贵州典型喀斯特单元生态治理区水土流失机理研究

摘要

贵州喀斯特地区的水土流失足生态环境退化的一个重要因素，严重制约着该地区国民经济持续、稳定、健康发展。由于特殊的地质背景，贵州喀斯特生态环境脆弱，水土流失机理与中国其它区域存在一定的差异，加强对喀斯特山区水土流失机理的研究具有重要的现实意义。 本研究以贵州三个不同典型喀斯特地貌为单元，参照中科院南京土壤研究所土壤理化性质分析方法以及水利部水土流失因子调查方法，从2006年4月至2008年12月，对研究区内41个样方每年三次分别在4月、8月、12月共计9次野外取样和监测进行基础数据的收集，利用GIS、EXCEL、PHOTOSHOP、SPSS11.0等软件系统，对数据与图件进行分析处理。本研究从贵州毕节喀斯特高原山地、清镇喀斯特高原盆地和花江高原峡谷区的时空角度，研究喀斯特典型区水土流失机理及时空变化规律，为水土流失防治宏观决策的制定提供理论依据。研究取得以下几点认识： (1)造成水土流失的自然因素中，植被、地形、气候影响最大。从2006年到2008年，毕节鸭池示范区、清镇红枫湖示范区、贞丰—关岭花江示范区植被覆盖与土壤侵蚀模数比较来看，植被覆盖率增加幅度分别为31.84％、48.19％、9.01％，土壤侵蚀模数降低幅分别为22.53％、21.61％、31.25％，植被覆盖率与植被保土作用呈正相关，与水土流失呈负相关。三个示范区的平均坡度大小为毕节喀斯特高原山区(20.917°)＞花江喀斯特峡谷区(19.167°)＞清镇喀斯特高原盆地(15.947°)，与水土流失强度大小关系一致，说明地形对水土流失影响较大。气候制约水土流失强弱的大环境，降雨是水土流失的主控因素。研究区属亚热带季风气候，水热量条件较好，年降雨量850～1200mm，集中分布在4～10月，水土流失也集中在此时段发生，占全年80％以上。冬季12月份至第二年春季4月份的野外侵蚀线调查显示，水土流失很微弱。喀斯特地区的土壤侵蚀的强弱主要取决于降水量和降水强度。土壤侵蚀量与30分钟最大雨强在0.01水平上呈显著相关，相关系数为0.881，这表明30分钟最大雨强对水土流失的影响明显。 (2)地下水土流失受地质地貌、岩性、气候、水文、植被、土壤等因素相互影响、相互制约。由于岩石受构造应力作用而产生裂隙是水对碳酸盐岩作用的主要通道，加上强烈的喀斯特化过程，形成喀斯特地表、地下二元结构，在湿热气候条件下，有利于植被生长，植被能增强土壤结构稳定性和提高土壤的抗蚀、抗冲性，抑制地下水土流失的发生。土壤物理性质是影响水土流失的重要因子．地下洞穴土机械组成以＜0.001mm的含量最高，一般为41％～63％，而0.25～0.01mm的含量只为15％～45％，砂粒含量较低。说明地表土壤长期被侵蚀而显示出砂粒含量较高，土壤中细小颗粒被地表径流携带到地下沉积，使地下土的＜0.001mm的含量高。 (3)针对不同喀斯特地貌单元的土壤性质变化，选取土壤呼吸这一反映微生物活性的重要指标进行监测。不同植被类型下土壤的湿度和温度不同，土壤呼吸强度也不同。土壤空气的变化过程主要是氧的消耗和二氧化碳的积累。土壤通过排出二氧化碳，促进农作物的光合作用。植被覆盖率高的土壤呼吸强度较大，说明土壤呼吸强度与植被有相关性。因此，土壤呼吸强度是间接影响水土流失一个重要因子。研究区土壤呼吸强度变化规律表现为灌草丛＞水保林＞经果林＞坡耕地＞置荒地。 (4)土壤理化性质变化显著。示范区的土壤机械组成中，＞00．05mm砂粒含量均较大，平均值在40％左右，表现为贞丰-关岭花江示范区＞毕节鸭池示范区＞清镇红枫湖示范区，与三地水土流失强度一致，说明长期的水土流失，导致土壤细小颗粒被水冲走，而使土壤砂化。＜0.01mm土壤颗粒含量，一般在50％左右，说明研究区的土壤易于流失。＞0.25mm水稳性团粒总含量为毕节鸭池示范区＞清镇红枫湖示范区＞贞丰—关岭花江示范区。水稳性团粒结构破坏率大小关系是毕节鸭池示范区＞贞丰—关岭花江示范区＞清镇红枫湖示范区。土壤总孔隙度平均达50％，毛管孔隙度平均为33.10％，非毛管孔隙度平均为16.32％。非毛管孔隙度和饱和渗透率较小，易导致较强的地表径流。土壤饱和渗透率表现为土壤表层大于下层，易加大水土流失发生频度。土壤容重平均在1.04g/cm3左右，土壤容重与土壤流失量的相关系数为0.881。从2006年剑2008年有机质含量增加，增幅为3.53％。由此说明，在生态治理过程中，植被增长引起土壤性质的变化，从而影响土壤肥力。

目录

文摘

英文文摘

声明

1研究现状及选题依据

1.1喀斯特地区水土流失现状及研究进展

1.2选题依据及意义

1.3研究内容及创新之处

2研究方法与技术

2.1研究方法

2.2研究的技术路线

3研究区概况及其选择原则

3.1研究区选择原则

3.2各研究区概况

4毕节鸭池示范区水土流失机理研究

4.1地质背景分析

4.2地形地貌因素

4.3气侯因素

4.4土壤因子

4.5不同植被类型下的生态因子与水土流失的关系

5清镇红枫湖示范区水土流失机理研究

5.1地质背景分析

5.2地形地貌因素

5.3气侯因素

5.4土壤因子

5.5不同植被类型下的生态因子与水土流失的关系

6贞丰-关岭花江示范区水土流失机理研究

6.1地质背景分析

6.2地形地貌因素

6.3气侯因素

6.4土壤因子

6.5不同植被类型下的生态因子与水土流失的关系

7贵州典型喀斯特地貌单元水土流失机理分析比较

7.1地表水土流失机理分析比较

7.2喀斯特地下水土流失机理研究

7.3人类活动与水土流失

8结论与讨论

参考文献

致谢

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