坡耕地土壤侵蚀研究进展
土壤侵蚀的研究进展及展望
土壤侵蚀的研究进展及展望摘要:土壤侵蚀是土地退化的主要类型之一,土壤侵蚀给人类造成严重危害:毁坏土地资源,降低粮食产量,干扰工程建设,影响生态环境,同时会引起自然灾害的发生。
在对以往土壤侵蚀的成因、危害、防治等方面研究进行综合分析的基础上,对土壤侵蚀未来的研究方向进行了展望。
关键词:土壤侵蚀,危害,防治0 引言《中国大百科全书•水利卷》(1992)[1]将土壤侵蚀(Soil erosion)定义为“在风力、水力、冻融和重力等外营力的作用下,土壤及其母质被破坏、搬运及沉积的过程”。
水土流失(Soil and water loss)和土壤侵蚀是两个十分相近的概念。
1981年科学出版社《简明水利水电词典》[2]提出,水土流失指“地表土壤及母质、岩石受到水力、风力、重力和冻融等外力的作用,使之受到各种破坏和移动、堆积过程以及水本身的损失现象”。
从两者的定义中可以看出,二者虽然存在着共同点,即都包括了在外营力作用下土壤、母质及浅层基岩的剥蚀、运搬和沉积,但是也有明显差别,即水土流失中包括了在外营力作用下水资源和土地生产力的破坏与损失,而土壤侵蚀中则没有。
土壤侵蚀是一个自然地质过程,而水土流失作为一种地质环境问题,强调的是土壤侵蚀的不良影响,即其造成的水土资源和土地生产力的破坏和损失。
1 土壤侵蚀的分类根据土壤侵蚀的定义,土壤侵蚀的发生营力有水力、风力、冻融、重力等,由此可以将土壤侵蚀分为水力侵蚀、风力侵蚀、重力侵蚀、冻融侵蚀等多种类型。
其中在我国分布最广泛的为前三种类型[3,4]。
水力侵蚀是指由于降雨或径流引起的土壤侵蚀。
其侵蚀形式包括面蚀、潜蚀、沟蚀和冲蚀。
在比较干旱、植被稀疏的条件下,当风力大于土壤的抗蚀能力时,土粒就被悬浮在气流中而流失。
这种由风力作用引起的土壤侵蚀现象就是风力侵蚀,简称风蚀。
风蚀发生的面积广泛,除一些植被良好的地方和水田外,无论是平原、高原、山地、丘陵都可以发生,只不过程度上有所差异。
土地利用变化对土壤侵蚀影响研究综述
土地利用变化对土壤侵蚀影响研究综述土地利用变化对土壤侵蚀的影响一直是土地资源利用与保护领域的重要研究课题。
土壤侵蚀是指土壤表面被水、风、人为活动等因素剥蚀、冲刷和流失的过程,其主要危害包括土地退化、水土流失、生态环境破坏等。
而土地利用变化作为土壤侵蚀的主要驱动因素之一,对土壤侵蚀的影响日益受到关注。
本文旨在对土地利用变化对土壤侵蚀的影响进行综述,为土地资源的合理利用和土壤侵蚀的防治提供理论支持和科学依据。
1. 植被覆盖变化导致的土壤侵蚀变化植被覆盖是维持土壤水土保持功能稳定的重要因素,而土地利用变化导致的植被破坏、退化和改变会直接影响土壤侵蚀的发生。
森林砍伐、草地过度放牧、农田扩大等行为都会使植被覆盖度下降,土壤侵蚀的风险增加。
植被覆盖的变化还会影响土壤结构、土壤保护层的形成和维持等土壤侵蚀的阻挡因素,从而加剧土壤侵蚀的程度。
2. 土地利用方式变化导致的土壤侵蚀影响不同的土地利用方式对土壤侵蚀有着不同的影响。
林地、草地、农田等不同类型的土地利用方式对土壤侵蚀的敏感性和发生程度存在差异。
不同的耕作方式、种植模式、土壤保护措施等也会影响土壤侵蚀的发生和程度。
土地利用方式变化的不合理性和盲目性,容易导致土壤侵蚀加剧,甚至引发土地荒漠化和沙漠化。
3. 人类活动引起的土壤侵蚀影响人类活动是导致土地利用变化的重要因素,同时也是导致土壤侵蚀的重要诱因。
城市扩张、工业发展、农业生产等活动往往伴随着土地利用形态的变化,而这些活动本身也对土壤侵蚀有着直接和间接的影响。
城市建设、工业废水排放、农药化肥施用等行为会导致土壤结构破坏、土壤质量下降,进而加剧土壤侵蚀的程度。
1. 农业活动对土壤侵蚀的影响在土地利用结构中,农业活动是土壤侵蚀的重要来源之一。
农田的耕作和种植活动往往会导致土壤结构松散、植被破坏和土壤侵蚀的加剧。
尤其是在传统的耕作方式下,耕地的裸露度高、植被覆盖差、机械化程度低等都加剧了土壤侵蚀的程度。
而随着现代化农业技术的推广和应用,农业生产对土壤侵蚀的影响逐渐得到了缓解,但在一定程度上也带来了新的土壤侵蚀问题。
土壤侵蚀研究进展
影响机理研究尚不充分ꎬ 而且研究方法的不一致导致了研究结论存在一定差异ꎮ 本文通过分析各学者研究结果ꎬ
归纳总结目前土壤理化性质中重要因子对土壤侵蚀、 抗蚀性产生的影响以及在侵蚀过程中水动力学特征ꎬ 旨在为
收稿日期: 2021-02-01
作者简介: 刘争光 (1986-) ꎬ 男ꎬ 硕士ꎮ 研究方向: 含沙水流动机理ꎮ
实验得出在不同降雨强度情况下ꎬ 土壤侵蚀与土壤含
※资源环境
农业与技术 2021ꎬ Vol 41ꎬ No 04 9 3
土壤抗侵蚀能力ꎮ 谢贤健等 [29] 采用静水崩解法对内
土流失程度和强度则取决于土壤化学性质ꎮ 土壤中的
江市丘陵区测验得出ꎬ 土壤有机质分解后可以提高土
pH、 有机质和速效养分是土壤中重要组成元素ꎬ 三者
壤中速效养分的含量ꎬ 而速效养分对土壤结构起直接
含量的高低也是反应土壤养分的重要指标ꎮ
影响作用ꎬ 能有效提高土壤抗蚀性ꎮ 李渊等 [30] 通过
渐降低并且耕地和草地最容易受土壤侵蚀ꎬ 导致土壤
土壤大多数为<0 25mm 的土壤颗粒ꎬ 而这样的颗粒极
肥力下降ꎮ 王文正等 [27] 通过实地调查得出ꎬ 土壤有
易堵塞土壤孔隙ꎬ 造成水分难以下渗ꎬ 从而增加土壤
机质含量高ꎬ 水稳性指数越大ꎬ 土壤结构愈加稳定ꎬ
通过 Le Bissonais 方法得出ꎬ 黄
侵蚀力重要参数之一ꎮ 径流冲刷引起的土壤分离过程
研究成果不仅可以深化对土壤侵蚀过程的认识ꎬ 促进
主要通过土壤侵蚀阻力来定量表征 [42] ꎬ 受土壤理化
立侵蚀预报模型
土地利用变化对土壤侵蚀影响研究综述
土地利用变化对土壤侵蚀影响研究综述1. 引言1.1 土地利用变化对土壤侵蚀影响研究综述土地利用是指人类对土地资源进行开发利用的方式和程度。
土地利用的变化会对土壤侵蚀产生重要影响。
土地利用变化对土壤侵蚀的影响机制涉及土地覆盖变化、土地利用类型转变、人类活动强度增加等因素。
研究表明,不同土地利用方式对土壤侵蚀的影响程度有所不同,例如林地、草地、耕地等土地利用类型对土壤侵蚀的影响呈现出不同的特点。
土地利用变化会导致土壤的改变,从而增加土壤侵蚀的风险。
农业生产、城市建设、森林资源开发等活动都可能导致土地利用的变化,进而加剧土壤侵蚀的程度。
研究土地利用变化对土壤侵蚀的影响,对于保护和改善土壤资源具有重要意义。
需要进一步从影响土地利用变化的因素、针对土地利用变化的土壤侵蚀防治措施、以及土地利用变化对土壤侵蚀的监测与评价等方面进行深入研究,为土壤资源的可持续利用提供科学依据。
2. 正文2.1 土地利用变化的影响机制土地利用变化的影响机制是指不同的土地利用方式对土壤侵蚀产生的影响机理。
土地利用变化通常会改变土地的植被覆盖情况、土壤质地、水土流失条件等,进而影响土壤侵蚀的程度和速度。
影响机制可以从植被覆盖方面考虑。
植被覆盖是土壤侵蚀的重要防治措施,不同的土地利用方式会导致植被覆盖的变化,如农业耕作会破坏植被,增加土壤暴露在外的机会,加剧土壤侵蚀的程度。
影响机制还可以从土壤质地的角度来分析。
土地利用的改变会影响土壤的结构和质量,使土壤更易受侵蚀。
过度的耕地利用会导致土壤结构松散,容易被水流冲刷,加速土壤侵蚀的发生。
2.2 土地利用变化对土壤侵蚀的影响土地利用变化对土壤侵蚀的影响是一个复杂而重要的问题。
土地利用变化会改变地表覆被类型和结构,导致土壤的暴露和易于流失。
森林砍伐后的土地可能暴露在风化侵蚀和水流冲刷的影响下,造成严重的土壤侵蚀。
农田的扩建和耕地的过度利用也会加剧土壤侵蚀的程度。
土地利用变化还会影响水文循环和土壤质地,进而影响土壤的侵蚀风险。
《黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征研究》范文
《黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征研究》篇一一、引言随着中国农业的快速发展,黑土区作为我国重要的农业生产基地,其土壤侵蚀问题逐渐成为研究热点。
土壤侵蚀是自然和人为因素共同作用的结果,尤其以坡耕地尤为严重。
本篇论文将重点探讨黑土区垄作坡耕地的土壤侵蚀特征,为防止和减少土壤侵蚀提供科学依据。
二、研究区域与方法本研究区域位于中国东北黑土区,选择具有代表性的坡耕地进行实地考察。
通过文献回顾、实地调查、实验室分析以及地理信息系统(GIS)等技术手段,对土壤侵蚀的成因、过程及影响因素进行深入研究。
三、土壤侵蚀的成因与过程在黑土区,由于地势、气候和人为活动等多重因素的综合作用,导致土壤侵蚀现象普遍存在。
特别是垄作坡耕地,其土壤侵蚀主要由降雨冲刷、地表径流和风力侵蚀等因素共同作用形成。
1. 降雨冲刷:在雨季,强降雨是导致土壤侵蚀的主要因素。
降雨强度大时,地表径流迅速形成,冲刷土壤,导致土壤颗粒流失。
2. 地表径流:在坡耕地上,地表径流是造成土壤侵蚀的重要途径。
径流沿着坡面流动,带走表层土壤,形成沟壑。
3. 风力侵蚀:在干旱或半干旱地区,风力也是造成土壤侵蚀的重要因素。
风力作用下,表层土壤被吹走,形成风蚀沟壑。
四、黑土区垄作坡耕地土壤侵蚀特征黑土区垄作坡耕地的土壤侵蚀具有以下特征:1. 空间分布特征:土壤侵蚀在空间上呈现出明显的差异性。
坡度较大、植被覆盖较低的区域,土壤侵蚀较为严重。
2. 时间变化特征:季节性降雨是导致土壤侵蚀的主要因素,因此土壤侵蚀在时间上与降雨分布密切相关。
雨季时,土壤侵蚀严重;旱季时,土壤侵蚀相对较轻。
3. 影响因素:除了自然因素外,人为活动如耕作方式、施肥等也会对土壤侵蚀产生影响。
不合理的耕作方式会加剧土壤侵蚀。
五、防止和减少土壤侵蚀的措施针对黑土区垄作坡耕地的土壤侵蚀问题,提出以下措施:1. 改进耕作方式:采用等高线耕作、横坡耕作等措施,减少地表径流的冲击力,降低土壤侵蚀。
2. 植被恢复:在坡度较大、植被覆盖较低的区域种植适合的植被,提高地表覆盖度,减少风力和降雨的冲击力。
《黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征研究》范文
《黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征研究》篇一一、引言黑土区作为我国重要的农业生产基地,其土壤资源的保护与利用对于农业可持续发展具有重要意义。
然而,由于长期以来的不科学耕作、气候变化等因素影响,黑土区坡耕地土壤侵蚀问题日益严重,对农业生产及生态环境造成了极大的影响。
本文以黑土区垄作坡耕地为研究对象,对其坡面土壤侵蚀特征进行深入研究,以期为黑土区的土壤保护与利用提供科学依据。
二、研究区域与方法1. 研究区域本研究选取了我国某典型黑土区垄作坡耕地为研究对象,该区域地势起伏较大,土壤类型以黑土为主,具有典型的农业耕作特点。
2. 研究方法(1)野外调查与样品采集:通过实地考察,了解研究区域的自然地理环境、气候条件、耕作制度等基本情况。
