我国东北黑土区侵蚀沟道的普查方法与成果

东北黑土区侵蚀沟道普查是第一次全国水利普查中水土保持情况普查的重要组成部分,也是我国对该区侵蚀沟道开展的首次全面调查。本文全面介绍了本次普查的对象、范围、内容、技术方法、质量控制和成果,对进一步规范和完善侵蚀沟道调查方法、分级分类标准以及开展东北黑土区侵蚀沟道治理意义重大。东北黑土区侵蚀沟道普查以2．5m分辨率遥感影像和1：5万数字线划图为主要信息源,采取人机交互的方式辨识50km。小流域内长度在100m和5000m之间的侵蚀沟道,提取沟道面积、长度、纵比和起讫经纬度等指标。在沟道提取、数据填报和成果审核汇总等阶段,县级、省级和流域等各级普查机构通过野外核查、室内检查和数据比对等严格的质量控制方法,对侵蚀沟道的遥感解译与识别、沟道勾绘精度、图形数据接边进行审核,保证普查结果的全面性和准确性。经调查东北黑土区共有侵蚀沟道29万5663条。     

东北黑土区侵蚀沟道普查工作的组织与实施

松辽流域水土保持普查工作组严格按照国普办制定的工作流程、技术方法和标准,细致管理,严格要求,率先组织完成了东北黑土区侵蚀沟道普查。普查成果全面分析了黑土区侵蚀沟道的现状,可为水土流失防治、水土保持措施布设和侵蚀沟道治理提供指导。总结了松辽流域水土保持普查工作实施、普查数据汇总及质量控制情况。     

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。     

东北黑土区水土流失及防治对策研究

东北黑土资源是我国重要的土地资源,虽然开垦年限不长,但由于广泛发生的水土流失,退化严重。从东北黑土区特有的自然因素和人为因素出发,分析了东北黑土水土流失的主要方式及特点,并提出了治理对策,希望为黑土资源的可持续开发利用提供参考。     

东北黑土区侵蚀沟发展现状及研究方向

近年来,东北黑土区侵蚀沟数量大幅增加,对东北地区粮食安全和生态安全造成较大威胁。相关研究主要集中在侵蚀沟发生的原因、密度、特征等方面。通过对东北黑土区侵蚀沟发展现状进行总结,提出了可能的研究方向,为更好地研究和治理侵蚀沟提供参考。     

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。     

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。     

黑土区治理后侵蚀沟道融雪侵蚀观测研究

融雪侵蚀是季节性积雪区水土流失的重要组成部分,融雪作用对侵蚀沟发育的影响对侵蚀沟防治有重要意义。通过野外实地监测和测量,对东北黑土区治理后侵蚀沟融雪侵蚀过程及沟坡细沟形态特征进行分析,探讨水土保持措施对融雪侵蚀的防控效果。结果表明:除侵蚀沟G2未产流外,侵蚀沟G1和G3在融雪中期径流率和泥沙含量明显高于融雪末期和融雪初期。融雪径流率和泥沙含量的日动态变化过程均呈先增加后下降的趋势。融雪期3条侵蚀沟沟坡细沟平均宽度变幅为6.7~9.4cm,平均深度变幅为3.3~4.3cm。阳坡出现细沟的条数,细沟密度,细沟割裂度,平均细沟复杂度和细沟侵蚀平均深度明显高于阴坡,说明阳坡的破碎程度及细沟侵蚀程度大于阴坡。细沟主要以宽浅槽型为主,宽深比为1.91~2.18。水土保持措施在融雪期间作用明显,侵蚀沟G2水土保持措施的拦水拦沙效果达到100%,侵蚀沟G1和G3大部分融雪侵蚀的泥沙也在沟道内沉积。     

土壤理化及力学性质对干热河谷台地边坡沟蚀发育的影响

金沙江干热河谷土地整理台地边坡沟蚀发育严重,水土流失强烈,高投入的土地整理工程效益难以发挥,严重威胁着该区的生态安全和社会经济发展。为查明干热河谷土地整理台地边坡沟蚀发育关键影响因子、防治台地边坡沟蚀发育,该研究采用野外实地测量法和实验室测定的方法,研究了干热河谷土地整理台地边坡的沟蚀发育形态特征,系统分析了土壤理化性质和力学性质对台地边坡沟蚀发育形态特征的影响。结果表明:1)非毛管孔隙度是影响台地边坡沟蚀发育形态特征的主要指标,但非毛管孔隙度对台地边坡沟蚀发育宽度、深度、截面积、密度以及割裂度的影响形式和影响程度有较大差异。2)抗剪强度仅对台地边坡沟道深度和截面积影响显著,而对沟道宽度、密度和割裂度的影响甚微。3)分散率对台地边坡沟道宽度和割裂度的影响较为明显,对沟道深度、截面积和密度无显著影响。4)沟道宽度和密度均主要受非毛管孔隙度控制,割裂度受分散率的影响最大,但沟道深度和沟道截面积受土壤性质的影响相对较弱。     

