泥石流源地土壤团聚体抗蚀特征研究--以蒋家沟为例

土壤团聚体的抗蚀性特征对土壤侵蚀的影响已经受到国内外学者的广泛关注,但还未见有泥石流源地土壤团聚体与抗蚀性研究的报道。本文通过对蒋家沟泥石流源地典型剖面土壤团聚体抗蚀性研究,发现由于受山地垂直性气候的影响,该区土壤团聚体抗蚀性与海拔呈协同性变化规律,随着海拔的增加,年降雨量增加,植被覆盖增加,土壤持水量、有机质等胶结物质相对增加,土壤结构相对较好,稳定性好,土壤抗蚀能力增强,水土流失相对变弱。     

黄土高原坡耕地沟蚀土壤质量评价

黄土高原坡耕地沟蚀广泛而严重。科学评价沟蚀土壤质量是侵蚀环境下土壤保育和利用的重要基础。论文以沟间土壤为对照,分析了坡耕地沟蚀对土壤质量单因子的影响并建立了沟蚀土壤质量综合评价模型。利用加权和法对黄土高原坡耕地不同沟蚀深度下土壤质量进行综合评价。结果表明：①沟蚀对坡耕地不同土壤质量因子的影响有较大差异。沟蚀导致土壤硬化,pH值增加,而土壤团聚体和养分含量（除全磷）随着沟蚀深度增加表现出明显的层次性,近似呈＂W＂型变化规律。②沟蚀深度对土壤质量的影响可以用幂函数y=0.866 8 x-0.142（R2=0.877）较好地拟合。微度侵蚀（〈5 cm）、中度侵蚀（5～30 cm）和重度侵蚀（30～50 cm）的土壤质量指数较沟间土壤分别降低了10.6%、27.9%和36.5%。沟蚀深度5 cm和30 cm是土壤质量显著下降的两个关键点。③反映沟蚀土壤质量的指标可以归为肥力因子、质地因子和结构因子三类。土壤有机质、水稳性团聚体、土壤比表面积和容重4项指标能够很好地反映土壤质量状况,可作为坡耕地沟蚀土壤质量的表征指标。     

黄土高原坡耕地沟蚀土壤质量评价

黄土高原坡耕地沟蚀广泛而严重。科学评价沟蚀土壤质量是侵蚀环境下土壤保育和利用的重要基础。论文以沟间土壤为对照,分析了坡耕地沟蚀对土壤质量单因子的影响并建立了沟蚀土壤质量综合评价模型。利用加权和法对黄土高原坡耕地不同沟蚀深度下土壤质量进行综合评价。结果表明:①沟蚀对坡耕地不同土壤质量因子的影响有较大差异。沟蚀导致土壤硬化,pH值增加,而土壤团聚体和养分含量(除全磷)随着沟蚀深度增加表现出明显的层次性,近似呈"W"型变化规律。②沟蚀深度对土壤质量的影响可以用幂函数y=0.866 8 x ^-0.142(R²=0.877)较好地拟合。微度侵蚀(<5 cm)、中度侵蚀(5~30 cm)和重度侵蚀(30~50 cm)的土壤质量指数较沟间土壤分别降低了10.6%、27.9%和36.5%。沟蚀深度5 cm和30 cm是土壤质量显著下降的两个关键点。③反映沟蚀土壤质量的指标可以归为肥力因子、质地因子和结构因子三类。土壤有机质、水稳性团聚体、土壤比表面积和容重4项指标能够很好地反映土壤质量状况,可作为坡耕地沟蚀土壤质量的表征指标。     

