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黄土塬区王东流域产流产沙过程研究

毛天旭  
【摘要】:黄土高原高塬沟壑区(黄土塬区)降水稀少且分布不均,加之不合理的土地利用方式,导致区域土壤侵蚀严重、植被退化、作物生产力波动。深入理解流域尺度水沙过程不仅是流域土壤侵蚀和水分循环研究的基础,也有助于作物产量的稳产。本文通过对黄土塬区王东流域塬面和沟道小区土壤水分、植被覆盖、侵蚀产沙的监测,结合室内土壤物理参数的测定,研究塬面和沟道不同植被覆盖下土壤水分动态变化的特征及塬面和沟道产流产沙能力,得出以下主要结论: (1)王东流域塬面土壤为壤质粘土,沟道则为砂质壤土。流域不同土地利用方式下容重、饱和含水量的变异程度属于弱变异,饱和导水率表现为中等甚至强变异性。vanGenuchten模型能够拟合沟道不同土地利用/植被覆盖下不同深度土壤的水分特征曲线,拟合精度较高。 (2)塬面不同土地利用方式对土壤水分的利用情况存在差异,沟道不同植被类型对土壤水分的消耗规律也存在明显差别。灰色关联分析方法能很好地反映长武塬区不同土层、不同月份、不同农地利用方式下土壤水分动态变化的趋势。从降水量与不同土层土壤水分的灰色关联系数可以看出,随土层深度的增加二者之间的关联度降低;从表层土壤水分与深层土壤水分的灰色关联系数可以看出,土壤表层的渗流作用会随土层深度的增加而减弱;不同月份土壤水分关联系数显示,5、6月份土壤水分的变化态势和4月份最为接近,7-9月份这种变化态势的关联度很低,到10月份时变化态势的关联度有显著提高。 (3)塬面小麦地径流系数和径流量高于玉米地和休闲地,坡长和坡度对其影响明显,小区坡长由50m变为20m时,径流系数增加3~7倍,坡度从0.5°增加到1°或3°,径流系数相应增加2~4倍。沟道里不同土地利用/植被覆盖下,径流量介于2.48~5.82m3ha~(-1)a~(-1),大小顺序表现为:侧柏>刺槐×沙棘>刺槐×侧柏>刺槐>油松×刺槐>油松>油松×沙棘>荒草地>沙棘;侵蚀模数介于0.27~1.18t km-2a~(-1),变化趋势与径流量基本一致;2008年到2011年,不同试验小区之间的保水效益表现为:草地>油松×沙棘>沙棘>刺槐×沙棘>刺槐>油松×刺槐。草地土壤储水量最高且相对稳定,沙棘和沙棘混交林具有良好的水土保持效益,说明退耕还林还草能有效地增加区域土壤水分。 (4)次降雨条件下不同土地利用/植被覆盖下的径流和侵蚀状况存在较大的差异。同一年度内,沟道的径流量明显高于塬面的径流量,但是产沙量和侵蚀模数受土地利用方式的不同表现得比较复杂。王东流域塬面和沟道最大径流量出现在雨季的中后期,最大侵蚀量出现在雨季初期。


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