平台微度侵蚀、荒坡轻度侵蚀、农田缓坡侵蚀等7种侵蚀类型,采用定位观测和典型调查相结合的方法,测算了1987年流域坡面土壤侵蚀量,并用美国通用土壤流失方程式的推算值对测算的结果进行了验证。1987年罗玉沟流域坡面土壤侵蚀量约32.5万吨,其中农田层状侵蚀量约占总侵蚀量的42.6％,林草地鳞片状侵蚀量约占16.9％,细沟侵蚀量约占36.7％,浅沟侵蚀量约占4％。     

羊道沟流域侵蚀产沙模型原型选定问题

侵蚀的空间尺度不同,在建立土壤侵蚀模型时,要考虑由于空间变化所引起的侵蚀因子对侵蚀产沙响应的不同。土壤侵蚀模型在空间尺度上可以划分为坡面、小流域和区域三个不同层次。在坡面尺度上,主要考虑坡面侵蚀的垂直分带性及其相互影响;小流域尺度上,不但考虑坡面侵蚀的特点,还要考虑坡面来水来沙对沟道侵蚀产沙的影响、重力侵蚀及泥沙输移情况;在区域尺度上则主要考虑小流域各自的侵蚀产沙特点及其相互影响。通过分析国内外常用的不同尺度上的侵蚀产沙模型及其最新发展情况,并借鉴羊道沟流域研究的丰富经验,提出了羊道沟流域作为王家沟流域-侵蚀产沙单元的侵蚀产沙概念模型,为流域侵蚀产沙模型尺度之间转换提供借鉴。     

黄土高原水蚀风蚀交错带坡面土壤侵蚀特征及其影响因素

水蚀与风蚀的交错作用大大加剧了黄土高原水蚀风蚀交错带的土壤侵蚀强度,造就了复杂的侵蚀环境。通过在水蚀风蚀交错带的典型区域——神木六道沟流域,选择沿本地盛行风向(NW)到最弱风向(E)方向的坡面布设采样断面,探究土壤粒径和土壤侵蚀速率的空间分布特征,分析其影响因素。结果表明:土壤粒径和侵蚀速率均表现出明显的波动变化和显著的坡面变异(p0.05)。其坡面分异受坡面部位、坡度、植被、土壤类型、土地利用类型和侵蚀动力(风力和降雨)的共同影响。侵蚀动力之外的因素对土壤侵蚀速率的坡面变异累积解释69.6%~82.1%。土壤侵蚀速率与坡面部位、坡度、植被、土壤类型和土地利用类型的线性回归分析显示,土壤侵蚀的动力因素也十分重要。然而,要揭示坡面土壤侵蚀空间分布的一般规律,定量区分水蚀和风蚀对坡面侵蚀的贡献,需进一步研究。     

黄土高原公路弃土场侵蚀规律及其模拟研究

公路弃土场是道路侵蚀的重要单元之一,对其土壤侵蚀机理的研究与模拟是完善道路侵蚀模型、准确预测流域产沙量的基础。通过不同雨强(0.6~2.79 mm/min)的人工降雨实验对不同坡度(19.4%~78.1%)的弃土场坡面及坡度为30.6%的弃土场施工道路的土壤侵蚀规律进行了研究,并提出了弃土场土壤侵蚀预报方法。结果表明:弃土场土壤侵蚀速率与雨强呈较好的幂函数关系;小雨强下容重与侵蚀速率呈正相关,大雨强下容重与侵蚀速率呈负相关;弃土场坡面侵蚀量与坡度呈正相关,但侵蚀量随坡度的变化趋势与陡坡耕地有较大差异;使用EI30、容重及坡度等因子可以较好地预测弃土场土壤侵蚀量。     

~(137)Cs测定法研究不同坡面土壤侵蚀空间的分布特征

通过对短坡长农耕地坡面、沟坡、沟道坡面及复合坡面表层土壤１３７Ｃｓ 含量的测定分析,研究了这几种坡面土壤侵蚀空间分布特征。结果表明,在所有坡面上土壤侵蚀都表面为波动趋势,短坡长农耕地坡面中部侵蚀更为强烈;沟道侵蚀表现为溯源侵蚀强烈的趋势,而沟坡由于地表覆盖等因素的影响,侵蚀特征表现复杂;在复合坡面上及相同坡度、坡长的情况下,由于所处的部位不同,侵蚀量相差极大;在长时间段内,影响侵蚀变化的最主要因素是微地貌的变化。     

小型人为坡面土壤侵蚀、坡面演化与防治对策

我国南方丘陵区土壤侵蚀严重,人类活动对其有重大影响,其中小型人为坡面的土壤侵蚀尤为强烈.根据1990～1996年对苏南孔山地区小型人为坡面土壤侵蚀的观测,土壤侵蚀主要发生在山麓人为开荒、挖土造成的裸露坡面上,土壤侵蚀的季节性变化明显,微沟谷侵蚀、溅蚀与土溜是主要的侵蚀方式.伴随着坡面地貌演化与植被覆盖度的增加,坡面土壤侵蚀趋于停止,人为裸露坡面的侵蚀过程历时6年,早期土壤侵蚀严重.针对侵蚀特征提出了防治小型人为坡面土壤侵蚀的对策.     

