半干旱黄土丘陵沟壑区降水特征值和下垫面因子影响下的水土流失规律

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； 国家自然科学基金资助项目 （ <$4!##$#） 基金项目： 国家 “十五” 科技攻关资助项目 （ !$$#:%"$"%;$4） 收稿日期： 修订日期： !$$";$<;#$ ； !$$";$6;#$ 作者简介： 卫伟 （ #896 = ） ， 男， 河南封丘人， 博士生， 主要从事景观格局与生态过程研究 2 (;>?@1：AB@96!! C #"4 2 D0> 1@I@HJ C EDBBF 2 ?D 2 DH ! 通讯作者 &0EEBFG0HI@HJ ?KLM0E 2 (;>?@1 ： （ .0 2 !$$#:%"$"%;$4 ） ；.?L@0H?1 !"#$%&’("$ (’)*： ’MB GE0NBDL A?F O@H?HD@?11P FKGG0ELBI QP .?L@0H?1 %I3?HDBI RE0NBDL 0O LMB ’BHLM S@3B;PB?E R1?H 0O &M@H? .?LKE?1 -D@BHDB S0KHI?L@0H 0O &M@H?（ .0 2 <$4!##$#） +),)(-)% %&’)： !$$";$<;#$ ； .,,)/’)% %&’)： !$$";$6;#$ 0("12&/34： T(, TB@，RM 2 U 2 D?HI@I?LB，>?@H1P BHJ?JBI @H 1?HIFD?GB G?LLBEH ?HI BD010J@D?1 GE0DBFF 2 (;>?@1 ：AB@96!! C 期 !$$" 年 ## 月
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半干旱黄土丘陵沟壑区降水特征值和 下垫面因子影响下的水土流失规律
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（ # 5 城市与区域生态国家重点实验室， 中国科学院生态环境研究中心， 北京 北京 ! 5 中国科学院研究生院， 兰州 #$$$48 ； 4 5 兰州大学资源环境学院，
生态演变过程所必需的。 本文基于典型黄土丘陵沟壑小流域内多年连续的实测数据， 运用统计分析的方法， 分析了降水因子 （降水 降 水 量 与 最 大 9:7*+ 雨 强 的 乘 积） 、 下垫面性质 （坡 度、 土地利用类 量、 降水历时、 平均雨强、 最大 9:7*+ 雨 强、 型、 前期土壤水分） 等指标及其综合影响对径流侵蚀的作用， 试图明确回答以下两个问题： （>） 半干旱黄土丘陵 沟壑区多因子组合对径流量和侵蚀量影响的规律性； （@） 在 此基 础上对 比分析 不 同 土 地 利 用 方 式 的 土 壤 侵 蚀 特征， 从而提出何种土地利用即植被配置最能有效地遏制或降低干旱半干旱区的土壤侵蚀。 ) 研究区概况 ， 属 于典型 的半干 旱 黄 土 丘 陵 沟 研究区位于甘肃省陇中地区的定西市安家沟小流域 （ 9A?9AJK，>:E?9IJ)） 壑区。流域内多年年平均气温 F L 9 M ， 极端最 高 气 温 9E L 9 M ， ! A M 年 积温 @I99 L A M ， ! >: M 年积 温 @@9I L > M ， 极端最低气温 N @G L > M 。 年 均 降 水 量 E@G L :77， 其 中 F: O 以 上 集 中 在 G D I 月 份， 且 多 暴 雨。 年 蒸 发 量 空气相对湿度 FA L H O ， 太阳辐射 AI> L >PQ#7@ ， 年日照时 数 @E:I- ， 无霜 期 >E>"，干 燥 度 > L >A ， 属于中温 >A>:77， 带半干旱气候。 该地区的土壤主要是黄土母质基础上发育起来的灰钙土和盐渍土， 平均厚 度为 E: D F:7。 土壤 粘粒介 于 有机质含量介于 : L 9G O D > L 9E O 之间， ・#7 N 9 ， 平均 99 L >@ O D E@ L >G O ， @7 土层内的土壤容重介于 > L :I D > L 9F0 ・#7 N 9 ， 孔隙率在 A: O D AA O 之间。