北方土石山区草本植被对侵蚀过程粒径分选的影响

发布时间：2017-08-18 17:21

  本文关键词：北方土石山区草本植被对侵蚀过程粒径分选的影响

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【摘要】：北方土石山区土壤厚度薄而砾石较多,加上降雨集中的气候特点,水土流失十分严重,严重限制农林业生产并导致生态环境不断恶化,而种植草本植物,进而形成草本植被过滤带,可以有效改善土壤物化性质与生态环境,大大减少水土流失：研究草本植被对溅蚀、片蚀、细沟侵蚀过程粒径分选性的影响,可以加深对土壤侵蚀过程的了解,对于建立土壤侵蚀预报模型、了解植被对侵蚀过程的影响机理、布设植被措施等都具有重要的理论与现实意义。本文通过在北京市鹫峰的北京林业大学人工模拟降雨实验大厅进行室内试验研究,选择狼尾草(Pennisetum alopecuroides L.)、黑麦草(Lolium perenne L.)、羊茅(Festuca ovina L.)等草种种植在不同植被覆盖度的圆柱玻璃容器中研究草本植被对溅蚀过程粒径分选的影响；在北京市延庆县水土保持科技示范园,选择紫花苜蓿(M.sativa L.)布设成不同植株密度的径流小区研究草本植被对片蚀、细沟侵蚀过程粒径分选的影响。得出主要结论如下：(1)溅蚀颗粒中黏粒、细粉粒、粗粉粒、细砂、粗砂各组分颗粒均与降雨强度、植被覆盖度及溅蚀总量具有显著的相关性,并且草本植被对表土溅蚀过程粒径分选性的影响主要是通过吸收降雨动能、抑制土壤结皮发展来实现的。(2)黏粒、细粉粒、粗粉粒组分颗粒是溅蚀颗粒的主要组成部分并随植被覆盖度的增加而增加。同时,细砂、粗砂组分颗粒的质量百分比与植被覆盖度呈负相关,而与降雨强度及溅蚀总量呈正相关。(3)黏粒、细粉组分颗粒的质量百分比在近溅蚀距离(0-12.5cm)时随距离增加减少,而后随距离增加而增加：粗粉、细砂组分颗粒的质量百分比在近溅蚀距离(粗粉粒：0-17.5cm；细砂粒：0-12.5cm)时随距离增加而增加,而后随距离增加而减少；粗砂颗粒的质量百分比随溅蚀距离增加而减少。(4)在试验条件下,苜蓿草地侵蚀泥沙中细粉粒组分含量最多,其次是粗粉和细砂组分含量,而粗砂和黏粒组分含量最少。流量一定,随着植株密度的增加,各粒径组分百分比及平均重量粒径MWD (mean weight diameter)随冲刷时间的波动性增加,在侵蚀泥沙中细颗粒组分富集比ER相应增加,而粗颗粒组分富集比ER有所减少。植株密度一定,随着流量增加,各粒径组分百分比及MWD随时间的波动性减小,侵蚀泥沙中细颗粒组分富集比ER相应增加,而粗颗粒组分富集比ER(enrichment ratio)增加,细颗粒组分富集比基本大于1,而粗颗粒组分富集比基本小于1。MWD与细颗粒含量呈负相关关系,与粗颗粒含量呈正相关。(5)细沟阶段侵蚀泥沙MMWD明显大于片蚀阶段,而粒径分选过程的波动性较小。(6)草本植被对表土片蚀、细沟侵蚀过程粒径分选性的影响是通过影响水流拖曳力和水流能量消耗来实现的。水流剪切力τ及水流功率ω的增加导致片蚀阶段的缩短和细沟阶段的延长(除植株密度为60株／m2),水流剪切力τ及水流功率ω的增加导致水流侵蚀力的增加,进而水流分离、输移粗颗粒增加。
【关键词】：草本植被 溅蚀 片蚀 细沟侵蚀 粒径分选性
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S157
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 引言9-21
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 侵蚀过程粒径分选性研究概述10-20
• 1.2.1 溅蚀过程的粒径分选性11-13
• 1.2.2 片蚀与细沟侵蚀过程的粒径分选性13-15
• 1.2.3 侵蚀过程粒径分选性的影响因素15-20
• 1.3 侵蚀过程粒径分选性存在的问题20-21
• 2 研究区概况、研究方法和技术路线21-31
• 2.1 研究区概况21-22
• 2.1.1 地理位置21
• 2.1.2 地形地貌21
• 2.1.3 气候条件21
• 2.1.4 土壤21-22
• 2.1.5 植被22
• 2.1.6 经济社会条件22
• 2.2 研究内容、方法、技术路线22-31
• 2.2.1 研究内容22-23
• 2.2.2 研究方法23-29
• 2.2.3 技术路线29-31
• 3 不同植被盖度条件下溅蚀粒径分选性31-41
• 3.1 植被盖度对降雨动能的影响31-34
• 3.1.1 降雨动能对溅蚀的影响31-33
• 3.1.2 降雨动能与植被盖度的关系33-34
• 3.2 不同植被盖度条件下溅蚀颗粒的粒径分布34-40
• 3.2.1 溅蚀颗粒中各粒径组分含量的影响因素34-36
• 3.2.2 各粒径组分含量与植被盖度及溅蚀距离的关系36-40
• 3.3 小结40-41
• 4 不同植株密度条件下片蚀、细沟侵蚀过程的粒径分选性41-49
• 4.1 不同条件下各粒径组分含量及MWD随时间变化过程分析41-45
• 4.2 侵蚀方式演变对侵蚀泥沙粒径分选性的影响分析45-46
• 4.3 坡面流水动力学指标对侵蚀泥沙粒径分选性的影响分析46-48
• 4.4 小结48-49
• 5 结论与讨论49-53
• 5.1 结论49-50
• 5.2 讨论50-53
• 5.2.1 草本植被对溅蚀过程粒径分选的影响50-51
• 5.2.2 草本植被对片蚀、细沟侵蚀过程粒径分选的影响51
• 5.2.3 今后侵蚀过程粒径分选研究须注意问题51-53
• 参考文献53-58
• 个人简介58-59
• 导师简介59-61
• 获得成果目录61-62
• 致谢62

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本文编号：695791