稀土元素示踪红壤坡面细沟与细沟间侵蚀演化过程研究

摘要

我国南方红壤丘陵区,由于降雨时空分布极不均匀且土地资源的不合理开发利用,造成水土资源流失严重,程度仅次于黄土高原,是我国治理水土流失的重点区域之一。但红壤侵蚀机理的研究相对不足,这在一定程度上影响了治理效果。主要结论有:
　　1)坡度及降雨强度对径流量及侵蚀量的影响及各次降雨条件下侵蚀量及径流量随降雨历时变化规律
　　降雨强度不变的情况下,随着坡度增加,从10°到20°的过程中,径流量增加,从20°到30°的过程中,径流量减小;随着降雨强度的增加,同一坡度下径流量也相应增加。径流量在各降雨强度下均呈现增加的趋势,且中小降雨强度时波动较大,大降雨强度时波动较小。
　　在中小降雨强度下,随着坡度的增加,所产生的侵蚀量呈现先增加后减小的趋势,而在大降雨强度下,侵蚀量随坡度的增加而增加。在各次降雨中,侵蚀量均随降雨历时呈现先增加后减小的趋势。
　　2)稀土元素示踪技术影响因素及其对试验误差的影响及修正
　　淋溶试验结果表明稀土元素氧化物能够与红土土壤颗粒紧密吸附,几乎不会在垂直方向上发生迁移。各径级土壤颗粒对稀土元素氧化物吸附浓度并不一致,大径级土壤颗粒所吸附能力较差,而小径级土壤颗粒所吸附能力较强。
　　考虑各径级土壤颗粒对稀土元素氧化物吸附浓度不一致及侵蚀过程中细颗粒优先被侵蚀出来这两个因素,对试验数据进行修正,试验误差大幅度减小,从30％以上降为10%以下,已经能够达到令人满意的程度。
　　3)使用稀土元素示踪技术研究了各示踪区、坡面各部位及细沟与细沟间侵蚀量及贡献率
　　各示踪区侵蚀总量相差明显,对于细沟侵蚀三个区来说,La及Ho两区的侵蚀量在各次降雨条件均较小,Ce区的侵蚀量也比La及Ho两区的侵蚀量要大。对于细沟间侵蚀的三个区域来说, Yb区侵蚀最大,Tb区次之,Sm区最小。从贡献率来看,总体来说,Yb及Tb两区贡献值较大,一般在20%~60%之间,Sm区贡献值较为稳定,在5%左右,La及Ho区在各种条件下均较小,一般在3%以下,而Ce区较La及Ho两区贡献率略大,波动较大,尤其是在大降雨强度条件下是贡献值较大。
　　对于坡面各部位侵蚀量来说,坡面下部侵蚀量最多,中部次之,上部最小;从侵蚀贡献率来看,坡面下部贡献值为44%~73%,中部贡献值在24%~47%而上部贡献值为10%以下。这说明侵蚀主要发生在坡面中下部,上部侵蚀量及贡献值均较小。
　　细沟与细沟间侵蚀量,总的来说,本试验中细沟间侵蚀量远多于细沟侵蚀量,说明在本试验中以细沟间侵蚀为主,但在大降雨强度(120 mm/h)及大坡度(30°)时,细沟与细沟间侵蚀量相差不多。从贡献率来看,除了大降雨强度条件下,细沟贡献率相对较大外,其他各次细沟贡献率较小,基本在10%以下。
　　4)使用稀土元素示踪技术研究了各示踪区、坡面各部位及细沟与细沟间侵蚀量及贡献率随降雨历时变化规律
　　Sm区在各次降雨过程中侵蚀量及贡献率较为稳定。对于Yb及Tb两区,在Ce未发生侵蚀时,侵蚀量及贡献率一直远高于其他各区,而一旦Ce区开始发生侵蚀,则Ce区侵蚀量及贡献率将大幅度增加,最终超越上述两区。而La及Ho两区在各次降雨条件下侵蚀量及贡献率均较小。
　　在各坡度及降雨强度条件下,坡体上部侵蚀量及贡献率均较小,而坡体中下部侵蚀量除了在20°坡度中小降雨强度及30°坡度大降雨强度条件下,坡体下部侵蚀量及贡献率明显高于坡体中部外,其他各种条件小两个部位侵蚀量及贡献率相差不大,并未出现某一位置侵蚀量及贡献率占据绝对领先。
　　在各坡度下,中小降雨强度时以细沟间侵蚀为主。而在大降雨强度下,坡面均产生了不同程度的细沟侵蚀,开始产生细沟侵蚀后,细沟侵蚀量及贡献率均随降雨历时大幅度增加。

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选题的依据与意义

国内外文献资料综述

1 绪论

1.1 研究内容

1.2 拟采取的研究方法

1.3 研究方案与技术路线

1.4 技术路线

2 试验介绍

2.1 试验材料

2.2 试验仪器

2.3 室外人工降雨步骤

2.4 REE示踪技术影响因素试验

2.4 ICP-MS测定稀土元素含量试验

2.5稀土元素布设以及释放量估算

3 人工降雨下坡面水沙变化特征

3.1 坡面开始产流时间

3.2 坡度及降雨强度对径流量的影响

3.3 坡度及降雨强度对侵蚀量的影响

3.4 试验误差分析

3.5 实验数据修正

4 坡面侵蚀空间分布研究

4.1 不同部位侵蚀量及贡献率分析

4.2 次降雨下不同示踪区侵蚀量及贡

4.3 次降雨坡体不同部位侵蚀量及贡

4.4 次降雨下坡面细沟与细沟间侵蚀

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著