土壤具有垂直节理， 土质疏松， 湿陷性强， 极易发生土壤侵蚀。侵 蚀模 > L @0 数可高达 > L : 万 $ ・;7 N @ " N > ， 这几年经过连续治理， 情况虽有所好转， 但侵蚀依然严重。 流域内自然植被覆盖度 低。 自 然 覆 盖 度 阳 坡 一 般 在 @A O D 9A O ， 阴 坡 及 部 分 梁 顶 在 A: O D F: O 之 间。 植被 带 属 于 森 林 草 原 带 干 草 原 区。 乔 木 种 主 要 有 油 松 （ !"#$% &’($)"*+,-"% R"&& ( ） 、 侧柏 （ !)’&./)’0$% +,"1#&’)"% 、 山杏 （ !,$#$% ’,-1#"’/’ < ( ） 等， 灌木有沙棘 （ 2"33+34’1 ,4’-#+"01% < ( ） 、 柠条 （ 5’,’6’#’ ’’6 ( ） ， 草本植物为紫 <(） 花苜蓿 （ 710"/’6+ %’&"8’ < ( ） 、 红豆草 （ 9#+(,./4"% 8"/4*+)"’ =#%6 ( ） 、 针茅 （ :&"3’ ($#61’#’ S&*+ ( ） 。主 要 的 农 作 物 有 马铃薯 （ :+)’#$- &$(1,+%$- < ( ） 、 春小麦 （ ;,"&"/$- ’1%&"8$- < ( #/ <,03"+ ） 、 玉米 （ <1’ -’.% < ( ） 、 胡麻 （ ="#$及豌豆 （ 5’,’6’#’ >’#%$1#%"% T%U"&; ( ） 等。 $%"&’&&"%%"-$- < ( ） * * +) 研究方法 试验小区的布设 万方数据 试验小区布设在安家沟小流域阴坡中部，位于定西市水土保持研究所的野外气象站附近， 海拔 @>>A7。
摘要： 水土流失是多种因素交互作用的结果， 尤 其 在 半 干 旱 黄 土 丘 陵 沟 壑 区 更 具 有 典 型 性。 选 择 定 西 市 安 家 沟 小 流 域 （ 47V47W 为典型区域， 在其阴坡中部布设了 #7 个径流小区， 包括 7 种土地利用类型 （农田、 牧 草 地、 灌 丛、 乔 木 林、 自 然 草 地） .，#$<V48W(） （#$V、 ， 进行径流、 侵蚀和降雨前期土 壤 水 分 的 测 定。 利 用 偏 相 关 和 方 差 分 析 等 统 计 方 法， 研究了降水特征 和 4 个坡度 #7V、 !$V） 值及不同下垫面因子对水土流失的影响规律。结果表明， 在黄土丘陵沟壑区： 最 大 4$>@H 雨 强、 以及降 ! 径流量主要 受 降 水 量、 水量与最大 4$>@H 雨强之积的影响。影响侵蚀量的决定性降水因子为降水量和最大 4$>@H 雨强的乘积 R,4$ 与最大 4$>@H 雨强， 而与降水量、 平均雨强的相关性较差； 而 对 侵 蚀 量 有 显 著 影 响， 在该范 " 坡度在 #$V = !$V范围内的变化对径流量没有显著影 响， ； 围内随着坡度的升高侵蚀量增加 （尤以 #7V = !$V 范 围 内 增 加 较 快） # 土 地 利 用 类 型 是 影 响 径 流 侵 蚀 的 一 个 极 其 关 键 的 因 素。 在坡度和土地利用类型双重作用下， 以土地利用为主导因素， 坡度 作 用 次 之。 即 在 一 定 范 围 内， 人为扰动强烈且坡度高的农田 和人工草地最易遭受土壤侵蚀； 而与下部其他层次土壤 水 分 无 明 $ 径流与侵蚀主要与表层 $ = !$D> 的土壤水分呈正相关关系， 显相关关系。 关键词： 水土流失； 降水； 坡度； 土地利用类型； 前期土壤水分
水土流失继续对干旱半干旱地区的生态环境和人民 生产生 活构成 严重 制 约 和 威 胁。目 前 关 于 影 响 地 表
［ >］ ［@， 9］ 径流与土壤侵蚀规律的 研 究 已 经 很 多， 概 括 起 来 主 要 包 括 9 个 方 面， 即下垫面性质 （如 坡 度 、 坡形 、 坡 ［E， ［F， ［ H］ ［ I］ ［ >: ， ［ >@］ A］ G］ >>］ 长 、 植被 、 土壤结构 ） 、 气候因素 （如 降 水 量 、 降雨动能 、 雨滴击溅 ） 、 人为干扰 （如 农 业 实 ［ >9 ， >E］ ） 等因子对径流产沙的影响。这些研究针对某一特定因子对径流侵蚀的影响做了大量详细的探讨。然 践