同时,在坡耕地的不同部位采集土壤样品,进行室内分析。
(2)土壤侵蚀监测:采用先进的遥感技术和地面观测手段,对坡耕地的土壤侵蚀情况进行实时监测。
(3)数据分析与处理:对采集的土壤样品进行实验室分析,测定其物理性质、化学性质及生物学性质等指标。
运用地理信息系统(GIS)和统计分析方法,对土壤侵蚀数据进行处理和分析。
三、黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征1. 土壤侵蚀类型及分布黑土区垄作坡耕地的土壤侵蚀主要以水蚀为主,包括面蚀、沟蚀和重力侵蚀等多种类型。
面蚀主要分布在坡耕地的上部和中部,沟蚀则主要分布在坡耕地的下部。
不同类型土壤侵蚀在空间分布上存在一定的规律性。
2. 土壤侵蚀程度及影响因素黑土区垄作坡耕地的土壤侵蚀程度受多种因素影响,包括降雨、地形、植被覆盖度、耕作方式等。
其中,降雨是导致土壤侵蚀的主要外力因素,地形和植被覆盖度则影响土壤侵蚀的强度和分布。
此外,不科学的耕作方式也会加剧土壤侵蚀。
3. 土壤侵蚀对农业生产的影响土壤侵蚀会导致黑土区坡耕地的地力下降、土地退化、农田水利设施损坏等问题,严重影响农业生产。
同时,还会导致农田生态环境恶化,降低农业生态系统的稳定性。
四、结论与建议通过对黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征的研究,我们发现该区域的土壤侵蚀问题严重,亟需采取有效措施加以解决。
坡耕地小区坡面不同坡段侵蚀泥沙贡献率的 7Be示踪研究
21 0 1年 2月
沙
研
究
Junl f e i n eerh ora o d S met sa R e
第 1 期
坡 耕地 小 区坡 面不 同坡 段侵 蚀 泥沙 贡献 率 的 B e示 踪研 究
张风 宝 , 明 义 王 光 谦 杨 ,
7 20 110;
720 ; 1 1 0
、 、
、 l r k。 S h l r 、 Wa bi ’ c ul l n 、 e
白 占国 " 、 J 张信宝 ¨ 等 都有 这方 面相关 的报道 ; 是把 e 其他核 素相 结 二 B 与
合 ( s P ) 推 断侵蚀 泥沙 的来 源 , ”C 、 。b , 描述 可 能发 生 的侵 蚀 过 程 , 量 区分 片 蚀 和细 沟 侵 蚀在 侵 蚀 过 定 程 中的相对贡献 及不 同侵蚀 方式 的动态 演变过 程 , Wa ig 、 uc ]Wht g 、 明义 ¨ 等 都 如 ln ¨ B rh 1 、 in 杨 l 6 i 做 了相应 的研究 工作 。对于不 同坡 段在不 同侵蚀 方式 下泥 沙贡献 率 的研 究还 鲜有报 道 。
段 片 蚀 、 沟 侵 蚀 对侵 蚀 泥 沙 的贡 献 率 及 小 区 泥 沙 输 移 比 。研 究 发 现 , 蚀 主要 发 生 在 小 区 坡 面距 坡 顶 0— 细 片
2 区域 , m 占总 片 蚀 量 的 6 % 以上 , 沟侵 蚀 主 要 发 生 在 小 区 坡 面距 坡 顶 2~ m 区域 , 总 细 沟 侵 蚀 总 量 的 0 细 5 占
7 % 以上 , 体 而 言 , 5 总 侵蚀 泥沙 主要 来 源 于 小 区坡 面距 坡 顶 l~ m 区域 , 部 和 下 部 泥 沙 贡 献 相 对 较 小 。对 4 上
川中丘陵区耕作侵蚀对土壤侵蚀贡献的定量研究
关键词 :川 中丘陵区 ; 坡耕地 ; 8 mC 示踪技术 ; 耕作位移 ; 耕作侵蚀
中图分类号 :S5 . 17 1 文献标识码 :A
在 山区、 丘陵区, 特别是地形复杂 , 地形破碎的 采取适当的耕作措施 ( 少耕、 免耕 、 等高耕作、 田) 梯 引, 地区, 连年的高强度耕作对土壤 的扰动造成大量的 可以对水蚀进行防治¨ 却没有对耕作 引起的直接 土壤迁移 , 从而造成严重的土壤侵蚀。利用土壤侵 侵蚀加以注意 , 也未将其作为一种独立 的侵蚀形式 蚀领域成熟 的 s c 技术的研究结果表明 , 田间观测 对其机理进行研究 , 而且长期 以来没有取得耕作侵 到土壤再分布格局不符合 “ 标准 ” 水蚀的预测结果 , 蚀的直接试验 结果。 自20 年起 , 国学 者张建 01 我 引 王占礼¨ 等对耕作侵蚀进行 了一定 的试验 即在坡地凸部( 该部位水蚀应该是很小 的) 的土壤 辉¨ 、 取得了耕作侵蚀的直接证 据。张建辉等u,J 5 流失很高 , 而在凹部 ( 地表径流 的集中区, 水蚀通常 研究 ,
获得如下结论 :1在 47 一 56 的坡度范 围内总土壤侵蚀速 率为 62 — 3.6t h 2 a , ( ) .% 3.% .1 18 1 ( m ・ ) 侵蚀 主要 发生 / 在坡上部和坡 中部 ;2 在 中等坡度(66 一 51 )耕作侵蚀 速率为 2 . — 3o (m tae a ) 占总 () 1.% 2 .% , 16 6.7 h ・ lg ps , 7 i s l 侵蚀速率 的4 .7 一 56% ; 22% 4 .5 在陡坡 (56 )耕作侵蚀速率为 5.4t h ・ l ep s , 3 .% , 40 (m t a a ) 占总土壤 侵蚀 速率 / ig s l 的 8.9 39%。耕作侵蚀 主要发生在坡耕地的上 部 , 从中部到下部耕作侵蚀相对 较小 ;3 在整个坡耕 地上土壤 侵蚀 () 表现为 以下空间分布 : 上坡以耕作 侵蚀为主 ; 中坡耕作侵蚀 速率变小 , 水蚀作用 加剧 ; 下坡至坡脚 两者均 以沉积 为 主 。研究结果表明 , 耕作侵蚀 在一定 的景观范 围内是十分严重 的 , 侵蚀速率 甚至超过 了水 蚀。因此在 制定 相应 其
辽西黄土丘陵区坡耕地土壤侵蚀研究
究, 探明了影响该区坡耕地土壤侵蚀的 主要因子依攻是降雨侵蚀力 ( 、 前土壤含 水量 ( 、 R)雨 w) 怍物盖 度 ( 和地面 c) 坡度 ( ) s 及其作用机理 , 根据试验 结果建 立了土壤侵蚀预测数学 模型 , 为坡耕 地土 壤侵蚀 的计算 、 预测及 防治提供 了 可靠 的技术手段和理论依据 。 关 键词 : 辽西黄土丘陵区 ; 坡辨地 ; 土壤侵蚀 j 数学模 型 中围分类号 : 17 2 ¥ 5 . 文献 标识码 : A 文章编号 :0 53 0 ( 0 20 —0 40 1 o— 49 2 0 ) 10 1 3
坡耕地水土流失综合治理项目督查情况通报范文
坡耕地水土流失综合治理项目督查情况通报范文
根据国务院扶贫办要求,我县于去年启动坡耕地水土流失综合治理项目,旨在减少坡耕地土壤侵蚀、水资源流失等问题,提高农田质量,改善农民生产环境。
为确保项目的顺利实施,督查组对项目进行了全面督查,并通报督查情况如下:
一、项目进展情况:截至目前,项目已完成计划任务的80%,具体包括坡耕地治理的清理、整治、复垦等工作,新增水土流失防治设施的建设以及农田灌溉系统的改造。
项目各项工作取得了明显成效,农田质量得到了有效改善,在农民中反响良好。
二、项目资金使用情况:项目资金使用情况符合财务审计要求,均按照项目计划进行使用,没有发现财务违规行为。
三、项目效益情况:经过治理,坡耕地的土壤侵蚀问题得到了有效控制,水资源利用率显著提高,农田产量也得到了增加。
据农民反馈,他们的收入有了显著增长,生活质量得到了改善,对治理项目都表示满意。
四、存在问题及建议:在项目实施过程中,督查组发现了一些问题,主要包括工程建设期间的噪音扰民、工程进度滞后等。
针对这些问题,督查组已向相关责任单位提出整改要求,并提出了相应的建议。
五、下一步工作安排:为进一步推进项目工作,我们将继续加强项目的组织协调,加大宣传力度,确保项目顺利完成。
同时,还将加强对项目进展情况的监督,及时发现并解决问题,确保
项目的顺利实施。
感谢各级领导对坡耕地水土流失综合治理项目工作的关心和支持,我们将一如既往地全力以赴,确保项目顺利推进,取得更好的治理效果。
如有需要,我们将定期通报工作进展情况,并接受各级领导的指导和监督。
谢谢!。
延安市坡耕地资源时空变化及其土壤侵蚀效应
第29卷第3期2022年6月水土保持研究R e s e a r c ho f S o i l a n d W a t e rC o n s e r v a t i o nV o l .29,N o .3J u n .,2022收稿日期:2021-05-11 修回日期:2021-06-01资助项目:国家自然科学基金面上项目 基于坡位特征的黄丘区坡面植被恢复评价及模型构建 (41871190) 第一作者:王祯(1996 ),男,云南昆明人,硕士研究生,主要研究方向为土地保护与土地整治㊂E -m a i l :724492594@q q .c o m 通信作者:吴金华(1965 ),女,陕西西安人,博士,教授,主要研究方向为土地信息系统与土地利用规划㊂E -m a i l :j i n gh u a w@c h d .e d u .c n 延安市坡耕地资源时空变化及其土壤侵蚀效应王祯,吴金华,白帅,史飞航,韩株桃(长安大学土地工程学院,西安710054)摘 要:为研究黄土高原坡耕地利用变化与土壤侵蚀变化的时空联系,以延安市的坡耕地与土壤侵蚀强度为研究对象,运用坡耕地动态度㊁土地利用转移矩阵㊁核密度分析㊁R U S L E 模型㊁地理加权回归模型等方法,阐明了坡耕地与土壤侵蚀强度的时空演变规律,揭示了坡耕地时空变化带来的土壤侵蚀效应㊂结果表明:(1)1990 2018年,延安市坡耕地总面积经历了 上升ң下降ң下降 的变化,总体坡耕地动态度为-0.68%/a ㊂缓坡耕地㊁陡坡耕地㊁峭坡耕地面积均减少,减少的剧烈程度为峭坡耕地>陡坡耕地>缓坡耕地㊂(2)1990 2018年延安市坡耕地最主要的转入和转出的土地利用类型均为草地和林地,其中转入㊁转出面积最大的坡耕地类型均为陡坡耕地㊂(3)1990 2018年年间延安市的缓坡耕地主要集中在南部北洛河沿岸,陡坡耕地与峭坡耕地集中在北部丘陵沟壑区㊂坡耕地减少区域分布在延河沿岸㊁清涧河 永坪川沿岸与西北部北洛河沿岸;西部葫芦河沿岸坡耕地少量增加,主要的增加类型是陡坡耕地与峭坡耕地㊂(4)1990 2018年延安市的土壤水力侵蚀状况显著改善,土壤侵蚀模数大部分区域均有减少,主要增加区分布在西部葫芦河与北洛河之间的土石山区㊁西南土石山区㊁延河与西川的交界地带㊂(5)1990 2018年延安市不同类型坡耕地动态变化区域的土壤侵蚀模数总体下降,土壤侵蚀变化的剧烈程度为峭坡耕地>陡坡耕地>缓坡耕地㊂不同类型坡耕地动态变化区域的土壤侵蚀量强烈减少区在空间上均呈现出左开口的 C 字形,其空间分布格局受植被覆盖度变化㊁降雨侵蚀力变化和水土保持措施因子变化影响,影响力大小为植被覆盖变化>降雨侵蚀力变化>水土保持措施因子变化㊂关键词:坡耕地;时空变化;土壤侵蚀;R U S L E 模型;地理加权回归模型;黄土高原中图分类号:S 157 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2022)03-0001-11S p a t i o t e m p o r a l