金沙江干热河谷坡面水土流失规律研究

摘要

应用天然降雨观测、标准径流小区观测、微型小区观测和不同土地利用方式土壤抗蚀力测定、不同土地利用现状土壤表层土壤颗粒径级分析等方法，对金沙江干热河谷地区典型地段元谋县坡面水土流失规律进行了初步的研究，结果如下： (1)通过野外天然降雨观测，得出该地区自然降雨特征为：虽然雨季在4月开始，到10月份结束，降雨却主要集中在6月到10月份。连续观测的3年中，降雨主要是小雨、中雨，大雨和暴雨出现的频率很小。 (2)采用剔除分析方法，得出元谋干热河谷坡面侵蚀性降雨临界标准是8.8mm，平均雨强标准为0.02mm/min，时段雨强标准I<,30>为1.6 mm/min。连续观测的3年中，总降雨侵蚀力为10310.8 J·m<'-2>·mm， 2006年的降雨侵蚀力最大，达到了3495.54J·m<'-2>·mm，3年平均降雨侵蚀力为3436.93 J·m<'-2>·mm。 (3) 通过对3年降雨和径流小区产流产沙观测及数据分析发现：采用∑E·I<,30>作为计算该地区的降雨侵蚀力比较符合实际，自然坡面产流的临界雨量为5.3 mm，产沙的临界雨量为7.5 mm；人工封禁坡面产流的临界雨量为6.7 mm，产沙的临界雨量为8.5 mm；水平台产生径流和泥沙的临界雨量均为10.0mm。自然坡面的侵蚀雨强标准I<,30>为1.5mm/min，人工封禁和水平台的侵蚀雨强标准I<,30>均为1.1mm/min。 (4) 连续观测3年内的降雨中，一共有59次发生水土流失，占全部降雨次数的39.3％。其中，5mm-10mm降雨共14次，占发生水土流失降雨总次数的23.7％，10mm-20mm降雨共20次，占发生水土流失降雨总次数的33.9％，20mm-30mm的降雨共12次，占发生水土流失降雨总次数的20.3％，30mm以上的降雨共7次，占发生水土流失降雨总次数的11.9％。人工封禁标准径流小区3年的产流量与流失量是自然坡面的53.7％和81.3％，处理后的水平台标准径流小区2年的产流量与流失量均是自然坡面的36.6％，人工封禁坡面和水平台坡面减流减沙效果显著。 (5) 通过对水平台坡面和自然坡面不同降雨类型坡面产流变化过程分析，得出该地区坡面的产流规律：处理后的水平台坡面单场降雨前损历时比自然坡面长，并且达到产流高峰的时间也比自然坡面长，两者坡面的产流都随降雨强度的增强而增大，但是，水平台增长趋势要比自然坡面要平稳。对径流小区3年的产流量、流失量应用多因子线形分析发现，无论是产流量，还是流失量，都与降雨量、6个不同时段雨强、平均雨强线形相关。但是，I<,10>与自然坡面产流量流失量相关性最好，与产流量的相关系数达0.740，与流失量的相关系数达0.669，而I<,15>均与人工封禁坡面和水平台坡面产流产沙相关性最好，与产流量的相关系数达分别达0.705和0.708，与流失量的相关系数达0.780和0.870。而应用单因子线形分析发现，径流量和侵蚀量均与6个不同时段雨强、降雨量呈幂函数关系。果木林地、草地与有林地的径流量和侵蚀量比较发现：草地>有林地>果木林地。三种土地利用方式的径流量和侵蚀量均与降雨量、30分钟雨强线形相关。 (6) 通过对农地2005年8场产流产沙降雨分析发现：25°坡面的径流量和侵蚀量均是最多的。并且，径流量流失量在不同降雨过程中随坡度变化趋势不一样，雨量小的降雨过程中，从5°到25°之间的坡度范围，增长比较平稳。但是在暴雨过程中，虽然径流量在5°到15°之间的坡度范围增长不快，但是在15°到25°之间的坡度范围，增长非常迅速。侵蚀量在5°到25°之间的坡度范围，增长亦很迅速。 (7) 对果木林地、有林地、草地、灌木林地和农地5种不同土地利用方式和自然坡面、水平台、水平沟3种不同处理坡面表层土壤抗蚀力进行研究，发现5种不同土地利用方式的表层土壤抗蚀力表现为：灌木林地>乔木林地>草地>果木林地>农地；3种不同处理坡面表层土壤抗蚀力表现为：水平沟>水平台>自然坡面，不同微地形坡向比较，水平沟底>水平坡面，水平间地>水平台地。 (8) 对果木林地、有林地、草地、灌木林地和农地5种不同土地利用方式土壤团聚体及其微团聚体的分形维数特征进行分析后发现，在0-5cm土壤表层中，团聚体含量表现为：灌木林地>农地>草地>有林地>果木林，而在5-30cm土壤层中，则是有林地>草地>农地>灌木林地>果木林地，在30-50cm土壤层中，又是有林地>农地>草地>果木林地>灌木林地。其中，分形维数与团聚体总量呈极显著负相关。而土壤0-5cm团聚体分形维数与土壤表层抗蚀力表现为：除农地外，其余4种地类的分形维数愈小，土壤抗蚀力愈大。土壤中的微团聚体及其分形维数也存在较大差异，在0-5cm土壤表层中，微团聚体含量表现为：果木林地>草地>有林地>农地>灌木林地。而在5-30cm土壤层中，果木林地>灌木林地>农地>草地>有林地。在30-50cm土壤层中，灌木林地>果木林地>农地>草地>有林地。其中，>0.005 mm粒级的微团聚体与分形维数表现为极显著正相关。土壤表层0-5cm的微团聚体的分形维数与土壤抗蚀力的之间的变化规律与团聚体变化规律相同。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1研究目的及其意义

