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极端降雨下黄土高原主要土地利用细沟的分布、形态及其影响因素

发布于:2022-03-16 17:37:16 来自:水利工程/水文与水资源工程 1 9

来源:水土保持之点滴

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作者:喻涵

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研究背景    

 

细沟侵蚀是黄土高原地区土壤侵蚀的主要形式之一。此前少有研究分析极端暴雨下土地利用对细沟分布和形态的影响。同时,关于细沟侵蚀的研究大部分都是基于具有理想土壤和地形条件的室内实验。然而,自然坡面与人工坡面在土壤和地形上存在显著差异,特别是土地利用的变化会对坡面细沟侵蚀造成影响。因此,研究自然坡面条件下的细沟侵蚀更具有实用性。本文以 2017 年黄土高原丘陵沟壑区发生的“ 7 · 26 ”暴雨为例,研究了 3 种土地利用(休耕地、坡耕地和牧草地)下细沟的分布、形态特征及其与影响因素之间的关系。



 
研究区域  

 

岔巴沟流域位于陕西省子洲县北部,流域面积约 205 km 2 ,属于黄土丘陵沟壑区。该流域属温带大陆性季风气候,年平均温度约为 8°C ,年蒸发量为 1228 毫米,年降水量约为 450 毫米,大部分降雨发生在 7-9 月,多为短期暴雨。土壤类型以黄土质发育的黄绵土为主,黏粒含量低。主要的土地利用类型为农用地、林地、果园和草地。该流域内主要代表植被类型包括马铃薯、小米和玉米等农作物,刺槐、山杏为主的乔木和白羊草、铁杆蒿、冰草等草本类植物。



   
研究方法    

本文在“ 7 · 26 ”暴雨约 2 周后,进行了野外调查。调查共选择了 8 处休耕地, 27 处坡耕地, 15 处牧草地。调查内容包括细沟长度、宽度、深度等细沟侵蚀特征,坡度、坡向等地形条件,作物种类、植被覆盖度等植被信息,以及土粒分布、土壤容重等土壤性质。本文基于方差分析( ANOVA )分析了不同土地利用条件下细沟形态参数,并使用皮尔逊相关系数分析了细沟形态参数与影响因子之间的相关性。同时,将环境因子进行冗余分析( RDA ),依据蒙特卡罗置换检验的显著性确定环境因子的贡献。采用去趋势对应分析( DCA )来确定使用 RDA 分析细沟形态特征与影响因子之间关系的可行性。最后,通过回归分析拟合了细沟形态参数与影响因子之间的经验关系。


     
研究结果      

     
     

研究结果表明,植被可以在很大程度上抑制 >15 cm 宽, 10-20 cm 深的细沟的发育。坡耕地和牧草地的细沟宽度、深度和横截面积均显著低于休耕地。坡耕地的细沟宽深比和休耕地的细沟切割程度最大,而细沟密度受土地利用的影响均不显著。此外,作物种植和草地恢复可显著降低细沟侵蚀模数。通过冗余分析可知,地形和土壤性质分别可以解释 33.70% 8.58% 的细沟形态变化。此外,与其他因素相比,坡长、坡度和土地利用对细沟形态的影响相对较大。细沟形态参数(宽深比除外)随着植被覆盖度的增加而减小,随着坡长和坡度的增加而增加。研究发现,休耕加重了细沟侵蚀,而植被恢复抑制了细沟侵蚀的发生,因此,应重点加强陡坡植被恢复以控制土壤侵蚀。






 
编者观点  

 

 

本文调查了极端暴雨下 3 种土地利用类型(休耕地、农用地、牧草地)的细沟分布、形态,利用细沟宽度、深度、宽深比、横截面面积、密度、切割程度和侵蚀模数 7 个参数对细沟形态进行表征,并调查了土壤性质、植被和地形条件等环境因素,探究了环境因素对细沟侵蚀的影响。与以往的室内实验不同,本文研究基于自然条件下的坡面细沟侵蚀,更具实际意义。同时,冗余分析主要运用于生态学研究中,本文创新性地使用了冗余分析确定环境因子对细沟形态变化的贡献度,为今后研究环境因子对土壤侵蚀的影响提供了新的方法。


 
文章来源  

 

MingmingGuo et al. Distribution, morphology and influencing factors of rills underextreme rainfall conditions in main land uses on the Loess Plateau of China[J].Geomorphology, 2019, 345(C) : 106847.      

   
作者简介    

   

喻涵 西北农林科技大学水土保持研究所,水土保持与荒漠化防治专业。






- END -



  • xiaozhihong110

    谢谢楼主,多学这种学术的文章。

    2022-03-17 12:48:17

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