C h a n g e s o f S l o p i n g Fa r m l a n dR e s o u r c e s a n d I t s S o i l E r o s i o nE f f e c t s i nY a n 'a nC i t yWA N GZ h e n ,WUJ i n h u a ,B A I S h u a i ,S H IF e i h a n g,H A NZ h u t a o (S c h o o l o f L a n dE n g i n e e r i n g ,C h a n g 'a nU n i v e r s i t y ,X i 'a n 710054,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e rt os t u d y t h es p a t i o t e m p o r a lr e l a t i o n s h i p b e t w e e nt h eu s eo fs l o p i n g fa r m l a n da n dt h e c h a n g eo f s o i l e r o s i o n i n t h eL o e s sP l a t e a u ,w e t o o k t h e s l o p i n g f a r m l a n d a n d s o i l e r o s i o n i n t e n s i t yi nY a n 'a n C i t y a s t h er e s e a r c ho b j e c t ,a n du s e ds l o p i n g f a r m l a n dd y n a m i c ,l a n du s et r a n s f e r m a t r i x ,k e r n e ld e n s i t y a n a l y s i s ,R U S L E m o d e l ,g e o g r a p h i c a l l y w e i g h t e d r e g r e s s i o nm o d e l ,e t c ,t o c l a r i f y t h e s p a t i o t e m po r a l e v o l u -t i o no fs l o p i n g f a r m l a n da n ds o i le r o s i o ni n t e n s i t y ,a n dt h es o i le r o s i o ne f f e c tb r o u g h tb y s p a t i o t e m po r a l c h a n g e s o f s l o p i n g f a r m l a n dw a s r e v e a l e d .T h e r e s u l t s s h o wt h a t :(1)f r o m1990t o2018,t h e t o t a l a r e ao f s l o p i n g f a r m l a n d i nY a n 'a nC i t y e x p e r i e n c e d a c h a n g e o f r i s e ңd e c r e a s e ңd e c r e a s e ,a n d t h e o v e r a l l d yn a m i c d e g r e e o f s l o p e f a r m l a n dw a s-0.68%/a ;f r o m1990t o 2018,t h e a r e a o f g e n t l e s l o p i n g f a r m l a n d ,s t e e p s l o p-i n g f a r m l a n d ,a n d p r e c i p i t o u s s l o p i n g f a r m l a n d a l l d e c r e a s e d ,a n d t h e s h a r p n e s s o f t h e d e c r e a s ew a s p r e c i pi -t o u s s l o p i n g f a r m l a n d >s t e e p s l o p i n g f a r m l a n d >g e n t l e s l o p i n g f a r m l a n d ;(2)f r o m1990t o2018,t h em o s t c r i t i c a l l a n du s e t y p e so f s l o p i n g f a r m l a n d t r a n s f e r r e d i na n do u t o fY a n 'a nC i t y we r e g r a s s l a n da n dw o o d -l a n d ,a m o n g w h i c h t h e t y p eof s l o p i ng f a r m l a n dw i t hth e l a r g e s t t r a n s f e r a r e aw a s s t e e p s l o pi n g fa r m l a n d ;(3)f r o m1990t o 2018,t h e g e n t l e s l o p i n g f a r m l a n d i nY a n 'a nC i t y m a i n l y c o n c e n t r a t e d a l o n gt h eB e i l u oR i v -e r i n t h es o u t h ,a n ds t e e p s l o p i n g f a r m l a n da n d p r e c i p i t o u ss l o p i n g f a r m l a n dc o n c e n t r a t e d i nt h eh i l l y an dg u l l y a r e a s i n t h e n o r t h;t h e a r e a sw i t h r e d u c e d s l o p i n g f a r m l a n dd i s t r i b u t e d a l o n g t h eY a nR i v e r,a l o n g t h e Q i n g j i a nR i v e r-Y o n g p i n g R i v e r,a n d a l o n g t h eB e i l u oR i v e r i n t h e n o r t h w e s t;t h e s l o p i n g f a r m l a n d a l o n g t h e H u l uR i v e r i n t h ew e s t i n c r e a s e ds l i g h t l y,a n dt h em a i nt y p e so f i n c r e a s ew e r es t e e p s l o p i n g f a r m l a n da n d p r e c i p i t o u s s l o p e f a r m l a n d;(4)f r o m1990t o2018,t h e s o i l w a t e r e r o s i o n s i t u a t i o n i nY a n'a nC i t y w a s s i g n i f-i c a n t l y i m p r o v e d;t h e s o i l e r o s i o nm o d u l u s d e c r e a s e d i nm o s t a r e a s;t h em a i n i n c r e a s e a r e a sw e r e l o c a t e d i n t h e r o c k y m o u n t a i n o u s a r e ab e t w e e nt h e H u l uR i v e ra n dB e i l u oR i v e r i nt h ew e s t,t h er o c k y m o u n t a i n o u s a r e a i n t h e s o u t h w e s t,t h e j u n c t i o na r e ao fY a nR i v e r a n dX i c h u a nR i v e r;(5)f r o m1990t o2018,t h es o i l e r o s i o nm o d u l u s o f t h e d y n a m i c c h a n g e a r e a s o f d i f f e r e n t t y p e s o f s l o p i n g f a r m l a n d i nY a n'a nC i t y d e c r e a s e d o v e r a l l,a n d t h e s e v e r i t y o f s o i l e r o s i o n c h a n g e sw a s p r e c i p i t o u s s l o p i n g f a r m l a n d>s t e e p s l o p i n g f a r m l a n d> g e n t l e s l o p i n g f a r m l a n d;d i f f e r e n t t y p e s o f s l o p i n g f a r m l a n d h a d a s t r o n g r e d u c t i o n i n s o i l e r o s i o n i n t h e a r e a s w i t hd y n a m i c c h a n g e s.A l l a r e a s h a d a l e f t-o p e n C s h a p e i n s p a c e,a n d t h e i r s p a t i a l d i s t r i b u t i o n p a t t e r nw a s a f f e c t e db y c h a n g e so fv e g e t a t i o nc o v e r a g e,c h a n g e so fr a i n f a l le r o s i v i t y,a n dc