黄土高原风蚀水蚀交错区侵蚀产沙过程及机理

黄土高原风蚀水蚀交错区由于风蚀、水蚀的耦合作用,侵蚀程度剧烈、过程复杂.采用风洞与模拟降雨相结合的方法,研究了风水交错侵蚀条件下坡面产沙变化过程及侵蚀作用机理,定量分析了风蚀对水蚀的影响程度及其与水蚀的关系.结果表明:风蚀与水蚀之间存在明显的正交互效应.风蚀促进了侵蚀形态的发展,改变了降雨产沙随雨强变化的量化关系.雨强60、80 mm·h-1时,未风蚀处理下,坡面产沙量随降雨历时呈下降趋势,并趋于稳定;但风蚀处理后,产沙量降低至一定谷值时,又呈波动增加趋势.60、80、100 mm·h-1雨强下,风蚀处理的坡面产沙量增幅为7.3％～27.9％(风速11m·s-1)、23.2％ ～ 39.0％(风速14 m·s-1);雨强120、150 mm·h-1时,降雨15 min内,各处理的坡面产沙量均呈下降趋势,但随着降雨历时的延长,风蚀处理的坡面产沙量较未风蚀处理呈先低后高的变化趋势.风水交错侵蚀作用机理复杂,在时空分布特征、能量供给、侵蚀力作用方式等方面相互联系、互相促进.     

黄土高原丘陵沟壑区抗侵蚀植物叶表皮的生态适应性

采用叶表皮临时装片法研究了黄土高原丘陵沟壑区不同土壤侵蚀环境沟间地、沟谷地和沟间人工刺槐林地6种抗侵蚀植物叶表皮组成细胞的形态特征.结果表明:沟间地抗侵蚀植物叶的上表皮气孔开度、气孔密度、气孔指数、气孔器长宽比可塑性、气孔器面积可塑性、表皮毛密度和表皮细胞密度分别比沟谷地提高93.8％、66.8％、17.9％、36.4％、42.3％、199.4％和46.5％,下表皮分别提高90.4％、76.6％、9.8％、47.1％、43.9％、98.2％和50.1％;沟间人工刺槐林地叶上表皮各形态指标分别比沟谷地提高66.7％、20.5％、11.9％、37.9％、19.8％、113.1％和10.8％,叶下表皮分别提高106.7％、45.8％、11.9％、41.3％、21.2％、52.2％和28.1％.沟间地植物叶上、下叶表皮毛长度分别比沟谷地缩短58.8％和29.7％,表皮细胞面积分别比沟谷地减少40.3％和37.0％.沟间人工刺槐林地叶上、下表皮毛长度分别比沟谷地缩短25.0％和23.6％,表皮细胞面积分别比沟谷地减少22.2％和19.2％.抗侵蚀植物通过增加叶表皮气孔开度、气孔密度、气孔指数、气孔器长宽比可塑性、气孔器面积可塑性、表皮毛密度、表皮细胞密度和减少表皮毛长度、表皮细胞面积来适应较强的土壤侵蚀环境.     

黄土丘陵沟壑区黄土坡面侵蚀过程及其影响因素

降雨强度、坡长、坡度是影响坡面产流产沙的重要因素。为定量分析降雨强度、坡长、坡度对黄土丘陵沟壑区安塞黄土坡面侵蚀过程的影响,本研究基于室内人工模拟降雨试验,分析2个坡长(5、10 m)、3个坡度(5°、10°、15°)、2个降雨强度(60、90 mm·h^-1)下安塞黄土坡面产流产沙规律。结果表明: 初始产流时间随坡长增加呈减小趋势,但总体变化不大;初始产流时间随降雨强度增加而减小,与60 mm·h^-1相比,90 mm·h^-1下缩短5.7～18 min;10°坡度上的径流起始时间最快。随降雨历时延长,产流率先快速增加,最终逐渐稳定在某一产流率值上下波动;产沙率在产流初期短时间内突然升高,达到最大值后减小,再逐渐达到稳定。产流率和产沙率随坡长和降雨强度的增加而增加,但随坡度变化规律不明显。随着降雨强度、坡长和坡度的增加,总产沙量相应增加。在降雨强度90 mm·h^-1时,坡长和坡度分别为10 m和15°的坡面产生了细沟,导致总侵蚀量最大(11885.66 g)。降雨强度为60 mm·h^-1时,随着坡长增加单位面积侵蚀量减小,在5～10 m坡段存在临界侵蚀坡长。坡长、坡度和降雨强度对坡面径流过程均有促进作用,降雨强度、坡长和两者之间交互作用对产流率和总侵蚀量的贡献率较大,其中,对产流率贡献最大的影响因素是降雨强度,贡献率为49.8%;坡长对总侵蚀的贡献率最大,为37.8%。     