三峡库区不同林草措施土壤活性有机碳及抗蚀性研究

采用野外定位观测,研究三峡库区坡耕地7种林草治理措施下土壤活性有机碳组分(颗粒性有机碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物生物量碳)含量和团聚体数量特征,并分析了团聚体的分形特征和可蚀性.结果表明,不同林草治理措施下,土壤有机碳及活性有机碳组分含量随土壤深度的增加而降低,其中0～10 cm土壤有机碳及各活性有机碳组分含量显著高于20～30 cm.林草措施治理对土壤团聚体稳定性也具有显著影响,>0.25 mm水稳性大团聚体总量总体上表现为:栾树+黄花槐>植物篱>封山育林>自然恢复>经济林>传统农作>裸地对照,且与土壤有机碳含量呈正相关.不同林草治理措施下土壤具有一定的土壤分形特性.其中栾树+黄花槐措施下土壤的分形维数、可蚀性K值最小,土壤结构稳定性和抗侵蚀能力相对较强.不同土壤深度下活性有机碳组分与土壤可蚀性K值均呈极显著负相关关系,以上研究表明通过不同林草治理措施的治理可改变土壤性状,从而影响土壤抗蚀能力.     

基于模糊理论的流域土壤侵蚀量计算

基于土壤可蚀性因子、地形因子、植被覆盖因子等的模糊性、不精确性,运用模糊理论将这些影响因子定义为三角模糊数。在此基础上,通过将确定性USLE模型参数模糊化,建立了流域土壤侵蚀量计算的模糊USLE模型。实例研究表明,以模糊理论计算流域土壤侵蚀量,理论上是可行的,计算结果是可信的。     

西吉县黄土丘陵沟壑区小流域土壤流失量预报方程

木文在实地测量水库、塘坝淤积量和全面调查影响因子的基础上,利用计算机对获得的大量资料进行了统计分析,建立了黄土丘陵沟壑区小流域土壤侵蚀数学模型。研究结果表明:根据影响土壤侵蚀的主导因子建立的小流域年土壤流失量预报方程,具有较高的精度。预报方程比较客观地反映了各个影响因子对小流域土壤侵蚀的综合作用,它不仅能够根据给定的条件,估算流域内过去和现在的年土壤流失量,而且能够预报未来某一降雨水平的年土壤流失量,同时利用本方程对流域土壤流失量及其影响因子进行定量分析,这对于判定小流域治理总体规划、布设各项治理措施、进行流域管理以及有效地控制土壤侵蚀等提供了可靠依据。 本文研究的结果,已在西吉县防护林工程建设和全县水土流失综合治理中广泛应用,并被 WFP/FAO 中期评价组有关国外专家所采用。     

高寒草地土壤保持功能的风洞模拟及其定量评估

青藏高原高寒草地的土壤保持功能对于保护生态环境具有重要的作用。为了研究人类活动不同干扰方式对高寒草地土壤保持功能的影响,利用大型风洞,对不同干扰方式下高寒草甸、草原化草甸和高寒草原3个类型的土壤保持功能定量评估,以侵蚀率作为土壤保持功能的测度指标。实验结果表明,随着风速的增大,3个样品的土壤侵蚀率均呈现增大趋势,但不同处理下侵蚀率的增幅不同。当植被根系破坏后,土壤侵蚀率大小为高寒草甸<草原化草甸<高寒草原,说明,高寒草甸土壤的可蚀性低,高寒草原土壤的可蚀性高,极易遭到破坏。从总体来看,土壤保持功能的强弱依次为高寒草甸>草原化草甸>高寒草原。风蚀前后土壤中有机质和养分含量的变化分析表明,土壤有机质和养分含量显著下降,其中速效K2O的养分含量下降幅度最大。对3个草地类型单位面积土壤保持经济价值进行计算,计算主要包括保持有机碳、保持养分和减少土壤流失对河流湖泊淤积3个方面的价值。结果表明,高寒草原化草甸单位面积的土壤保持价值最高,其次为高寒草甸,高寒草原单位面积土壤保持价值最低。     