h a n g e so f w a t e ra n ds o i l c o n s e r v a t i o nm e a s u r e s.T h em a g n i t u d e o f i n f l u e n c ew a s c h a n g e o f v e g e t a t i o n c o v e r>c h a n g e o f r a i n f a l l e r o s i v-i t y>c h a n g e o fw a t e r a n d s o i l c o n s e r v a t i o nm e a s u r e s.K e y w o r d s:s l o p i n g f a r m l a n d;s p a t i o t e m p o r a l c h a n g e s;s o i l e r o s i o n;R U S L E m o d e l;g e o g r a p h i c a l l y w e i g h t e d r e g r e s s i o nm o d e l;L o e s sP l a t e a u随着我国人口数量增长与耕地面积减少,粮食安全问题日益严峻㊂要保障国家粮食安全,首先要确保耕地资源的数量和质量㊂坡耕地是中国耕地资源的重要组成部分,坡耕地的数量㊁质量与区域粮食安全密切相关[1]㊂坡耕地指分布在山坡上地面平整度差㊁跑水跑土跑肥严重㊁作物产量较低的旱作耕地,具有一定的坡度属性是坡耕地区别于其他耕地类型的本质特征[2]㊂据‘关于第二次全国土地调查主要数据成果的公报“,在我国1.35亿h m2的耕地资源中,坡耕地(ȡ6ʎ的耕地)的面积占耕地资源总面积的27%,其中79.9%的坡耕地位于我国的西部地区[3]㊂坡度属性决定了坡耕地是水土流失和面源污染最为严重的地类之一,坡耕地水土流失导致的土壤流失和养分流失也是造成区域生态环境恶化㊁生产力低下的根本原因[4]㊂因此,研究坡耕地数量与分布特征的时空变化,分析坡耕地资源时空变化与及其带来的土壤侵蚀效应对合理利用坡耕地资源㊁从空间宏观层面制定坡耕地的水土保持措施与政策具有重要的参考价值,对于区域农业可持续发展以及国家粮食安全具有重要意义㊂近年来,国内外学者在坡耕地资源的时空变化㊁坡耕地的土壤侵蚀效应以及坡耕地的水土流失治理方面做了大量的研究[5-9],但从坡耕地与土壤侵蚀时空变化的关系的层面研究较少㊂同时,黄土高原丘陵沟壑区作为我国水土流失的重灾区,研究其坡耕地的时空变化及其土壤侵蚀效应对于保障粮食安全和生态文明建设具有重要意义㊂基于此,以黄土丘陵沟壑区的延安市作为研究区,利用多源数据,采用土地利用动态度㊁土地利用转移矩阵㊁核密度估计㊁R U S L E 模型㊁地理加权回归等方法,研究延安市1990 2018年坡耕地时空格局的动态演变特征㊁1990 2018年土壤侵蚀模数的时空变化以及二者在时空变化上的相关性,为黄土高原丘陵沟壑区的坡耕地保护和整治及其相关政策的制定提供科学依据㊂1研究区概况延安市位于陕西省北部,黄土高原中南部,位于北纬35ʎ21' 37ʎ31',东经107ʎ41' 110ʎ31',全市总面积3.7万k m2(图1)㊂地势西北高东南低,平均海拔1200m左右㊂北部是黄土丘陵沟壑区,占全市总面积的72%;南部北洛河沿岸是黄土塬沟壑区,占总面积19%;西南㊁东南为土石山区,占总面积9%㊂气候属于温带季风气候,夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥㊂年平均降水总量507.7m m,最多年降水量774.0m m,最少年降水仅330.0m m,降水多集中在夏季,且多暴雨,强度大,占全年总降水量的57%㊂主要的河流为北洛河㊁延河㊁汾川河㊂从1999年起,全市范围内实施了大规模退耕还林还草工程,截至2018年,共完成退耕还林面积7183.13k m2,占国土总面积的19.4%,成为全国退耕还林面积最大的地级市㊂统计数据显示,退耕还林持续实施20a后,森林覆盖率提高到46.35%;植被覆盖度由2000年的46%提高到2017年的81.3%[10]㊂2数据与方法2.1数据来源与数据预处理(1)30m空间分辨率的L U C C数据㊂1990年㊁2000年㊁2010年㊁2018年四期L U C C数据来自于中2水土保持研究第29卷国科学院资源环境数据云(h t t p:ʊw w w.r e s d c.c n),用于坡耕地的提取与土地利用转移矩阵的制作㊂图1延安市概况(2)30m空间分辨率的D E M数据㊂来源于地理空间数据云平台(h t t p:ʊw w w.g s c l o u d.c n),用于坡耕地的提取与R U S L E模型中坡度坡长因子(L S)的计算㊂(3)1990 2018年逐日降水数据㊂来源于中国气象科学数据共享服务网(h t t p:ʊc d c.c m a.g o v.c n)㊂选取了靖边㊁吴起㊁绥德㊁延安㊁延长㊁吉县㊁洛川㊁韩城共8个气象站点的日降水量数据计算R U S L E模型中降雨侵蚀力因子(R)㊂(4)遥感影像数据㊂L a n d s a t4/5数据和L a n d s a t8数据来源于地理空间数据云平台(h t t p:ʊw w w.g s c l o u d.c n),空间分辨率为30m㊂将原始多月份的数据进行辐射定标㊁大气校正和几何校正后,采用最大值合成法计算研究区的归一化植被指数(D N V I),进而计算R U S L E 模型中的植被覆盖与管理因子(C)㊂(5)土壤类型与质地数据㊂来源于寒区旱区科学数据中心(h t t p:ʊw e s t d c.w e s t g i s.a c.c n.c n/),用于计算R U S L E模型中的土壤可蚀性因子(K)㊂2.2研究方法2.2.1坡耕地的提取目前还未形成坡耕地统一的定义,根据前人研究成果[5,11],结合延安市实际,明确坡耕地的定义为:坡度ȡ6ʎ的非水田耕地㊂为确保坡耕地的提取精度,将四期L U C C数据和D E M数据转换为相同的地理坐标系,在A r c G I S中先对两种数据进行重分类,再利用空间分析工具ң数学分析ң乘将两种数据的栅格值相乘,依据相乘后的数值特征提取出3个类别的坡耕地与非坡耕地㊂2.2.2坡耕地与土壤侵蚀模数的时空变化分析采用坡耕地动态度㊁土地利用转移矩阵㊁核密度估计来研究坡耕地与土壤侵蚀模数的时空变化㊂(1)坡耕地动态度㊂用以表征延安市坡耕地面积1990 2018年的动态变化㊂坡耕地动态度的表达式为:K=U b-U aU aˑ1Tˑ100%式中:K为研究时段内坡耕地动态度(%/a);U a,U b为研究时段期初和期末坡耕地的面积(k m2);T为研究时段长(a)㊂由于研究中T的单位为年,所以坡耕地动态度K值就是研究时段内某类坡耕地的年变化率(%/a)㊂(2)土地利用转移矩阵㊂采用土地利用转移矩阵研究各类型坡耕地从1990 2018年的转入与转出情况㊂土地利用转移矩阵如下:S i j=S11S12 S1nS21S22 S2n︙︙︙︙S n1S n2 S n néëêêêêêùûúúúúú式中:S代表土地面积(k m2);n代表转移前后的土地利用类型的总数;i,j分别代表转移前与转移后的土地利用类型㊂(3)核密度估计(k e m e l d e n s i t y e s t i m a t i o n,K E D)㊂采用核密度估计研究土壤侵蚀量从1990 2018年的变化量的空间分布㊂核密度估计优点是它强调从数据本身出发,避免参数估计中函数设定的主观性,能有效捕捉到数据分布的客观实际[12],因而在变化量的空间分布刻画中优势明显㊂核密度估计的表达式为:f(x)=1n hðn i=1K(x-x i h)式中:n为数据个数;h为阈值;K()为核密度方程; (x-x i)是估计点x到事件x i的距离㊂先对研究区建立1k mˑ1k m的渔网,用分区统计功能统计渔网每个格网中土壤侵蚀模数平均值,再对两年侵蚀模数的平均值栅格相减,获得研究区1k m精度的土壤侵蚀模数平均增减量㊂经过比较,确定采用h=8000的带宽进行核密度估计得到土壤侵蚀模数平均变化量的分布密度㊂2.2.3土壤侵蚀量的计算采用通用土壤流失方程R U S L E(R e v i s e dU n i v e r s a l S o i l L o s sE q u a t i o n)模型分别对延安市1990年㊁2018年的土壤侵蚀模数进行估算㊂其计算公式如下:A=RˑKˑL SˑCˑP式中:A为土壤侵蚀模数[t/(h m2㊃a)];R为降雨侵蚀力因子[M J㊃mm/(h m2㊃h)];K为土壤可蚀性因子[t㊃h m2㊃h/(h m2㊃a㊃M J㊃mm)];L S为坡长坡度因子;C为地表植被覆盖因子;P为土壤保持措施因子㊂3第3期王祯等:延安市坡耕地资源时空变化及其土壤侵蚀效应(1)降雨侵蚀力因子(R )㊂降雨侵蚀力因子是土壤侵蚀的驱动因子,直接影响了土壤侵蚀模数的大小㊂目前降雨侵蚀力(R )的计算可以分为E I 30经典计算方法和常规气象资料简易算法两类㊂由于降雨动能E 和30m i n 降雨强度I 30资料获取难度较大,所以国内外许多学者根据区域性降雨侵蚀特点,建立了基于常规降雨量资料的简易模型[7]㊂本研究采用章文波等[13]的全国日降雨量拟合模型来估算降雨侵蚀力(R )㊂其公式如下:M i =αðki =1(D j )β式中:M i 为第i 个半月时段的侵蚀力[M J ㊃mm /(h m 2㊃h )];K 为该半月时段内的天数(d );D j 为半月时段内第j 天的大于12mm 的日雨量(mm ),否则以0计算㊂α和β为模型待定参数,公式为:α=21.568β-7.1891β=0.8363+18.144P d 12+24.455P y 12式中:P d 12为日雨量ȡ12mm 的日平均雨量(mm );P y 12为日雨量ȡ12mm 的年平均雨量(mm )㊂(2)土壤可蚀性因子(K )㊂土壤可蚀性因子(K )体现了不同土壤类型对侵蚀的敏感程度,常使用W i s c h m e i e r 等[14]提出的N o m o 图法㊁W i l l i a m s 等[15]在侵蚀生产力评价模型E P I C 中使用的计算方法以及参考前人研究结果对土壤类型直接赋值㊂由于诺模方程是用美国的实测资料求得的[16],而黄土高原独特的自然地理环境导致其土壤条件与美国存在着巨大的差异,因此采用W i l l i a m s 等建立的E P I C 模型来计算延安市的土壤可蚀性因子(K ),其公式如下:K =0.13170.2+0.3e x p -0.0256S A N (1-S I L 100)éëêêùûúú{}ˑ(S I L C L A+S L A )0.3ˑ1-0.25C C +e x p(3.72-2.95C )éëêêùûúúˑ1-0.7S N S N+(22.9S N-5.51)éëêêùûúú式中:S A N 为砂粒含量百分比(%);S I L 