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《山东农业大学》 2012年
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淮河流域黄泛区风水侵蚀格局及其驱动因子研究

王友胜  
【摘要】:本文淮河流域黄泛区为研究区域,采用ALOS、TM、MODIS、AMSR-E、IRS等多源遥感数据为主要数据源,以水土保持理论和地理信息理论为指导,采用遥感技术与野外调查验证的方法,对易蚀土壤分布范围、模型参数因子、风水侵蚀格局、风水侵蚀分区、风水侵蚀成因及驱动因子等进行了系统分析与评价,主要成果如下: 1.黄泛区易蚀土壤特征界定 根据风成沙物质可蚀性、土壤类型、土壤质地以及土壤粘结性,界定研究区易蚀土壤特征。特征如下:风成沙物质为0.075~0.40mm的易蚀颗粒;土壤类型为草甸风沙土、壤质灌淤潮土、砂质脱潮土、壤质潮土、氯化物盐化潮土、砂质潮土土属;土壤质地为松砂土、紧砂土、砂壤、轻壤或砂壤土、砂土及壤质砂土;土壤粘结性较弱。 2.模型参数因子 (1)风力侵蚀 风力侵蚀涉及风力因子、表土湿度因子、地表粗糙度因子、以及植被因子四大因子,最终通过风蚀模型进行风蚀模数的运算。 风力因子。主要包括起沙风速和大于起沙风速累积时间两大指标。根据野外实际调查和相似区域研究结果,确定研究区松砂土、紧砂土起沙风速5.5m/s,砂壤、轻壤起沙风速6.8m/s。大于起沙风速累积时间,从空间分布来看,研究区西部的郑州、开封、兰考附近和南部的永城附近累积时间较长,中部的单县、金乡累积时间较短。 表土湿度因子。研究区表层土壤湿度区域分异明显,呈现由东到西逐渐减小的现象。沿南四湖西侧的任城区、市中区、鱼台县等和永城南部湿度较高,中牟、新郑、开封等地湿度较低。 地表粗糙度因子。研究区西部的中牟、新郑、开封地表粗糙度较小,睢县、宁陵、曹县、郓城等地地表粗糙度较大。随着小麦等植被生长发育的进行,植被盖度逐渐增加,粗糙度不断增加。 植被盖度因子。从空间分布来看,南部区域的永城、夏邑、睢阳、柘城植被盖度整体较高,中牟、新郑、开封以及梁山、鄄城、郓城、金乡等区域植被盖度相对较低。从时间分布来看,冬春季节平均盖度较低。随着小麦返青期、拔节期的生长发育,植被盖度随之增大,南北部区域间的差异同时也逐渐变小。 风蚀模数。最大值2513t/km~2·a,最小值201t/km~2·a,平均值673t/km~2·a。风蚀分布较为集中,主要在岗坡洼明显的新政市、中牟县、郑州市、开封县、开封市辖区等区域和黄河南岸沿岸区的兰考县、东明县、鄄城县、郓城县等区域侵蚀模数较大。 (2)水力侵蚀 水力侵蚀涉及降雨侵蚀力因子、土壤可蚀性因子、地形因子、生物措施因子、工程措施因子、以及农业耕作措施因子六大因子,最终通过水蚀模型进行水蚀模数的运算。 降雨侵蚀力因子。降雨侵蚀力介于2250~5680MJ mm/hm~2·h·a之间,呈现沿黄河南岸由西北向东南逐渐增加的特点,峰值中心出现在河南省永城市。土壤可蚀性因子K介于0.225~0.465之间,盐化潮土亚类最高(0.465),潮褐土次之(0.434),草甸盐土亚类最小。研究区地形较为平坦,坡度较小,最大坡度31°,出现在山东嘉祥县境内的残丘上。水蚀模数最大值494t/km~2·a,最小值为0t/km~2·a。嘉祥县、梁山县的低山残丘水蚀模数值较大。 3.构建了黄泛区风力侵蚀分级指标体系 根据野外实际调查取样,结合黄泛区风力侵蚀发生、发展的特点和地貌特征、影像特征以及分布状况,通过分析不同因子与风力侵蚀的相互关系,在参考根据表征因子反馈法、数据标志分组法和自然断裂法等分组结果的基础上,按照侵蚀评价的主导因素、综合性、实用性、科学性、客观性原则,构建了以地貌、土壤、植被、影像特征等综合条件下的黄泛区风力侵蚀分级指标体系,并建立遥感解译标志。 4.查清了黄泛区风水侵蚀格局 (1)风力侵蚀 研究区共有风力侵蚀总面积8742.95km~2,占土地总面积的24.89%。其中:轻度侵蚀6341.86km~2,占侵蚀面积的72.54%;中度侵蚀1548.84km~2,占侵蚀面积的17.72%;强烈侵蚀852.24km~2,占侵蚀面积的9.75%。表明黄泛区风力侵蚀面积较大,侵蚀强度以轻度、中度侵蚀为主,局部有强烈侵蚀。风力侵蚀区域分异明显,主要发生在贾鲁河水系周边的新郑市、郑州市、中牟县,黄河沿岸的开封县、兰考县、东明县、郓城县,以及黄河故道周边的曹县、单县等区域。 研究区风力侵蚀的发生、发展是和一定的下垫面条件以及相应的气候条件密切相关的。下垫面(土壤、植被、微地貌等)是风力侵蚀发生的基质条件,气候特征(风速、风向等)提供了风水侵蚀发生的动力条件。草甸风沙土风力侵蚀强度较高,而经人类有计划耕作改造的潮土、褐土,随着人类的耕作、改造活动的进行,有机质等养分元素不断增加,土壤物理化学性能不断改善,抗蚀性能逐渐提高,风蚀强度在逐渐减弱。 (2)水力侵蚀 研究区共有水力侵蚀面积2.01km~2,占总土地面积的0.01%,全部为轻度侵蚀。表明研究区水力侵蚀面积较小、侵蚀程度较轻。水力侵蚀分布较为集中,主要集中在嘉祥县、梁山县等境内的低山残丘。 5.划分了黄泛区风水复合侵蚀分区 结合风力侵蚀等值线图和水力侵蚀等值线图,探讨了一直以来有关黄泛区风水复合侵蚀分区的疑问。在风水侵蚀等值线分区的基础上,根据侵蚀营力的组合关系、地貌形态、与地表物质组合关系,把淮河流域黄泛区划分为3个类型区:①以风蚀为主的侵蚀区;②以水蚀为主的侵蚀区;③风水复合侵蚀区。 其中:以风蚀为主的区域主要分布于岗坡洼等微地貌明显的新郑-中牟-开封片区;风水复合侵蚀区主要分布于开封-兰考-东明-鄄城-郓城黄河南岸沿岸片区和曹县-单县附近的黄河故道区;以水蚀为主的区域主要分布于南四湖湖西-豫东倾斜平原片区。 6.明确了黄泛区风水侵蚀成因及驱动因子 气候因素是风水侵蚀发生的大背景;黄河改道、冲淤、泛滥所携带的大量泥沙、引黄灌溉带来的泥沙淤积(沉沙池和引水灌渠清淤泥沙堆砌)等丰富的沙物质基础、易蚀性土壤、植被的季节性演替等下垫面状况提供了发生风水侵蚀的基础条件;人口的增长和对资源需求的增加,经济林发展、传统旱作农业方式、人类垦殖等生产活动的破坏和干扰,更进一步激化了风水侵蚀的发生发展。亦即黄泛区风水侵蚀的发生正是自然因素和人为因素的相互作用、相互激发的历史过程。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S157.1

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