土壤侵蚀预报模型研究进展

介绍了国内外土壤侵蚀预报模型的主要研究成果。所介绍的国外土壤侵蚀预报模型除众所周知的USL E/ RUSL E,WEPP,L ISEM和 EUROSEM外 ,还有浅沟侵蚀预报模型 (EGEM)和切沟侵蚀预报模型。国内的侵蚀预报模型主要有在 GIS支持下的陡坡地包括浅沟侵蚀的坡面侵蚀预报模型、有一定物理成因的坡面侵蚀预报模型和流域预报模型。在总结和评价国内外土壤侵蚀预报模型的基础上 ,提出了中国今后土壤侵蚀预报模型研究的设想。     

宁南黄土高原坡面土壤侵蚀与影响因子研究

通过对宁南黄土高原不同坡度、不同土地利用模式,坡面土壤侵蚀特征及相关影响因素进行分析,结果表明:不同土地利用方式下,土壤侵蚀量和径流量随坡度增加而增加,土壤侵蚀峰值均出现在6月,6月的径流量和泥沙量平均可达全年的29.42% 、39.95%.土壤侵蚀量以农作利用方式最高,在14°30″下土壤侵蚀量是9°的4.05倍,自然荒坡土壤侵蚀量最低,只有农地利用模式的34.41%.相同坡度条件下,土壤侵蚀量表现为农地＞苜蓿+沙打旺＞小冠花＞自然荒坡,但径流量和泥沙量的变化特征不一致.影响坡面土壤侵蚀的主要因子有次降雨量、雨强、降雨动能和降雨侵蚀力.各因子年间呈波形变动,以雨强和降雨侵蚀力变异幅度最大,可达35.79%～75.86%,次降雨量和降雨动能变异较小,只有25.72%～31.24%.降雨侵蚀力(R)呈单峰型分布,R(EI30)可以描述区域降雨侵蚀特征.在不同土地利用方式下,降雨侵蚀力和径流量、泥沙量之间没有明显相关,而径流量和泥沙量有一定的相关关系.     

耕作侵蚀研究述评

耕作位移和耕作侵蚀主要是在重力作用下,由耕作工具触发的土壤侵蚀;是造成坡耕地土壤重新分布和坡耕地土壤侵蚀的重要过程之一;对坡面地形演化、土壤性质改变、土壤养分流失与重新分布、土地生产力降低、土壤碳储存变化等都有重要影响.在以往研究的基础上,总结耕作侵蚀的基本过程和机制、研究方法、影响因素和侵蚀速率的研究进展,讨论目前研究中的不足与未来可能的研究方向.不同于风蚀和水蚀,耕作侵蚀发生的动力条件是人为影响,而非自然发生的降水或风力;因而,其侵蚀过程和机制、研究方法、影响因素、侵蚀速率分布等均不同于风蚀和水蚀.耕作侵蚀主要受人为和自然因素的影响,人为因素驱动耕作侵蚀发生,坡面是耕作侵蚀的地形基础.人为因素主要有耕作工具特性、耕作方向、速度和深度等;自然因素主要包括坡面的形状和尺寸、地形、坡度和土壤性质等.强烈的耕作侵蚀主要发生在坡面上部和坡面曲率剧烈变化的部位.耕作侵蚀研究主要通过基于示踪技术的实测方法,结合模型预测开展.由于耕作侵蚀、风蚀和水蚀的研究方法各成体系,通用方法较少,因而,多营力侵蚀研究难度巨大.以137 Cs为代表的核素在研究水蚀、风蚀和耕作侵蚀中均表现出独特的优势,为区分多营力侵蚀中各种侵蚀的速率和贡献提供了新的可能.     