为粉砂含量百分比(%);C L A 为黏粒含量百分比(%);C 为有机质含量百分比(%),S N=1-S A N /100㊂(3)地形因子(L S )㊂地形是导致土壤侵蚀发生的直接诱导因子,坡长坡度因子(L S )反映了坡度和坡长对土壤侵蚀的影响㊂本研究的坡度坡长因子的算法建立在M c C o o l 等[17]和L i u 等[18]的研究的基础之上,利用研究区30m 分辨率的D E M 数据计算得出,计算公式法如下:L S =L ˑS L =(λ22.13)mm =B B +1B =s i n θ3s i n θ0.8+0.56S =10.8ˑs i n θ+0.036 θ<6ʎ16.8ˑs i n θ-0.5 6ʎɤθ<15ʎ21.9ˑs i n θ-0.96 θȡ15ʎìîíïïïï式中:λ为坡长(m );θ为坡度(ʎ)㊂(4)植被覆盖因子(C )㊂植被覆盖因子(C )是影响土壤侵蚀最敏感的因子,与植被覆盖度有着直接的关系㊂使用蔡崇法等[19]提出的方法计算延安市的植被覆盖与管理因子(C ),计算公式为:C =1 F V C =00.6508-0.3436l g(F V C ) 0<F V C <78.3%0 F V C ȡ78.3%ìîíïïïïF V C =N D V I -N D V I s o i lN D V I m a x -N D V I s o i l式中:F V C 为植被覆盖度;N D V I s o i l 为纯裸土像元的N D V I 值;N D V I m a x 纯植被像元的ND V I 值㊂(5)水土保持措施因子(P )㊂水土保持措施因子是指采取专门措施后的土壤流失量与顺坡种植时的土壤流失量的比值,其值在0~1之间,0表明不发生水土流失,1表示未采取任何水土保持措施[20]㊂耕地的P 因子使用AL u f a f a 等[21]建立的P 因子与坡度的线性关系公式,其他土地利用类型P 因子的赋值参考陈金珂等[22]和翟睿洁等[23]的研究,结合延安市实际,得出延安市水土保持措施因子(P )赋值表(见表1)㊂表1 水土保持措施因子(P )赋值土地利用类型P 值耕地P =0.2+0.03θ林地0.7草地0.5水体1.0建设用地0未利用地1.0注:θ为坡度(ʎ)㊂2.2.4 坡耕地的时空变化土壤侵蚀效应分析 采用地理加权回归模型(GWR )研究坡耕地动态变化范围内土壤侵蚀变化量空间分布的影响因素㊂地理加权回归模型由F o t h e r i n g h a m 等[24]提出,认为回归系数具有空间非稳性[25],地理加权回归模型将解释变量的位置信息加入到了回归参数之中,回归系数可以随着空间位置的变化而发生变化[26-27]㊂地理加权回归模型可以用来考察一个地区回归结果的空间变异性,了解空间非平稳性的存在,其表达式为:y i =β0(u i ,v i )+ðpk =1βk (u i ,v i )x i k +εi 4 水土保持研究 第29卷式中:(u i,v i)为第i个采样点的坐标;β0(u i,v i)为模型在第i个采样点的回归常数;βk(u i,v i)为第i 个采样点上第k个回归参数;εi为第i个区域的随机误差,它满足零均值㊁同方差㊁相互独立等基本假定㊂3结果与分析3.1坡耕地资源的时空变化3.1.1坡耕地的时间变化特征(1)坡耕地面积的时间变化特征㊂根据坡耕地提取的结果,1990年延安市坡耕地的面积为10102.86k m2,占1990年耕地总面积的87.90%;2018年延安市坡耕地的面积为8184.66k m2,占2018年耕地总面积的87.07%㊂1990 2018年的28a间,延安市坡耕地的总面积减少了1918.20k m2,与1990年相比下降了18.99%㊂但坡耕地在耕地中的占比变化甚微,坡耕地依然占据耕地的主体,是延安市耕地资源的重要组成部分㊂这与黄土高原丘陵广布㊁沟壑纵横的地形地貌密不可分㊂根据‘第三次全国国土调查技术规程“(T D/ T1055-2019),结合延安市实际,将坡耕地分为6ʎ~15ʎ(缓坡耕地),15ʎ~25ʎ(陡坡耕地),ȡ25ʎ(峭坡耕地)3个类别,总体情况见表2㊂1990年,延安市缓坡耕地㊁陡坡耕地㊁峭坡耕地的面积为3780.80k m2, 3904.40k m2,2417.66k m2,分别占1990年坡耕地面积的37.42%,38.65%,23.93%;到2018年,3类坡耕地的面积为3098.28k m2,3158.25k m2,1928.12 k m2,分别占2018年坡耕地面积的37.85%,38.60%, 23.55%㊂28a间延安市3类坡耕地在耕地中的占比变化不大,面积减少明显,但是到2018年,极不适合耕种的峭坡耕地依然占很大比重,今后该类坡耕地仍是退耕的首选㊂表21990-2018年延安市坡耕地的面积与占比年份缓坡耕地面积/k m2缓坡耕地占比/%陡坡耕地面积/k m2陡坡耕地占比/%峭坡耕地面积/k m2峭坡耕地占比/%面积合计/k m219903780.8037.423904.438.652417.6623.9310102.86 20003868.3637.294020.0138.752485.0623.9610373.44 20103226.3639.103148.9538.161877.0022.758252.31 20183098.2837.853158.2538.601928.1223.568184.66(2)坡耕地面积的动态度变化㊂根据坡耕地动态度计算结果,绘制延安市各类型坡耕地1990 2018年坡耕地动态度变化图,见图2㊂图21990-2018年延安市坡耕地的动态度变化28a间,延安市总体坡耕地动态度为-0.68%/a,即1990 2018年平均每年减少0.68%的坡耕地㊂通过分析1990 2000年㊁2001 2010年㊁2011 2018年3个时间段的坡耕地动态度可知,延安市坡耕地总面积经历了 上升ң下降ң下降 的变化,其中,1990 2000年和2010 2018年为小幅变化,坡耕地总动态度不超过ʃ0.3%/a㊂1990 2000年,各类型坡耕地的动态度均>0,即各类型坡耕地在这十年间为正增长;2011 2018年,虽然坡耕地总动态度小于0,但陡坡耕地和峭坡耕地的动态度大于0,即2011 2018年,坡耕地面积总体下降,但陡坡耕地和峭坡耕地的面积有所上升,其中峭坡耕地的上升幅度较大,坡耕地动态度达-0.34%/a㊂2001 2010年十年间,坡耕地面积减少了2121.13k m2,年变化率为-2.04%/a,坡耕地面积大量减少;缓坡耕地㊁陡坡耕地㊁峭坡耕地的动态度分别为-1.66%/a, -2.17%/a,-2.45%/a,峭坡耕地面积减少最多,年均变化最为剧烈㊂(3)坡耕地土地利用类型的动态转移㊂根据1990年与2018年的土地利用变化,生成1990 2018年延安市土地利用转移矩阵(表3)㊂分析土地转移矩阵可知,1990 2018年,坡耕地总体转出大于转入,转出和转入的土地利用类型均以草地㊁林地为主㊂在转出的坡耕地中,缓坡耕地㊁陡坡耕地㊁峭坡耕地的转出面积分别为1118.5k m2,1321.30k m2,879.8 k m2㊂建设用地是坡耕地转出的第三大土地利用类型,转出面积缓坡耕地>陡坡耕地>峭坡耕地,表明建设占用也是28a间坡耕地减少的重要原因㊂共有1199.65k m2,189.54k m2的草地和林地转为了坡耕地,其中大部分转为了陡坡耕地㊂经分析,1990 1999年耕地保护措施尚不健全,水土流失较为严重,土壤肥力随之丧失,原有坡耕地被大量撂荒,农民又开垦新的耕地,导致坡耕地增加㊂1999年以来,延安市大力实施退耕还林还草工程,3类坡耕地面积显著减少,其中峭坡耕地是退耕还林还5第3期王祯等:延安市坡耕地资源时空变化及其土壤侵蚀效应草工程的主要退耕对象,因此减少得也最剧烈㊂草地与林地转入坡耕地的主要时间段是1990 2000年,这一阶段轮荒耕作导致大量林地和草地转为坡耕地;1999年退耕还林还草工程开始实施,但由于时间较短,成效不显著;导致1990 2000年整体上林地和草地大量转为坡耕地㊂表3 1990-2018年延安市土地利用转移矩阵k m 2土地利用类型2018年非坡耕地林地草地水域建设用地未利用地缓坡耕地陡坡耕地峭坡耕地非坡耕地1062.2668.09203.294.7251.770.480.080.050.03林地15.108397.51428.623.639.8011.3459.2377.4252.89草地82.80715.2614160.0418.4839.6412.51368.34494.97336.34水域3.482.9610.79126.061.870.274.551.510.661990年建设用地3.791.194.290.38101.930.013.941.340.45未利用地0.010.050.320.000.002.190.050.030.01缓坡耕地0.07252.92807.455.7750.701.682662.080.000.00陡坡耕地0.08299.001000.132.0918.171.830.002582.920.00峭坡耕地0.08196.76673.361.277.340.990.000.001537.743.1.2 坡耕地的空间变化特征 根据坡耕地提取的结果,按3类坡耕地的分布分别绘制延安市1990年与2018年的坡耕地空间分布图(图3)㊂1990年与2018年缓坡耕地主要集中在南部北洛河沿岸,陡坡耕地与峭坡耕地集中在北部丘陵沟壑区㊂北部丘陵沟壑区是黄土高原水土流失较为严重的区域,加之耕地轮荒耕种问题较为突出,导致这里也是1999年实施的退耕还林还草工程的重点退耕区域㊂经过10a 的改造,到2018年,北部丘陵沟壑区的坡耕地明显减少,减少区域分布在延河沿岸㊁清涧河 永坪川沿岸与西北部北洛河沿岸㊂与北部相比,由于东南部㊁西南部为土石山区,植被覆盖度较高,用地类型以林地和草地为主,坡耕地分布稀疏㊂19902018年,西部葫芦河沿岸坡耕地少量增加,主要的增加类型是陡坡耕地与峭坡耕地,为1990 2000年抛荒耕作的结果㊂图3 1990-2018年延安市坡耕地空间分布3.2 坡耕地时空变化的土壤侵蚀效应3.2.1 延安市土壤侵蚀强度的时空变化 运用R U -S L E 模型分别计算延安市1990年和2018年的土壤侵蚀模数,并根据水利部‘土壤侵蚀分类分级标准“(S L 190-2007),将延安市的土壤侵蚀模数划分为<1000t /(k m 2㊃a )(微度侵蚀),1000~2500t /(k m 2㊃a)(轻度侵蚀),2500~5000t /(k m 2㊃a )(中度侵蚀),5000~8000t /(k m 2㊃a )(强烈侵蚀),8000~15000t /(k m 2㊃a )(极强烈侵蚀)㊁>15000t /(k m 2㊃a)(剧烈侵蚀)共6个等级㊂计算结果表明,1990年延安市微度侵蚀的面积为18076.55k m 