黄土高塬沟壑区植被恢复对不同地貌部位土壤可蚀性的影响

通过采集不同地貌部位（塬面、塬坡和沟坡）各土地利用（农地、草地、灌木地和林地）坡面土壤和根系样品,采用综合土壤可蚀性指数（CSEI）评价了植被恢复对土壤可蚀性的影响。结果表明：（1）不同地貌部位的CSEI差异显著,沟坡CSEI较塬坡和塬面分别增加8.1%和77.7%。（2）塬面草地、灌木地和林地的CSEI较农地分别降低21.1%、29.2%和28.8%;而塬坡和沟坡林地CSEI均低于其他土地利用。（3）CSEI与粘粒含量、砂粒含量、毛管孔隙度、根重密度、根平均直径、根长密度及根表面积密度均呈极显著负相关,而与粉粒含量和土壤容重呈显著正相关关系;粉粒含量、土壤容重和根重密度是影响CSEI的关键因素,其中粉粒含量对CSEI的直接影响最大,而根重密度通过直接或间接作用对CSEI产生负相关影响。建议在塬面上以灌木作为植被恢复模式的首选,而在塬坡和沟坡上选择以乔木为优势群落的恢复模式对水土流失的控制更为有效。     

东北林草交错区土壤侵蚀敏感性评价及关键因子识别

土壤侵蚀是造成东北林草交错区生态脆弱的重要原因。论文应用GIS技术,综合降水、地形、土壤可蚀性、植被覆盖等因子,分析和评价了1990—2005年研究区土壤侵蚀敏感性时空变化过程,并通过叠加排序方法定量识别关键因子。结果表明:研究区以中度敏感为主,其次是轻度和高度敏感;中度敏感地区以大兴安岭山地为主,轻度敏感地区分布在东、西部平原地区,高度敏感地区主要分布在燕山山地和大兴安岭南部山地的林草交错区;从时间变化过程看,轻度、中度敏感地区面积增加,高度敏感地区面积减少,生态环境状况总体好转;地形起伏度和植被覆盖作为研究区土壤侵蚀关键因子,起主导作用。     

黄土丘陵区土壤抗水蚀能力变化的动态评估

以黄土丘陵区典型小流域纸坊沟为研究对象,建立了土壤抗水蚀能力动态评价的指标体系,利用层次分析法对1938～2000年间研究区域的土壤抗水蚀能力进行了动态评估。引入土壤相对抗水蚀能力指标,并采用生态系统健康和承载力相关概念,研究了流域土壤抗水蚀能力偏离理想状态程度的变化情况,分析了其健康状态变化、恢复力和可恢复程度;通过与土地利用结构状态变化过程与恢复特性的比较,揭示了土壤抗水蚀能力对于土地利用结构变化的响应关系,指出了响应曲线中的滞后特点并对其产生的原因进行了分析。研究结果与前人所得的结果吻合较好,说明研究中采用的方法能够有效预测土壤抗水蚀能力,也可为水土保持恢复和管理工作提供科学支持。     

澜沧江流域云南段土地利用及其变化对土壤侵蚀的影响

采用GIS空间分析与传统统计分析相结合的方法,通过在ARCGIS 8.1的GRID模块中,对澜沧江流域南段土地的栅格(GRID)图进行地图代数运算,形成具有复合数据的新GRID数据表;对新生成GRID属性表的数据进行统计计算,获得研究时段内不同空间范围的土地利用转移矩阵数据及各类用地上的土壤侵蚀数据;通过土壤侵蚀综合指数(INDEX)的计算,反映了不同区域、不同土地利用类型上的土壤侵蚀程度及其变化.研究结果表明,耕地、其它林地、低覆盖度草地上土壤受侵蚀的可能性较其它用地类型大;耕地、中覆盖度草地、水域的土壤侵蚀强度较其它用地类型大;土地利用变化对土壤侵蚀变化的影响在澜沧江中游和下游区域表现较为明显,而在上游区域不明显;上游区域土壤侵蚀的主导因素不是土地利用及其变化,而是地形、气候等其它因素.     