典型黑土区坡耕地土壤碱性磷酸酶和有机质空间分布研究

以东北黑土侵蚀严重区宾州河流域为研究区,通过采集流域上游、中游和下游6个典型坡面及各坡面不同坡位的土壤样品,分析坡耕地土壤碱性磷酸酶和土壤有机质在流域和坡面尺度的空间分布特征及其与土壤侵蚀的关系。结果表明,在流域尺度上,坡耕地土壤碱性磷酸酶活性和土壤有机质含量均表现为下游 > 中游 > 上游,坡面尺度上总体表现为坡面上部 < 坡面中部 < 坡面下部的趋势,且坡位对土壤有机质分布的影响较其对土壤碱性磷酸酶活性的影响更为明显。土壤碱性磷酸酶活性与土壤有机质间存在极显著的正相关关系。流域土壤碱性磷酸酶活性和有机质空间分布与土壤侵蚀空间分布相对应,反映出土壤侵蚀是影响该区耕层土壤碱性磷酸酶活性和土壤有机质含量的主要因素。     

微小区土壤侵蚀试验中田口方法代替全因子设计的可行性分析

田口方法是一种低成本、高效率的试验设计和数据处理方法,目前在土壤侵蚀研究中应用甚少。该文通过对比全因子设计、正交设计和田口方法的微小区土壤侵蚀试验结果,分析利用田口方法研究土壤侵蚀的可行性。结果显示,田口方法试验量仅占全因子设计的6.3%,但其确定的发生最大坡面侵蚀速率的试验条件与实测最大值的试验条件相同,预测的坡面径流速率和侵蚀速率与实测值比较吻合,预测值和实测值的Nash-Sutcliffe效率系数都在0.84以上;两种设计分析的各因子对坡面径流速率和侵蚀速率的主效应趋势一致,估算的各因子对坡面径流速率和侵蚀速率变化的贡献率比较接近。与正交设计的分析结果相比,田口方法的分析结果更接近全因子设计的分析结果,基本与全因子设计的结果相同。说明在微小区土壤侵蚀研究中田口方法可代替全因子设计,不仅能有效减少试验量,节省试验成本,提高试验效率,而且能获得比较可靠的试验结果。     

神木六道沟流域的土壤侵蚀类型强度及其分异规律

应用野外实地考察和航片判读资料分析研究了位于水蚀风蚀过渡带的六道沟小流域的土壤侵蚀类型、强度及其时空分异特点,为开展试验示范和综合整治提供了环境本底数据,表明流域内风力吹蚀、坡面切沟侵蚀比较强烈,沟谷发育尚处于活跃阶段,平均侵蚀模数10890t/km²·a。因此,在现有基础上加强坡面治理,提高生物措施质量有重要意义。     

陇东黄土高塬沟壑区土壤侵蚀的137Cs法研究

该文通过运用铯－１３７法对陇东黄土高塬沟壑区土壤侵蚀进行研究，定量地分析了塬、坡、沟各土地利用类型的侵蚀及产沙。结果表明，通过生物及工程措施治理后的沟谷其侵蚀量都大大减小，然而塬面侵蚀问题却相对突出，塬面侵蚀量不可忽视。     

关于土壤侵蚀地貌因子侵蚀势面的探讨

<正>在黄土地区,地貌因素是影响小流域土壤侵蚀最主要也是最复杂的因素之一.地貌是小流域土壤侵蚀与水土保持综合防治的对象,同时也是侵蚀的产物.研究地貌因子并使其定量化,对于揭示土壤侵蚀规律、预测小流域侵蚀产沙趋势、确定防治方案都具有十分重要的意义.1 地貌因子研究的回顾与分析1.1 坡度、坡长坡面是构成地貌形态的基本单元,对土壤侵蚀地貌因子的研究首先从坡度、坡长开始.1877年,德国土壤学家奥尔尼首次进行了坡度与侵蚀关系的研究.本世纪以来,美、苏、日、澳、加及欧洲一些国家,特别是美国对土壤侵蚀的研究发展很快.自1917年米勒进行侵蚀小区研究开始,到1940年应用坡度一措施法方程估算土壤流失量,以后在美国出现了通用土壤流失方程,由坡面效应图显示坡度、坡长与侵蚀的关系,均显示出坡度、坡长对侵蚀的影响作用.     