2,占延安市土地总面积的48.78%,而其余52.22%的土地都在遭受不同程度的水力侵蚀,21.11%遭受着强烈及以上等级的水力侵蚀,土壤侵蚀形势十分严峻;到2018年,微度侵蚀的土地面积上升到了26509.58k m 2,占延安市土地总面积的71.54%,强烈及以上等级侵蚀的土地6 水土保持研究 第29卷面积由7824.39k m2下降到了2042.48k m2,占比由21.11%下降到了5.51%,土壤侵蚀状况明显好转㊂基于R U S L E模型的计算结果,绘制1990 2018年延安市土壤侵蚀强度分布图(图4)㊂图41990-2018年延安市土壤侵蚀强度分布由图4可以看出,1990年土壤侵蚀强度呈现出北高南低的格局,强烈及以上侵蚀等级主要集中在北部黄土丘陵沟壑区以及南部北洛河沿岸,其中剧烈侵蚀主要集中在西北部北洛河沿岸,轻度㊁微度侵蚀区主要集中在西南㊁东南部的土石山区㊂2018年,总体土壤侵蚀强度显著下降,土壤侵蚀模数显著减少区分布在北部丘陵沟壑区㊁北洛河沿岸㊁西部延河㊁汾川河沿岸,强烈及以上强度侵蚀区仍集中在西北部北洛河沿岸㊂28a间整体土壤侵蚀强度大量降低是植被㊁降水㊁水土流失治理多因素综合作用的结果㊂为分析1990 2018年土壤侵蚀模数的时空动态变化特征,以土壤侵蚀模数的平均变化量为基础,生成1990 2018年平均土壤侵蚀模数变化量核密度分析图(图5)㊂核密度估计结果表明,1990 2018年延安市土壤侵蚀模数减少区主要集中在北部丘陵沟壑区以及南部北洛河沿岸,其中变化最剧烈的区域是西北部北洛河沿岸㊂1990年西北部土壤侵蚀虽然最严重,但经过28a的水土流失治理,土壤侵蚀状况已经得到极大的改善㊂土壤侵蚀模数增加区主要分布在西部葫芦河与北洛河之间的土石山区㊁西南土石山区以及延河与西川的交界地带,坡耕地增加以及城镇扩张导致的植被覆盖度下降是这些区域土壤侵蚀模数增加的主要原因㊂3.2.2坡耕地时空变化的土壤侵蚀效应分别统计1990 2018年3类坡耕地转出区㊁未变化区㊁转入区的平均土壤侵蚀模数的变化量,生成1990 2018年延安市坡耕地动态变化的土壤侵蚀模数变化表(表4)㊂图51990-2018年平均土壤侵蚀模数变化量核密度表41990-2018年延安市坡耕地动态变化的土壤侵蚀模数变化t/(k m2㊃a)坡耕地类型坡耕地转出区坡耕地未转移区转入坡耕地区缓坡耕地-1277.80-714.48-602.86陡坡耕地-4138.71-2536.94-542.36峭坡耕地-8692.44-5106.75-146.61由表4可知,1990 2018年延安市缓坡耕地㊁陡坡耕地㊁峭坡耕地的转出㊁未转移和转入区的平均土壤侵蚀模数变化量均为负值,表示坡耕地动态变化区的土壤侵蚀模数总体上减少㊂从平均侵蚀模数减少量的大小看,坡耕地转出和未转移区的土壤侵蚀效应符合峭坡耕地>陡坡耕地>缓坡耕地的基本规律㊂但在转入坡耕地区,平均侵蚀模数减少量缓坡耕地>7第3期王祯等:延安市坡耕地资源时空变化及其土壤侵蚀效应陡坡耕地>峭坡耕地,即在转入坡耕地的区域,坡耕地的坡度越大,平均土壤侵蚀模数减少量越少㊂1990 2018年,延安市耕地范围内植被覆盖度上升明显高于其他土地利用类型,这是造成土壤侵蚀模数总体减少的直接原因㊂1990 2018年,在各坡度等级上,延安市的植被覆盖度增加百分比随坡度增加而增大,导致坡耕地转出区与坡耕地未转移区的平均土壤侵蚀模数减少量随坡度增大而增大㊂以乡镇为统计单元,分别统计9类地区的平均土壤侵蚀变化量,得到图6㊂图6 1990-2018年延安市各类型区域平均土壤侵蚀模数变化图6显示,延安市不同区域的土壤侵蚀变化的剧烈程度符合峭坡耕地>陡坡耕地区>缓坡耕地区的基本规律,即随着耕地坡度的增大,土壤侵蚀变化量的绝对值也增大㊂空间异质性的角度来看,9类区域的土壤侵蚀量强烈减少区均呈现出左开口的 C 字形,空间异质性显著,9类区域土壤侵蚀量的空间分布格局与坡耕地变化和土壤侵蚀变化的空间分布格局具有相似性㊂3.2.3 坡耕地土壤侵蚀效应的影响因素 以各类区域范围内的植被覆盖度变化(负向指标)㊁降雨侵蚀力变化(正向指标)㊁水土保持措施因子变化(正向指标)作为解释变量,分别对坡耕地转出区㊁坡耕地未转移区㊁转入坡耕地区的土壤侵蚀量变化做地理加权回归分析,以探究各指标对各区域土壤侵蚀量空间分布的影响,分析结果见图7㊂8 水土保持研究 第29卷。
中国的土壤侵蚀状况分析
中国的土壤侵蚀状况分析中国的土壤侵蚀状况近年来备受关注。
土壤是农业生产的基础,而土壤侵蚀对农业生产和土地资源的可持续利用造成了严重威胁。
本文将分析中国土壤侵蚀的现状以及导致土壤侵蚀的原因,并讨论一些可能的解决方法。
在中国,土壤侵蚀主要集中在农业耕地和山地地区。
农业耕地是农民的生计来源,然而,由于长期的不合理耕作和过度利用,土壤的质量逐渐下降,产量也随之降低。
此外,山地地区的土壤侵蚀问题也十分突出。
山地因地势复杂,土壤更加脆弱,容易受到降雨和水流冲刷。
土壤侵蚀的主要原因之一是水土流失。
随着人口增长和经济发展,大量农地和山地被清理出来,即使在不能种植作物的悬崖峭壁上,人们也在农业生产中进行了扩张。
这些活动导致水土流失,从而削弱了土壤的保持能力。
尤其是在草地退化、开矿区和建设项目中,短期内土壤裸露面积急剧增加,尤其是在大风雨天气条件下,土壤被大量冲刷。
除了水土流失外,土壤侵蚀的另一个重要原因是农业耕地过度利用。
为了追求更高的农业产量,农民常常采取过度耕种、过度施肥和不合理的农作轮作等措施。
这些做法导致土壤肥力和结构的破坏,使土壤更加脆弱,容易受到侵蚀的影响。
土壤侵蚀对社会经济和生态环境产生了巨大影响。
首先,土壤侵蚀导致农田减产和土地退化,给农民的收入和生活带来了很大困扰。
其次,土壤侵蚀对水资源和生态系统产生了负面影响。
土壤中富含的养分和农药,随着水流冲走,污染了水源,使得水资源变得不可利用。
此外,土壤侵蚀还导致了土地的沙化和草原退化,威胁到生物多样性和生态环境的可持续保护。
为了解决土壤侵蚀问题,中国政府已经采取了一系列措施。
首先,加强土地保护,推广科学的土地利用方式。
这包括限制开发建设活动,加强农业生产过程中的环境保护意识,推广农业可持续发展的理念。
其次,加强水土保持工程建设,包括建设防风固沙工程,修复植被覆盖等措施。
此外,要加强土壤质量监测和评估,制定相关政策和标准,引导合理农业生产。
然而,要想解决土壤侵蚀问题,还面临一些挑战。
近10年土壤侵蚀与水土保持研究进展
近10年土壤侵蚀与水土保持研究进展本期期刊速读内容来自《土壤学报》杂志2020年6月的文章《近十年土壤侵蚀与水土保持研究进展与展望》,作者史志华,刘前进,张含玉,王玲,黄萱,方怒放,岳紫健。
史志华,男,博士,教授,主要从事土壤侵蚀与水土保持教学和研究工作。
摘要在当今生态文明背景下,土壤侵蚀与水土保持研究迎来了新的发展机遇和挑战。
本文首先采用文献计量学方法,定量分析了近10年来国内外土壤侵蚀与水土保持学科发展现状。
在此基础上,结合社会需求的变化,阐明了学科发展需求与存在问题。
最后,提出了本学科研究的重点领域与方向:水文过程与侵蚀产沙机理,土壤侵蚀过程及其定量模拟,全球变化下土壤侵蚀演变及其灾变机理,社会经济系统—水土流失的互馈过程,以生态功能提升为主的土壤侵蚀防治,以及土壤侵蚀研究新技术与新方法等。
正文土壤侵蚀是土壤及其母质在外营力作用下,被破坏、分离、搬运和沉积的过程;水土保持指对外营力造成的土壤侵蚀所采取的预防和治理措施,以保护水土资源、维持土地生产力,并建立良好生态环境的综合性科学技术。
土壤侵蚀与水土保持学科以土壤侵蚀过程为研究对象,揭示其发生发展规律,提出水土保持措施及相关对策。
随着认识的深入和社会需求的变化,本学科从对土壤侵蚀现象与影响因子的描述,拓展到对土壤侵蚀过程、预报模型、水保措施防蚀机理及其适应性的研究,并逐步延伸至面源污染、物质循环与全球变化等科学问题。
坡面是土壤侵蚀发生的基本单元,流域是水土保持的基本单元,因此,本学科目标是通过主控要素识别和关键过程剖析,揭示坡面和流域尺度上土壤侵蚀过程的发生发展规律并建立预报模型,阐明水土保持措施的防侵蚀机理与其适应性,提出适用于不同区域的水土保持范式,为土壤侵蚀评价与防治提供科学依据,服务于生态文明建设和绿色发展。
本文利用文献计量法,总结分析了坡面和流域尺度上土壤侵蚀与水土保持学科近10年研究的核心方向与热点,明确了我国取得的主要成就及国际地位,探讨了未来研究的重点领域与方向,为有针对性开展土壤侵蚀过程与机理研究、解决水土保持关键技术与瓶颈问题提供参考。
土壤侵蚀现状及发展
土壤侵蚀现状及发展土壤侵蚀是指在风化作用和水力作用下,土壤表层发生了一定程度的破坏和淋失,从而导致土地质量恶化的现象。
近年来,土壤侵蚀的状况越来越显著,给我们的生态环境和经济发展都带来了严重的影响。
本文将详细探讨中国土壤侵蚀现状及发展的趋势,以及保护土壤资源的重要性和措施。
一、土壤侵蚀现状中国是一个农业大国,土地面积居世界第三。
然而,由于人类活动和自然力量相互作用的结果,土壤侵蚀已经成为了中国土地利用和管理中最重要的问题之一。
根据中国科学院2020年发布的一份《中国土地利用变化基础数据库》报告,我国土地退化面积已达到1.8亿公顷,约占国土面积的18%。
其中土壤侵蚀是主要因素之一,其严重程度主要集中在黄土高原、长江中下游和南方山区等地区。
在土壤侵蚀的过程中,水土流失是主要形式。
长期以来,中国一直保持着大规模的农业生产,对土地的耕作造成了很大的冲击。
由于农业生产的需求,农民不断开垦丘陵、山地以及黄土高原等不适宜耕种的地区,长期耕作加上降雨和台风等特殊天气,导致土壤表层破坏、流失,进而形成小沟谷、沟壑或冲沟。
二、土壤侵蚀趋势随着人口的不断增加和经济水平的提高,土地资源的开发和利用程度也在逐年加深。
为了获得更高的收益和生产能力,很多农民采用了不合理的农业生产方式,如大量施用化肥、农药、机械化作业等,不仅增加了耕地的利用强度,还破坏了原有的土壤营养平衡,导致了土壤侵蚀的发生。
同时,在城市化进程中,也会涉及到土地的大规模开发和改造。
由于城市过程中需要大量建设房屋、道路和市政设施等,往往需要大量耕地来作为用地面积,这些对于自然生态系统来说都是一种破坏,随着建设的不断深入,也会引发土壤侵蚀的问题。
三、保护土壤资源的重要性土地资源是人类理解和控制自然的基础,是维持人类社会生存和发展的重要资源。
土壤是农业生产的根本基础,是农民丰收的基础;是城市的重要建设物质基础,是市民居住的基础之一。
土地的政策合理利用和保护是维护国家经济和社会发展的根本之策。
土壤侵蚀危害及其防治措施研究现状
摘
要 : 国是 土壤侵蚀 最严重的 国家之一 , 我 土壤侵蚀严 重影响 了工农业的正 常发展 , 造成 土壤 肥力下 降、 致使 生态环 境恶
化、 破坏 了水利交通工程设施。从水文气候、 土壤 因子 , 地形指标和植被 等方面分别阐述 了土壤侵 蚀 因子的研 究现状 , 并从
植 物 措 施 、 程措 施 和 水 土 保 持 耕 作 措 施 3个 方 面 总 结 了 国 内外 水 土 流 失 的 防 治 方 法 。 工
1 土壤 侵蚀 危 害
11 破 坏 土 地 资 源 .