1.2国内外研究概况

1.2.1不同降雨特征与坡面侵蚀之间关系的研究概况

1.2.2降雨侵蚀力研究概况

1.2.3土壤抗蚀性研究概况

1.3干热河谷的概念与成因

1.4本论文重点要解决的问题

2研究区的自然环境条件

2.1地形地貌

2.2气候特征

2.3植被特征

2.4土壤特征

2.5坡面特征

3技术路线及研究方法

3.1技术路线

3.2研究方法

3.2.1径流小区布设

3.2.2泥沙比重的测定

3.2.3降雨量的观测

3.2.4坡耕地及其不同土地利用方式微型集水小区的布设及其径流量侵蚀量的测 定

3.2.5不同土地利用现状及其不同整地土层土壤颗粒成分大小测定

3.2.6不同土地利用方式坡面土壤抗蚀力的测定

4研究结果分析

4.1降雨特性及降雨侵蚀力分析

4.1.1降雨特性

4.1.2侵蚀性雨量标准、平均雨强和时段雨强研究

4.1.3不同年份降雨侵蚀力分布特征

4.2坡面水土流失规律分析

4.2.1降雨侵蚀力与坡面径流量、土壤侵蚀总量之间的关系

4.2.2不同处理坡面产流产沙发生条件分析

4.2.3不同处理坡面水土流失降雨及其产流量、流失量统计分析

4.2.4坡面处理前后不同降雨类型坡面产流变化过程分析

4.2.5不同处理坡面产流量与侵蚀量的相关性分析

4.2.6不同处理坡面流失量模型和产流量模型建立

4.4不同土地利用方式坡面土壤侵蚀特征分析

4.4.1不同土地利用方式的径流量侵蚀量统计比较分析

4.4.2不同土地利用方式的径流量、侵蚀量与降水等因子的相关性分析

4.4.3不同土地利用方式的径流量与降雨量的关系

4.4.4不同土地利用方式的侵蚀量与降雨量、径流量的关系

4.5坡度对坡耕地坡面侵蚀的影响

4.5.1不同坡度的坡面径流量侵蚀量统计分析

4.5.2不同降雨条件下坡度与坡面径流关系

4.5.3不同降雨条件下坡度与坡面侵蚀关系

4.6不同坡面土壤抗蚀力分析

4.6.1不同处理坡面土壤抗蚀力分析

4.6.2不同土地利用方式坡面土壤抗蚀力分析

4.7土壤团聚体分形维数特征及与土壤抗蚀力关系分析

4.7.1土壤团聚体分形维数概述

4.7.2不同土地利用方式的土壤团聚体的变化

4.7.3不同土地利用方式土壤团聚体分形特征及其与表层土壤抗侵蚀力关系分 析

4.7.4不同土地利用方式的土壤微团聚体的变化

4.7.5不同土地利用方式的土壤微团聚体的分形特征及其与表层土壤抗侵蚀力关 系分析

5结论及其讨论

5.1结论

5.2讨论

参考文献

致谢

附录