东北黑土区侵蚀沟发展状况及其对粮食安全的影响

通过对东北黑土区典型流域1965和2005年各种类型侵蚀沟的数量、长度、密度、面积(主要为吞食耕地面积)和分布情况以及40年来侵蚀沟的时空变化特征等进行分析,研究东北黑土区侵蚀沟发展状况对粮食安全的影响。结果表明:1)从1965至2005年的40年,研究区侵蚀沟总面积增加85.27 km2,条数增加13 168条,总长度增加6 183.70 km,沟壑密度由1965年的0.034 km/km2变化为2005年的0.193 km/km2,侵蚀沟条数、面积和密度呈快速增加趋势;2)40年间,耕地上的侵蚀沟面积增加81.83 km2,条数增加12 825条,长度增加5 981.23 km,沟壑密度增加0.271 km/km2,林地与其他用地上的侵蚀沟面积增加3.44 km2,条数增加343条,长度增加202.47 km,沟壑密度增加0.02 km/km2;3)典型黑土区侵蚀沟发生在耕地上的比例极大,其中面积所占比例达96%,条数所占比例达97.4%,说明40年来侵蚀沟的发展主要在耕地上。研究结果对区域的粮食生产和国家的粮食安全具有重要意义。     

东北丘陵区沟蚀发展现状及影响因素分析

选取第一次全国水利普查土壤水蚀普查中吉林省梅河口市6个野外调查单元作为典型研究区,采用野外实地调查与地理信息技术相结合的方法,对东北低山丘陵区坡耕地沟蚀发展现状及影响因素进行调查分析。结果表明:(1)研究区6个调查单元总面积为142.9 hm2,侵蚀沟数量共93条,沟长共5 476 m,沟壑密度3.83 km km-2,总侵蚀量为4 575 m3。其中切沟沟长占总沟长的61.03%,侵蚀量占总侵蚀量的92.35%。(2)研究区沟蚀发展现状严峻,其中小杨乡、红梅镇、双兴乡和一座营镇沟蚀强度为剧烈,沟道密度分别为7.12、4.63、5.55和4.25 km km-2。牛心顶镇和海龙镇沟蚀强度分别为强烈和中度。(3)坡度是研究区坡耕地沟蚀发育发展的重要因子,与沟壑密度存在较强线性相关,相关系数为0.71(p0.05),在坡度大于8°时沟壑密度最大。(4)沟壑密度随坡长的增大而先增大后减小,在坡长200～299 m内最大,超过500 m后逐渐降低。(5)沟壑密度与流域长宽比具有较强的相关性,相关系数为0.83(p0.05),沟壑密度随流域长宽比的增大而减少。     

黄土丘陵沟壑区坡沟系统切沟侵蚀数值模拟

切沟侵蚀过程既是侵蚀输沙发生变化过程,也是其侵蚀地貌的发展演变过程,为了说明切沟形态随时空演化过程,应用质量守恒原理和理论分析方法,论述切沟侵蚀过程与形态发育模型实现的原理和过程,建立切沟侵蚀输沙微分方程、下切方程,并进行数值模拟.通过模拟计算,得到不同时刻和不同坡长下的切沟底部高程变化数据;经过与坡沟系统模型试验观测结果进行比较检验,沟深平均相对误差在15％以内,取得了较高的模拟精度.这表明建立的模型合理,模拟结果与实际切沟下切的动态变化过程相符,可以用于模拟切沟下切发育过程.     

沟头高度和土壤质地对细沟溯源侵蚀特征和形态发育的影响

沟头溯源侵蚀是黄土高原主要的侵蚀方式之一.为研究细沟沟头高度和土壤质地对侵蚀产沙、沟头溯源侵蚀过程及沟道形态发育的影响,该研究采用不同沟头高度的沟头,在室内进行了一系列冲刷试验(流量为2、4和6 L/min).结果表明:1)随着沟头高度的增加,产沙率增加,土壤流失过程的波动程度也增加,且越易被侵蚀;2)对比不同土壤质地...     

东北典型黑土区侵蚀沟形态及分布特征

东北黑土区是中国最重要的粮食生产基地之一,同时也是中国四大水蚀区之一,其中沟道侵蚀是水蚀发生的主要形式,掌握东北黑土区沟道侵蚀的基本情况,剖析其形态及分布特征,对于分析东北黑土区沟道侵蚀的成因及水土流失治理至关重要。该研究以典型黑土区嫩江县为研究区域,利用航空遥感影像及1∶5万DEM对区域内侵蚀沟进行普查统计,并分析侵蚀沟的沟宽、沟长、纵比降等形态特征,以及海拔、坡度、坡向等地形因素对侵蚀沟分布的影响,为黑土区侵蚀沟的治理提供理论依据。研究结果表明:1)沟道侵蚀主要分布在丘陵区,沟道类型以切沟为主,冲沟影响面积仅次于切沟,研究区以小于500m的侵蚀沟为主,数量及面积分别占总数的96.67%、61.99%;2)侵蚀沟的沟宽与沟长为正相关,纵比降与沟宽、沟长为负相关;3)坡向对各类型侵蚀沟的分布影响较小,坡度对侵蚀沟的分布有一定影响,细沟和浅沟主要分布在2～6°和6～15°的坡面上,而切沟和冲沟则主要分布在0～2°、2～6°的坡面上,90%以上的细沟和浅沟、80%以上的切沟、冲沟发生在耕地上;4)嫩江县冲沟地形阈值模型拟合表明嫩江县冲沟发生的临界坡度较小,较小的坡度就能对坡面形成冲刷,出现...     