基于土地利用与植被恢复情景的土壤侵蚀演变特征

基于土地利用与植被恢复情景,使用USLE和土壤风蚀方程对坝上地区水蚀和风蚀强度进行估算。结果表明：（1）2015年坝上地区风蚀、水蚀和总侵蚀强度均值分别为8.83±5.15 t·ha^-1·a^-1、4.37±6.62 t·ha^-1·a^-1和13.22±8.18 t·ha^-1·a^-1;风蚀占总侵蚀67%,水蚀占33%。（2）土地利用调整情景下,风蚀、水蚀和总侵蚀强度分别减少4.9%~9.9%、2.9%~8.3%和4.3%~9.3%;土地利用+植被恢复情景下,风蚀、水蚀和总侵蚀强度则分别减少6.3%~13.8%、5.2%~16.2%和5.9%~14.3%。（3）土地调整面积与风蚀强度减少率呈对数关系,与水蚀强度减少率呈指数关系,与总侵蚀强度减少率呈线性关系（P<0.01）。本文结果可以为土壤侵蚀方程计算及区域土壤侵蚀防治提供数据参考。     

基于BP神经网络的三峡库区土壤侵蚀强度模拟

降雨侵蚀力变化是一复杂过程,其变化存在一定的随机波动性,土壤侵蚀是三峡库区生态环境脆弱最主要的影响因素之一,查明库区土壤侵蚀强度的演化过程及未来趋势是库区生态文明建设过程中急需解决的关键科学问题。论文基于三峡库区1990年侵蚀降雨特征,利用BP神经网络对2010年75个站点降雨侵蚀力进行模拟、验证,预测2030年75个站点降雨侵蚀力。选取2030年预测结果中位于库区周围的27个站点,结合2030年库区自然增长、生态保护情景下土地利用模拟数据,使用RUSLE计算2030年土壤侵蚀强度。结果表明：1）2010年库区降雨侵蚀力模拟相对误差为15%,测试样本数据相对误差为14.67%,预测相对误差为19.65%,NE系数为0.85,说明BP神经网络对库区降雨侵蚀力具有良好模拟效果;2）2010年库区土壤侵蚀强度的Kappa指数为0.75,计算结果能满足模拟与预测需求;3）在土地利用不变情况下,2030年库区轻度、中度侵蚀面积均有所增加,微度及强烈以上侵蚀面积均呈减少趋势,且侵蚀强度转变中的58%来源于相邻侵蚀强度,跨侵蚀等级区的较少;4）在降雨侵蚀力不变情况下,自然增长、生态保护情景下未来土地利用变化所导致的土壤侵蚀均呈下降趋势,后者下降的趋势更为明显;5）在降雨侵蚀力及土地利用均变化的情况下,自然增长、生态保护情景下土壤侵蚀均呈下降趋势。     

定量遥感支持下的红壤丘陵区土壤侵蚀敏感性评价——以长沙市为例

定量遥感技术的发展为研究区域生态环境敏感性提供了有效的手段.针对红壤丘陵区这一典型的脆弱生态系统,在遥感和地理信息系统的支持下,建立了红壤丘陵区土壤侵蚀敏感性评价信息系统.根据RUSLE方程中的4个自然条件因子对土壤侵蚀敏感性的影响,建立红壤丘陵区土壤侵蚀敏感性定量评价指标体系,并对长沙这一典型红壤丘陵区的土壤侵蚀敏感性进行评价.通过解译Lan出at TM/ETM 影像数据获得长沙市土壤侵蚀敏感性评价的K因子、C因子分布图;利用ARCGIS数字化和空间分析得到R因子以及地形起伏度分布(LS因子).通过主成分分析法确定各评价因子的权重;最后通过加权叠加法获得长沙市土壤敏感性评价结果.研究结果表明,高度敏感以上面积2618km2,占全市面积的20.3%,中度敏感面积4404km2,占全市面积的37.2%,轻度以下敏感面积5073km2,占全市面积的42.5%,这说明长沙市土壤侵蚀敏感性较高.     