Байду номын сангаас
目前 , 土壤侵蚀 现象遍布全 国 , 土壤侵蚀 面积 占国土 面积
的 5 .%。 土壤 侵 蚀 正 在 严 重 地 破 坏 我 国 的 土 壤 和 土 地 资 源 , 1 2
河湖库 , 为水体富营养化提供物质基础 。 据研究 , 土壤侵蚀所引 起 的水 资 源 污 染 已经 成 为 我 国氮 、 、 污 染 的主 要 来 源 。 壤 磷 钾 土
壤侵 蚀带走的 N、 、 P K约 4 4 0万 t接近 于全国 1 0 , 年化肥生产 的总量[ 从 而造成 土壤瘠 薄 , 8 1 , 基础肥力低 , 有效养分缺乏 , 农作 物产量低 。
15 污 染水 资 源 环境 . 侵 蚀 土 壤 携 带 了 大 量 养 分 、 金 属 和 化 肥 、 药 等 进 入 江 重 农
宁 夏 农 林 科 技 。NnxaJunlo gi n oe. e. eh 0 ,5 ( 1 :1 7 ,7 igi o ra fA r .ad F rs S i e .2 1 &T 1 2 0 )7 - 2 7
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土壤侵蚀危害及其防治措施研究现状
《黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征研究》范文
《黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征研究》篇一一、引言黑土区作为我国重要的农业生产基地,其土壤资源的保护与利用对于农业可持续发展具有重要意义。
然而,由于长期以来的不科学耕作方式,黑土区坡耕地土壤侵蚀问题日益严重,导致土地退化、农田生产力下降,甚至引发水土流失等环境问题。
因此,对黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征进行研究,对于指导农业生产、保护土壤资源、实现农业可持续发展具有重要意义。
二、研究区域与方法1. 研究区域本研究选取黑土区典型地区作为研究对象,该地区具有典型的坡耕地垄作耕作方式。
2. 研究方法(1)野外调查:通过实地考察,了解研究区土壤类型、地形地貌、气候条件等基本情况。
(2)实验室分析:对采集的土壤样品进行室内分析,测定土壤理化性质、颗粒组成等指标。
(3)遥感与地理信息系统:利用遥感技术和地理信息系统对研究区进行空间分析,获取坡面土壤侵蚀情况。
(4)数学模型模拟:运用侵蚀模型对坡面土壤侵蚀过程进行模拟,分析侵蚀特征。
三、黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征1. 土壤侵蚀类型与过程黑土区坡耕地垄作耕作方式下,土壤侵蚀主要分为水力侵蚀和风力侵蚀两种类型。
其中,水力侵蚀是主要侵蚀方式,包括雨滴击溅侵蚀、径流侵蚀等过程。
风力侵蚀则主要在干旱季节发生,对土壤造成风蚀损失。
2. 土壤侵蚀强度与分布通过对研究区进行实地调查和遥感解译,发现黑土区坡耕地土壤侵蚀强度较大,且存在明显的空间分布差异。
坡度较陡、植被覆盖度较低的区域土壤侵蚀较为严重。
此外,不同耕作措施对土壤侵蚀强度和分布也有一定影响。
3. 土壤侵蚀影响因素影响黑土区坡面土壤侵蚀的因素主要包括地形地貌、气候条件、土壤性质、耕作措施等。
其中,地形地貌和气候条件是自然因素,难以人为干预;而土壤性质和耕作措施则是人为因素,可以通过科学合理的耕作措施进行调控。
四、科学合理的耕作措施建议针对黑土区坡耕地土壤侵蚀问题,提出以下科学合理的耕作措施建议:1. 合理规划农田布局,避免过度开垦和过度放牧,保护植被覆盖。
陕北坡耕地现状分析及其利用对策
陕北坡耕地现状分析及其利用对策随着我国经济的发展,环境保护越来越受到人们的关注。
而地处黄土高原的陕北地区自然环境差、水土流失严重,人民的生活质量不高。
本文就陕北地区的坡耕地的现状进行分析并给出坡耕地利用的方法。
标签:陕北地区坡耕地坡耕地梯田化退耕还林退耕种草所谓坡耕地是指具有不同倾斜程度的农耕田,是水土流失的主要来源地。
它是森林群落体系统在强烈的人为干扰作用下极端退化的结果。
坡耕地有以下三个特点。
其一,坡耕地生态系统结构相对简单。
通常的森林生态系统都具有复杂的物种成分,而坡耕地作为一类特殊的人工生态系统,物种组成简单,通常只有1种~2种栽培作物和一些杂草。
空间结构简单,坡耕地生态系统缺乏立体结构和层次性。
其二,坡耕地土壤退化严重。
坡耕地的退化主要表现为土壤退化。
而坡耕地由于地形因素、耕作方式导致严重的水土流失,使得土壤结构退化和肥力降低。
其三,坡耕地系统结构和功能衰退。
由于系统结构的改变,从而造成系统中的物质循环和能量流动等功能相应的改变。
使得系统自我调节能力下降。
陕西省大于25°的坡耕地面积111.7万公顷,占全省耕地总面积的21.8%。
其中陕北、陕南地区25°以上坡耕地占到全省坡耕地的88%以上。
陕北地区总土地面积8.05万平方公里,占陕西省总面积的39.1%。
陕北黄土丘陵区耕地面积170.8万平方公里,占土地总面积的38%,其中坡耕地面积145.78万平方公里,占总耕地面积的86%。
陕北耕地的类型主要包括平地和平坡地(地面坡度为3°~7°),缓坡地(地面坡度为7°~15°),斜坡地(地面坡度为15°~25°),以及陡坡地(地面坡度超过25°)。
陕北黄土丘陵区的水土流失问题十分严重,千沟万壑已经成为黄土高原的代名词。
坡耕地的水土流失,不仅造成河流、水库淤积,更重要的是,地表肥沃土地的流失将导致农业减产,从而给广大农民的生存带来巨大困难,严重制约着国民经济和农业生产的发展。
坡耕地治理工作总结
坡耕地治理工作总结
坡耕地是我国重要的农业资源,但由于地势起伏、土壤侵蚀等因素,使得坡耕
地的利用面临着诸多困难。
为了有效地保护和利用坡耕地资源,我国进行了大量的治理工作。
在这篇文章中,我们将对坡耕地治理工作进行总结,探讨其现状和未来发展方向。
首先,坡耕地治理工作已经取得了显著的成绩。
通过实施梯田工程、植树造林、水土保持工程等措施,大量的坡耕地得到了有效的治理和保护。
这些措施不仅有效地减少了土壤侵蚀,提高了土地的利用率,还改善了农民的生产条件,促进了农业生产的可持续发展。
其次,坡耕地治理工作还存在一些问题和挑战。
一方面,部分地区的坡耕地治
理工作还存在不足,土地侵蚀严重,农民生产条件差,需要进一步加大治理力度。
另一方面,随着城市化进程的加快,一些坡耕地被用于城市建设,导致土地资源的减少,需要加强土地保护和合理利用。
最后,我们需要进一步完善坡耕地治理工作的政策和措施。
要加大对坡耕地治
理工作的投入,加强科技创新,提高治理工作的技术水平和效果。
同时,要加强对农民的宣传和教育,提高他们的环保意识,推动农业生产的绿色发展。
总的来说,坡耕地治理工作是一项长期而艰巨的任务,需要政府、农民和社会
各界的共同努力。
只有通过不懈的努力,才能有效地保护和利用我国宝贵的坡耕地资源,促进农业的可持续发展。
贵州不同碳酸盐岩坡耕地土壤侵蚀特征研究
4 2・
中国水土保持 S WC C 2 0 1 3年第 9期
贵 州 不 同碳 酸 盐 岩 坡 耕 地 土 壤 侵 蚀 特 征 研 究
张旭 贤 , 高华端 , 孙利军 , 潘平 晓 , 蒲浪超。
( 1 . 贵 州大 学 林 学 院 , 贵州 贵阳 5 5 0 0 2 5 ; 2 . 贵 州省公 益林 管理 中心 , 贵州 贵阳 5 5 0 0 0 1 ;
( 2 ) 风 蚀 和沙埋 是造 成 草原 沙 化 及 沙化 面积 扩 张
的两 种最 重要作 用 , 且 这 两种 作 用 的发 生 都 具 有 明显
的季节 性 特征 , 主要 发 生 在春 季 的 4 _ 5月 。 因此 , 春 季要 严格 控制 在草 场上 破坏 植被 和扰 动土壤 的活动 。
3 . 仁 怀市水 利局 , 贵州 仁怀 5 6 4 5 0 0 )
[ 关键词 ]喀斯特地 区; 坡耕地 ; 土壤侵蚀 ; 抗 冲抗 蚀性 ; K值 ; 贵州 [ 摘 要]采用野外调查与 室内试验相结合的方法 , 通过样品分析、 崩 解试验及模拟 冲刷 试验 , 研 究了贵 州典 型喀斯特地 区 4种碳酸盐岩发育形成坡耕地土壤的侵蚀特征 。结果表 明: 不 同碳 酸盐岩 对土壤 冲刷模 数与 可蚀 性 值产 生极显著 的影响 , 而对土壤 紧实度及崩解速率影响不显著 ; 4种碳酸 盐岩发育坡耕 地土壤 的可蚀 性 K值 表现 为泥灰岩 ( 0 . 3 0 4 )> 泥质 白云岩 ( 0 . 2 9 9 )>纯灰岩( 0 . 2 8 3 )>纯 白云岩( 0 . 2 7 2 ) , 而冲刷模数 的 变化 规律 与之 相反 。碳 酸 盐岩 发育 土壤 具有 较 高的黏聚 力, 土壤 抗冲抗蚀性较强 , 土壤 可蚀性低 , 可蚀性 值 在 O . 2 5~0 . 3 0之 间。碳 酸盐岩地 区土层 较浅 薄, 平 均 厚度仅 3 5 c m左右 , 其土壤侵蚀特征 总体上表现 为低 流失、 高危 险 , 应 引起足 够的重视 。在喀斯 特地 区开展水 土流 失治 理、 编制水土保持规划 时应充分考虑岩性差异的影响 。
《2024年黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征研究》范文
《黑土区垄作坡耕地坡面土壤侵蚀特征研究》篇一一、引言中国作为农业大国,拥有大量的农田土地,然而由于频繁的土地利用活动和气候影响,土壤侵蚀成为了农业土地质量的主要问题之一。
黑土区作为我国重要的农业生产基地,其土壤侵蚀问题尤为突出。
其中,垄作坡耕地是黑土区主要的土地利用方式之一,其坡面土壤侵蚀特征的研究对于保护黑土资源、提高农业生产效益具有重要意义。
本文旨在研究黑土区垄作坡耕地的坡面土壤侵蚀特征,为该区域的土壤保护和农业可持续发展提供科学依据。
二、研究区域与方法1. 研究区域本研究选取了黑土区典型的坡耕地为研究对象,该区域地势陡峭,水土流失严重,具有典型的农业耕作特点。
2. 研究方法(1)野外调查与样地设置:通过实地调查,了解当地土地利用状况、气候条件、地形地貌等信息。
在典型坡耕地上设置样地,进行土壤侵蚀观测和样品采集。
(2)土壤侵蚀观测:采用径流小区法进行土壤侵蚀观测,记录不同降雨强度、不同坡度、不同耕作方式下的土壤侵蚀情况。
(3)样品采集与分析:采集不同样地的土壤样品,进行土壤理化性质分析,包括土壤颗粒组成、有机质含量、土壤结构等。
三、黑土区垄作坡耕地的坡面土壤侵蚀特征1. 土壤侵蚀的空间分布特征通过对不同样地的土壤侵蚀观测数据进行分析,发现黑土区垄作坡耕地的土壤侵蚀主要发生在坡面中上部,且随着坡度的增加,土壤侵蚀量呈递增趋势。
在相同坡度下,不同耕作方式的土壤侵蚀量也存在差异,其中传统耕作方式的土壤侵蚀量较大。
2. 土壤侵蚀的时间变化特征降雨是导致土壤侵蚀的主要外力因素之一。
通过对不同降雨强度下的土壤侵蚀观测数据进行分析,发现随着降雨强度的增加,土壤侵蚀量呈显著增加趋势。