典型红壤侵蚀景观的时空变化——以福建长汀为例

基于典型红壤侵蚀区——福建长汀县1988、2000和2007年遥感影像和数字高程模型,获取侵蚀景观类型数据,并利用空间数学模型分析了1988—2007年研究区侵蚀景观格局的变化.结果表明:1988—2007年,研究区不同强度的侵蚀景观类型具有互相转移的特点,主要表现为由侵蚀强度较重的景观向侵蚀强度较轻的景观转移,同时存在少量侵蚀强度较轻景观向侵蚀强度较重景观转移的情形,研究区侵蚀景观空间质心的变化不大,河田镇一直是研究区侵蚀核心区域;研究期间,景观水平的景观格局指数变化反映出研究区景观的低异质性、低破碎化和规则化趋势;斑块水平的景观格局指数变化反映出低侵蚀强度、易治理的斑块整体好转,且合并变大,而高侵蚀强度、难治理的斑块则局部好转而破碎化.     

神府煤田非硬化道路不同侵蚀期输沙特征

神府煤田生产过程中形成的非硬化道路具有复杂的下垫面条件,道路表面由于长期碾压而形成一定厚度的浮土颗粒,结构松散,抗冲蚀性差,浮土层下碾压路面土壤容重高,抗蚀性高,因此,降雨条件下路面侵蚀亦表现出不同的差异性.本文采用野外模拟降雨试验方法对坡度3°、6°、9°、12°非硬化道路不同侵蚀期的输沙过程及输沙速率与侵蚀因子的关系进行研究.结果表明:浮土层土壤在面蚀期出现了第一个输沙峰值,坡度为3°时只存在面蚀过程,输沙速率平均变异系数为0.07;6°~12°坡度下各次降雨均在产流后15 min左右开始细沟发育,雨强大于1.5 mm·min-1时,面蚀期输沙过程线波动性较明显,但不同坡度间(6°、9°、12°)变异度差异不大(0.20、0.19、0.16),雨强对输沙速率的影响强于坡度.细沟侵蚀期输沙过程线有波动,但波动性明显小于面蚀期,6°、9°、12°坡下平均输沙变异系数分别为0.05、0.09和0.10,细沟发育多,且沟宽而浅.面蚀期和沟蚀期的输沙速率均与雨强和坡度呈显著的幂函数关系.稳定输沙速率与径流率和含沙量呈显著线性关系.     

黄土高原不同侵蚀类型区生物结皮固氮活性及对水热因子的响应

在野外调查的基础上,采集不同侵蚀类型区内发育至稳定阶段的生物结皮,分析水分和温度变化对生物结皮固氮活性的影响.结果表明:水蚀区、水蚀风蚀交错区、风蚀区生物结皮固氮活性表现为水蚀区(127.7μmol.m-2.h-1)>水蚀风蚀交错区(34.6μmol.m-2.h-1)>风蚀区(6.0μmol.m-2.h-1);3个侵蚀类型区生物结皮固氮的最适温度分别为35、25和15℃.在最适温度条件下,水蚀区及水蚀风蚀交错区生物结皮固氮活性在100%～40%田间持水量时差异不显著;风蚀区生物结皮固氮活性对水分变化较为敏感,当含水量降至80%田间持水量时固氮活性开始显著降低,降至20%田间持水量时,生物结皮固氮作用停止.3个侵蚀类型区生物结皮固氮活性及其对水分与温度变化响应的差异与不同侵蚀类型区的气候、环境及生物结皮物种组成有关.     