土壤结皮坡面流水动力学特征

为了深入探讨土壤结皮对侵蚀的影响机制以及两者之间的关系,以10°坡为例,在变流量(1.0,1.4,2.0,2.4和2.8 L/min)条件下进行室内冲刷试验,研究土壤结皮坡面径流水动力学特征(平均流速、平均径流深度、雷诺数、水流剪切力、水流功率、阻力系数)并分析坡面流水动力学参数与土壤侵蚀量的关系。结果表明,土壤结皮对坡面流水动力学参数影响显著。土壤结皮坡面雷诺数始终小于500,坡面流流态为层流;土壤结皮坡面具有较大坡面流流速,较小径流深度、水流剪切力和水流功率。结皮坡面的土壤侵蚀量明显低于无结皮坡面的土壤侵蚀量。土壤侵蚀量与坡面水动力学参数相关关系显著(相关系数R0.90),土壤侵蚀量与雷诺数呈线性正相关,与水流剪切力、水流功率的对数呈线性正相关,与阻力系数呈线性负相关。因此,在本研究中,单纯从径流冲刷侵蚀的角度土壤结皮的存在有利于减小坡面土壤侵蚀量。由于降雨因素对土壤结皮的侵蚀效应影响较大,将雨滴打击与径流冲刷相结合才能更好地研究土壤结皮对侵蚀的影响机制。     

利用137Cs示踪技术研究滇池流域土壤侵蚀

核素示踪技术研究作为一种新的土壤侵蚀研究方法,已经在土壤侵蚀研究中获得了极大应用,并在土壤侵蚀的沉积、侵蚀、运移研究上取得许多成果。采用放射性核素作为土壤示踪剂,可以很好地进行流域尺度的范围研究,且可靠性比较高,省时省力。云贵高原在处于我国的西南地区,是我国南方水土流失严重的地区之一。本文应用137Cs示踪技术,研究了云南省滇池流域土壤侵蚀的强度分异规律:坡地不同地貌部位的土壤侵蚀速率是坡中部>坡下部>坡上部;不同土地利用类型和方式下的土壤平均侵蚀速率是耕地>非耕地。研究表明,整个流域平均土壤侵蚀速率为1 280 t km-2a-1,属于轻度侵蚀,地貌部位、坡度以及土地利用方式是影响土壤侵蚀的主要因素。     

基于栅格数据估算侵蚀量方法在蔚汾河流域的应用

在分析土壤侵蚀形成的主要影响因子基础上,提出了基于栅格数据的流域土壤侵蚀量估算的指标模型.结合山西蔚汾河流域,以降雨、地形、沟谷密度、植被盖度、成土母质为主要影响因素,对流域土壤侵蚀量进行了估算和土壤侵蚀分级,并对土壤侵蚀量的空间分布进行了划分和分析.模拟计算结果与实测数据较为符合.     

长江三峡花岗岩区不同地类土壤流失量研究

 研究长江三峡库区泥沙来源,并以此为依据开展水土保持工作,对于保障长江三峡水利枢纽工程安全运行和效益发挥,具有重要意义。在长江三峡花岗岩地区选定的典型小流域内,采用土壤剖面法及土壤侵蚀调查、坡面径流小区等方法,分析不同土地利用现状下的土壤物理特性及其与土壤侵蚀的关系,不同土地利用坡面及沟道的土壤侵蚀量。结果表明:研究区域不同土地利用状况土体内,土壤颗粒特性与土壤流失程度密切相关。随着土壤流失程度的增大,流域不同土地利用状况下的A层土壤颗粒粒径分选系数降低。不同土地利用状况下,土壤颗粒粒径组的对称性均较低;长江三峡花岗岩区的泥沙,主要来源于坡面土壤侵蚀;坡面侵蚀的泥沙主要来源于坡耕地,25°以上陡坡耕地侵蚀的泥沙量,约占坡面产沙总量的50%。     

薄层黑土微生物生物量碳氮对土壤侵蚀—沉积的响应

研究土壤侵蚀—沉积对土壤微生物生物量的影响可以为科学评估土壤侵蚀的环境效应提供依据。以典型薄层黑土区——黑龙江省宾州河流域为研究区,利用土壤137Cs含量估算侵蚀速率,通过分析流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量碳和氮含量以及土壤侵蚀强度的差异,揭示土壤微生物生物量对土壤侵蚀—沉积的响应规律。结果表明:流域不同位置和不同坡面部位土壤微生物生物量的分布存在明显差异,并呈现出与土壤侵蚀—沉积空间分布相反的变化趋势。土壤侵蚀速率在流域的分布为上游中游下游,在坡面的分布为坡中部坡上部坡下部;土壤微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)和微生物生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)在流域表现为下游中游上游,在坡面表现为坡下部坡上部坡中部。回归分析表明,MBC、MBN、有机质(Organic matter,OM)和全氮(Total nitrogen,TN)含量随土壤侵蚀强度的增大而减少。土壤侵蚀对土壤微生物生物量的分布有重要影响,土壤侵蚀—沉积过程引起土壤养分的迁移和再分布是导致侵蚀区和沉积区土壤微生物生物量分布产生差异的重要原因。