同时,在同一次降雨过程中,土壤侵蚀量也随着时间的推移而增加。
3. 土壤理化性质与土壤侵蚀的关系通过对不同样地土壤理化性质的分析,发现土壤颗粒组成、有机质含量、土壤结构等均与土壤侵蚀密切相关。
其中,土壤颗粒组成是影响土壤抗蚀性的重要因素之一,而有机质含量和土壤结构则对土壤的保水保肥能力具有重要影响。
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第15卷第3期2001年9月水土保持学报Journal of So il and W ater Conservati onV o l.15N o.3Sep.,2001 坡耕地土壤侵蚀研究进展①傅 涛,倪九派,魏朝富,谢德体(西南农业大学资源与环境学院,重庆400716)摘要:论述了坡耕地土壤侵蚀的机理、研究方法及防治措施,分析了坡耕地泥沙、径流、养分流失的特征及影响因素,认为坡耕地是水土流失的主要来源,在整个生态环境建设中具有重要地位。
目前国内外研究多偏重于坡面水土流失特征的描述和控制坡面水土流失、提高土壤肥力的效果等,研究方法以定性和统计分析为主,在坡耕地水土流失机理、养分流失所造成的面源污染、坡面流失定量预测模型以及控制措施与坡面的相互作用等方面还需作更深入的研究。
关键词:坡耕地; 土壤侵蚀机理; 防治措施中图分类号:S157.1;S157.2 文献标识码:A 文章编号:100922242(2001)0320123206Recen t D evelopm en t of Slop i ng F ield ErosionFU T ao,N I J iu2pai,W E I Chao2fu,X IE D e2ti(Colleg e of R esou rces and E nv ironm ent,S ou thw est A g ricu ltu ral U niversity,Chong qing400716)Abstract:T he p rogresses of slop ing field ero si on,study m ethods and of p reven tive m easu res are summ a2 rized.T he m echan is m and affect facto rs of sedi m en t,runoff and nu trien t lo ss on the slop eland su rface are an2 alyzed resp ectively.T he slop ing fields w ere the m ain sou rce of sedi m en t,runoff and nu trien t lo ss.M o st of the research w o rk s focu sed on the p reven ti on so il and w ater lo ss on the slopeland su rface and i m p rovem en t of so il fertility.M o st of the study m ethods w ere qualitative and statistics analysis.How ever,studies on the m echan is m of so il and w ater lo ss and nu trien t lo ss,the m odel of quan titative analysis w ere scarce yet,the fu rther studies shou ld pay m o re atten ti on to the p rocesses of runoff and sedi m en t yield,so as to study the m echan is m of slop e ero si on and bu ild the p rocess2based m odel of w ater ero si on p redicti on.Key words:slop ing field; m echan is m of so il ero si on; m easu res of p reven ti on and cu re坡面侵蚀过程包括降雨溅击和径流冲刷引起的土壤分离、泥沙输移和沉积3大过程,研究和分析这些过程发生、发展的水力、土壤、地形条件以及各过程间相互转化、相互影响的机理,是建立土壤侵蚀物理模型的前提。
我国在该领域的研究较少,同时我国山丘面积占总面积2 3,坡耕地在我国耕地面积中占有很大比例,陡坡农耕地是重要的农业资源。
近年来,坡耕地水土流失受到越来越多学者的关注。
大量资料表明,一方面坡耕地是大量江河泥沙的主要来源;另一方面,坡耕地严重的水土流失使山区丘陵土层变薄,养分流失,保水能力变差,使大多数坡耕地生产力低下,严重阻碍山地丘陵区农业可持续发展,使广大山区农民无法脱贫致富,更造成恶性循环,加速坡耕地的水土流失。
因此,根据我国实际情况,开展坡耕地土壤侵蚀分离、输移和沉积过程及其关系的研究,对于建立具有我国特色的土壤侵蚀模型,进而指导水土保持生产实践具有十分重要的理论和生产意义。
目前对坡耕地土壤侵蚀研究大多集中在3个方面,一是对坡耕地土壤侵蚀的方法研究,包括实验研究方法和土壤侵蚀评估方法,二是对坡耕地土壤侵蚀机理的研究,三是对减轻坡耕地土壤侵蚀措施的研究及评价。
1 研究方法1.1 试验研究方法常见的研究方法可分为室外和室内两大类[1],室外方法通常是选择比较规则、具有代表性的坡面,在坡面上根据研究目的需要,建立相应的观测小区。
小区的宽度多在1~5m之间,基本要求是小区能够完整地反映地形地貌特征,小区的长度也与试验目的密切相关,有的长3~5m,有的则长达10m以上。
试验时多采用模拟降雨结合放水冲刷,或者在自然降雨条件下观测。
试验时测定径流量和泥沙量,同时采集径流样和泥沙样,用于①收稿日期:2001204209 3重庆市科委资助项目“三峡库区坡耕地水土流失机理及预测评价建模”(编号410586)作者简介:傅涛,男,生于1972年,博士生。
主要从事水土保持与土地资源等方面的研究工作,发表论文11篇。
421水土保持学报第15卷各种试验目的的分析。
由于野外观测实验主要取决于天然降雨情况,特别是在一些少雨地区,每年产生径流的次数有限,使径流小区观测实验工作受到很大限制,数据积累很慢,远远不能满足需要,因此,必须采用室内模拟降雨装置。
室内模拟降雨装置系统主要功能是对室内有控条件下二维坡面降雨过程中的产流规律、土壤水分运动规律、土壤溶质迁移及其相互作用进行模拟试验,研究各因子的内在机理,它是利用水文、土壤物理和电化学的方法对自然现象的变化过程进行观测预报。
常见实验装置系统由降雨系统、实验土槽装置、坡度调节系统、土壤水分测量系统、径流量测定系统、泥沙含量或径流溶液采样装置、坡面土壤溶质在线测量系统7个部分组成[2]。
在室内和室外实验中一些新技术和新方法的应用,大大提高了坡面土壤侵蚀的研究精度和深度。
如全沙含量在线监测,是根据置换称重法的原理,通过特殊设计的传感器与微机数据采集处理系统相结合的测量方法,具有测量范围宽,适应流量下限低,测量精度不受泥沙粒度的影响,并且具有自动按时间顺序记录含沙量变化全过程的特点。
其它新技术如康绍忠[3]利用时域反射仪和中子仪进行了积水入渗条件下土壤水分动态变化的观测。
于东升等[4]利用Guelph入渗仪研究了我国南方低丘不同土地利用方式下富铁土的土壤渗透性。
此外,核示踪技术作为一种新技术、新方法应用于土壤侵蚀研究,使土壤侵蚀研究进入了一个新的阶段,并且使精确地监测泥沙来源成为可能,近年来发展较快的有137C s和210Pb示踪法、稀土元素定位土芯Eu示踪法等方法[5]。
1.2 土壤侵蚀评估方法土壤侵蚀评价模型的研究可以说是随着对土壤侵蚀过程的深入研究和了解而不断发展的,现已实现了由估算单一坡面(地块)的土壤侵蚀模型,向估算流域内的土壤侵蚀和沉积模型,再向区域乃至国家范围内的水土流失估算模型转移,以及由经验型模型向分析型、确定型模型的转移,从统计模型向描述过程的物理模型的转移。
统计模型是基于侵蚀过程的重要因子统计分析,一般不考虑侵蚀过程,只产生大概可能的结果;而物理模型用数学物理关系描述侵蚀过程,在理论上较之统计模型更为精确。
按评价目的不同土壤侵蚀模型又可分为土壤侵蚀评价模型和水土保持效益评价模型。
土壤侵蚀统计模型可以说是时间分布模型系统,它可以进行年土壤侵蚀量计算,也可以用次暴雨土壤侵蚀量模型逐场进行降雨计算,然后把全年各场降雨的土壤侵蚀量累加起来,得到年土壤侵蚀量,这种方法不仅考虑大暴雨,也考虑中小降雨。
通用土壤流失方程式U SL E是最具代表性的土壤侵蚀评价统计模型,我国学者分别提出了其在不同地区的应用参数,用以计算坡面和流域的年土壤侵蚀量和次降雨土壤侵蚀量。
土壤侵蚀统计模型可以描述一次降雨过程的土壤侵蚀量,但不能描述一次降雨过程中任一时刻的土壤侵蚀量,也不能称为过程模型。
而土壤侵蚀评价物理模型则可以描述土壤侵蚀时间和空间尺度上的流失状况,因此目前多采用物理模型进行土壤侵蚀评价。
物理模型又可分为集总型参数模型和分布型参数模型,它们的区别在于对侵蚀过程的不同描述。
集总型参数模型是描述流域的总体或平均行为,试图通过计算整个流域的有效值来评价空间变化参数的影响,常见的方法是面积加权平均,模型的构造者试图把所有的空间非一致性影响集总或浓缩进数学上的等面积点的系数值。
而分布型参数模型反映的是土壤侵蚀的时空变化过程,能兼容小区实验研究出的关系,并试图把参数变化的流域(区域)分布数据和计算算法进行合并以评价这种在模拟行为上的分布影响。
近些年来,随着地理信息系统的引入和现代计算机内存、速度的不断提高,分布型参数模型也变得更具有实用性。
目前比较有代表性的物理模型有CR EAM S(农业耕作制度下化学径流和侵蚀评价模型,Kn isel,1980),AN S W ER S(流域环境非点源响应模型,B easley et al,1980),AN GPS(农业径流非点源泥沙模型Young et al,1989), K I N ERO S(动力侵蚀模型,1981),EU RO SE M(欧洲土壤侵蚀模型,1994),W EPP(水力侵蚀预报模型,1991~1994)等等。
上述物理模型代表了目前土壤侵蚀定量评价的研究方向,比统计模型功能强大得多,特别是能连续模拟土壤侵蚀过程,其中W EPP将逐渐取代通用土壤流失方程式U SL E。
但这些模型也存在一些共同问题,首先对侵蚀过程的描述有待改进,应在实验研究和统计分析的基础上,利用理论分析和试验方法,研究土壤侵蚀的过程,以土壤的内在理论性质为指标,用数学方法进行定量描述,以增加模型的通用性。
其次,模型的空间分析能力有限。
模型的目的是对水土保持和管理提供支持,所以必须在流域尺度上而不仅仅在坡面尺度上研究和分析土壤侵蚀、水文过程及其空间变异。