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.     

Ephemeral gully erosion in northwestern Spain

This study aimed to describe types of ephemeral gullies and to determine their origin, evolution and importance as sediment sources in A Coruña province (northwest Spain). Ephemeral gullies and/or rills have been measured in a representative sample of medium-textured soils, most prone to crusting, developed over basic schist. This sample consisted of 11 small sites, ranging from 0.63 to 7.34 ha. A case study of concentrated (rill+gully) erosion in a 0.47-ha catchment with coarse-textured soils developed over granite was also reported. The mean slope of the sites studied ranged from 6.1% to 16.8%. Main periods when soil surface was poorly covered were late spring (maize seedbeds) and late autumn–early winter (grassland and winter cereal seedbeds). Case studies where fields were left bare in winter were also investigated. Soil incision and channel formation were observed even with relatively low rainfall intensities when the soil surface was sealed, but also after a single short intense rainfall event on recently tilled surfaces. Concentrated erosion took place mainly on seedbeds and newly tilled soils in late spring and by autumn or early winter, but gullies also appeared in other seasons when the soil surface was left bare. In most of the cases studied, ephemeral gully erosion caused significant soil losses, ranging between 2 and 5 m³/ha for a single season to locally, over 25 m³/ha. Gully development was significantly affected by agricultural operations, such as lineal elements often acting as initial axes of concentrated erosion. Main gullies tended to reappear at the same position.     

填埋复垦侵蚀沟的导排水功能和秸秆腐解速率

秸秆填埋复垦技术主要用于修复东北地区耕地中的侵蚀沟,研究复垦后原沟道的导排水能力以及秸秆的腐解速率,旨在为沟毁耕地修复提供科学依据。该研究在黑龙江省海伦市光荣村选取一条复垦后的侵蚀沟为试验区,对土壤入渗能力、渗井入渗能力、秸秆层的持水能力、复垦后的土体排水能力系统测定分析,评价复垦后的导排水能力;对填埋不同年限的秸秆取样分析,评价秸秆腐解速率。结果表明：1）复垦后原沟道位秸秆层储水量为463 kg/m3,雨季产生径流能够完全被秸秆层储存,复垦后耕地能承受44～80 mm/h的均匀降雨,95%的地表汇流转为地下径流,大大减少径流对地表的冲刷,实现了变地表径流为地下导排水,复垦后未二次冲刷成沟。2）秸秆捆的厚度平均每年下降1.4 cm,秸秆层下降部分可被春季翻耕以及雨季汇流带来的泥沙沉积填充,复垦后原沟道位未出现塌陷。3）经过20 a的填埋,秸秆不同组分的腐解速率不同,其中半纤维素与纤维素腐解较快,木质素几乎不发生腐解,其占比由26.8%上升至38.8%。填埋的秸秆长期处于厌氧环境,且被水浸泡,加之约半年处于冻结状态故腐解缓慢。秸秆填埋侵蚀沟,可以修复沟毁耕地,实现复垦和地块的完整,可广泛用于东北黑土区约20万条耕地中侵蚀沟的修复。     

Time and scale of gully erosion in the Jedliczny Dol gully system, south-east Poland

Key catchments of the Roztocze loess area in south-east Poland have a great potential of revealing the history of long-term soil erosion and changes in land use. The knowledge of how and when soil erosion took place in the past helps one understand the impact of land use changes on the landscapes [Bork, H.-R., 1989. Soil erosion during the past Millennium in Central Europe and its significance within the geomorphodynamics of the Holocene. Catena 15, 121–131]. The Jedliczny Dol gully system near the town Zwierzyniec in south-east Poland was investigated by using detailed field stratigraphy and radiocarbon dating of charcoal and wood.In connection with new settlements which were established between the 14th and 16th centuries, arable land was cultivated and forests were used much more intensively. As a consequence, the loess soils were strongly eroded during heavy rainfalls. Up to 4 m of colluvial sediments were deposited in the gully system during the 15th and/or 16th centuries. The thickness of the colluvial sediments indicate severe erosion which might be related to excessive timber exploitation for the local glass and iron production. With the foundation of the so-called Ordinariat Zamoyski at the end of the 16th century, some parts of the area were presumably reforested. High pressure on the land at the beginning of the 19th century enabled a second main phase of gulling before 1900.Since 1890 at the latest, almost the whole catchment is used as a forest, however, concentrated runoff on compacted forest roads can still be high after heavy rainfalls.In loess areas soil erosion caused by intensive land use, triggered by heavy rainfalls, can change the landscape drastically. These changes will continue to influence how catchments react, even if land use gets less intensive again. This knowledge should be considered regarding future, sustainable land use and recent changes in land use in the south-eastern Polish loess regions.