土地利用结构与土地生产力的关系研究

论文从流域土地利用结构变化的角度出发,提出采用土地利用结构特征指数研究土地利用结构变化特征与土地生产力之间关系的方法。以晋西黄土丘陵沟壑区典型小流域--王家沟流域为例,考虑了当年光照、温度、降水等相同自然条件下土地生产潜力的变化趋势,揭示了土地利用结构特征指数与土地生产潜力、土地生产力挖潜指数间的关系,提出了流域土地合理利用的方向。     

鄂尔多斯市1988-2000年土壤水力侵蚀与土地利用时空变化关系

土地利用是引起土壤侵蚀的重要驱动过程。基于1988年和2000年TM影像数据和气候、土壤、植被及DEM等数据,运用通用的土壤流失预报方程（RUSLE）,对鄂尔多斯市1988-2000年间的土壤水力侵蚀进行定量估算,揭示期间水力侵蚀的时空变化特点,并对土地利用类型与土壤侵蚀的关系进行分析。结果显示：1988-2000年间,研究区土壤水力侵蚀时空变化较为明显。时间变化上侵蚀强度明显减弱,除了微度侵蚀从53.16%剧增至81.24%以外,中度、强度、极强度和剧烈侵蚀类型均有较大幅度的下降;空间变化亦很明显,2000年与1988年相比,剧烈侵蚀只有准格尔旗东南部还有少量分布,强度侵蚀和极强度侵蚀主要分布在准格尔旗境内。土地利用方式对土壤侵蚀有明显的影响,高覆盖草地和水域的土壤侵蚀强度较小。此外,不同土地利用类型的平均土壤侵蚀模数和土壤强度指数均有大幅度的下降。其中未利用地的下降幅度最大（68.14%）,其次为低覆盖度草地（64.09%）,耕地的下降幅度最小（49.62%）。研究结果表明,鄂尔多斯土壤水力侵蚀治理的重点区域是东北部,改变土地利用方式,增加水土保持工程措施,加强采矿迹地的修复重建等是有效防治土壤水力侵蚀的重要措施。     

贵州坡耕地水土保持措施效益研究

对旱坡地水土保持的截流沟措施、横坡种植措施和植物篱措施进行效益研究,结果表明:在裸露耕地上,水土流失十分严重,地表径流达到4 044.4m³/hm²·a、土壤流失高达172.4t/hm²·a,以此速率流失土壤,其耕层(15cm)约在12年后,将被冲刷殆尽。截流沟措施与横坡种植措施相比,可减少地表径流702.6m³ /hm²·a和土壤流失19.2t/hm²·a;但其占地面积大,农作物产量低,收益小。植物篱种植措施与横坡种植相比可减少地表径流345.3m³/hm²·a;土壤流失21.0t/hm²·a。虽然植物篱占据耕地面积,但并不影响农作物产量。植物篱种植下的耕层土壤的酸碱度和质地得到改善,土壤养分含量有所提高,土壤侵蚀速率远低于易风化土壤的成土速率,同时结合人工翻耕,每年平均以17.5cm的速度形成梯坎,以1.1°的速度减缓坡度。该项措施最终可实现坡改梯的目的,实现旱坡地的可持续利用。     

世界三大黑土区水土流失与防治比较分析

论文首先明晰了黑土及黑土区的概念与范围界定,将中国东北黑土区分为典型黑土区与黑土区两个层次。在此基础上对世界三大黑土区在成土条件,开发利用过程、水土流失及水土流失防治模式方面进行了对比分析。通过比较分析认为:在自然条件上虽然三大黑土区具有一定的相似性,但我国东北黑土区由于地势起伏相对较大,更易遭受水土流失的危害;国外两大黑土区大规模的开发利用比我国黑土区相对早一些,大规模的农业开垦与不合理的耕作方式是世界三大黑土区水土流失与土地退化的主要原因;国外两大黑土区主要以风蚀为主,我国东北黑土区则是以水蚀为主,但风蚀面积也较大;国外两大黑土区在耕作制度、土地使用政策、水土保持资金投入、水土保持宣传教育及科学试验等方面已经采取了相对有效的措施,我国在这些方面还相对滞后。通过对国外黑土区水土流失治理的借鉴与思考,提出了我国东北黑土区在水土流失防治方面亟待解决的几个问题。