一种量化根系抗侵蚀指标的构建及应用:根系构架抗蚀指数

在侵蚀环境下,植被地下部根系系统的相互匹配是植被群落持续发挥抗侵蚀作用的关键。本研究尝试引入Amoeba图形法,从根系形态、数量和空间3个维度建立根系构架抗蚀指数(ERI_rf,%)来量化表征植被群落根系抗侵蚀功效,并分析黄土丘陵区撂荒地、柠条群落和刺槐群落植物根系的生长特征。结果表明: 本研究构建的根系构架抗蚀指数的参数包括: 根系构架作用系数(α)、根系密度(R_b,kg·m^-3)、根系构架度(S)、土壤容重(ρ,g·cm^-3)和水土保持作用系数(φ),表达式为: ERI_rf=α×R_d×S×φρ×100%;根系构架抗蚀指数能够较好地表征植被群落土壤抗侵蚀能力,且对数函数能较好地拟合土壤抗侵蚀能力与根系构架抗蚀指数之间的关系。期望本研究结果为抗侵蚀植被群落构建与生态建设评估提供科学参考。     

小江流域不同人工林群落结构变化及其对侵蚀的控制作用

用空间代时间的方法,通过对小江流域不同林龄人工林地的调查,研究了人工林群落结构的变化及人工林对坡面侵蚀的控制作用.以桉树 ( Eucalyptus spp.)、黑荆(Acacia mearnsii)、银合欢( Leucaena leucocephala)及云南松( Pinus yunnanensis)4种人工纯林为研究对象,采用种类、盖度、重要值、香农-维纳指数等指标,分析了人工林乔木层、次生灌木层、次生草本层植物群落特征变化,讨论了其主要影响因子,并比较了不同人工林对坡面侵蚀的控制作用.结果表明:黑荆及银合欢人工林生长迅速,盖度增长快,控制侵蚀的能力较强;云南松林及桉树林冠层盖度增长较缓慢,控制侵蚀的能力较弱.云南松林下次生植物多样性最高,桉树林下次生植物多样性较高,黑荊与银合欢林下次生植物多样性较低,林下次生植物多样性的发展与乔木层盖度变化关系密切.不同人工林类型在促进植物多样性的发展及控制水土流失方面有明显的差异,应该根据自然条件选择适当的造林树种及配置方式,才能加快生态环境的改善.     

放牧侵蚀研究回顾与展望

纵观土壤侵蚀研究的历史,风蚀和水蚀被认为是土壤侵蚀的主要形式。尽管近年来耕作侵蚀研究取得了巨大进展, 但迄今放牧侵蚀研究较少。本文探讨了放牧侵蚀研究的意义,回顾了国内外研究现状和存在的问题,提出放牧侵蚀是由于草原动物的直接作用而导致在过牧草地上土壤物质的重新分配。放牧侵蚀作为过度放牧的指示向量,是一个今后值得大力研究的领域,这不仅有益于草地载畜量评定、碳素减源增汇研究,而且在草地退化程度诊断和退化草地治理中具有重要指示意义。     

西南地区松属侧根的强度特征对其防护林固土护坡作用的影响

森林植被固土护坡的机械效应主要源于树干和根系与斜坡土壤间的机械作用 ,具体包括土壤加强作用、锚固作用、斜向支撑作用、坡面负荷作用等。乔木根系的土壤加强作用是植被稳定土壤的最有效的机械途径 ;根系可以加强土壤颗粒对根的粘聚力和根际土层的聚合力 ,在土壤本身内摩擦角度不变的情况下 ,提高土层对滑移的抵抗力。加强作用可分为侧根的斜向加强作用 (或侧根牵引效应 )和垂直根的垂向加强作用[1,2 ] ,前者指侧向伸延的根系以侧根牵引阻力的形式提高根际土层斜向抗张强度从而提高土体抗滑力的作用。通常情况下 ,土壤滑动和蠕移首先在坡…