紫色土横垄地表微地形变化及其土壤侵蚀效应研究

发布时间：2020-07-18 10:15

【摘要】：横坡垄作作为有效的防治坡耕地水土流失的耕作措施之一,其水土保持效应一直存在较大的争议,这在一定程度上影响了区域水土流失的有效防治和耕作措施的合理布设。本文以川中丘陵区紫色土为研究对象,采用室内人工模拟降雨试验,应用激光扫描技术,从微地形角度出发开展不同降雨类型、不同坡度和不同侵蚀阶段条件下横垄地表微地形变化及其土壤侵蚀效应研究。寻求相应条件下坡面径流及侵蚀产沙的临界条件,以期为紫色土区坡耕地水土流失的有效防治以及坡耕地管理提供科学依据。主要研究结果如下:(1)紫色土坡耕地地表微地形的空间变异属于中等变异强度。从整体上看,不同降雨条件标准偏差SD均表现为RTCK,表明横垄坡面具有较强的空间变异性。不同措施在递增降雨系列下的地表高程衰退面积均大于递减降雨系列。横垄坡面≤15°时地表高程衰退的面积随坡度的增加呈现出逐渐减小的趋势,当坡度15°时,地表高程衰退的面积迅速增大,且不同措施随着侵蚀阶段的演变,地表高程衰退面积均逐渐扩大。不同降雨条件下,横垄坡面微坡向主要分布在北坡和南坡,微坡度变化较为复杂。(2)递增降雨条件下,横垄坡面地表糙度、f(a)max、△a随降雨历时的增加不断升高,微地貌趋于尖锐,递减降雨条件下,地表糙度表现为先上升后降低的变化趋势,△f、△α随累积降雨量的增加分别表现为波动下降和波动上升的变化趋势,微地形趋于圆润。横垄坡面地表糙度、△a随坡度的增加逐渐上升,而△f(a)随坡度的增加逐渐减小,微地形随坡度的增加趋于尖锐。不同坡度条件下,横垄坡面地表糙度均随侵蚀阶段的演变呈现出先降低后升高的变化趋势,且坡度越高,增长幅度越大。△a随侵蚀阶段的演变逐渐增大,△f(a)在各个侵蚀阶段均小于0,微地形形态趋于尖锐。不同降雨条件下不同措施半方差函数结构比均大于75%,表现出较强的空间自相关性,表明人为耕作是影响地表糙度空间异质性的主要因素。(3)不同降雨条件下,横垄坡面径流流路最高可分为4级,直线坡面最高可分为5级,横垄坡面的径流密度、径流频度均小于直线坡面,这表明坡面汇流网络的集中程度随着地表糙度的增加明显增强。不同措施径流路径随着坡度的升高,空间分布差异较大。横垄坡面汇流密度随坡度的增加整体呈现出逐渐降低,表明坡度越大径流越集中,直线坡面表现为相反的变化趋势。不同降雨条件下,横垄坡面△D均小于直线坡面,径流分布空间异质性较低。(4)不同雨型对微地形的影响差异较大,递增型降雨更易造成土壤侵蚀的发生。地表糙度参数R0和R1/R0与产流产沙均呈现出显著或极显著的相关关系,微地形多重分形参数f(a)max、△a与产流产沙量表现为显著或极显著的二次项函数关系。场降雨条件下地表径流量、产流率、侵蚀量与侵蚀速率均随坡度的增加逐渐上升。不同坡度条件下,地表糙度参数R0、R1和R1/R0与产流产沙均呈现出显著或极显著的相关关系,而微地形多重分形参数f(a)max、△a和△f 与产流产沙量均表现为显著或极显著的二次项函数关系。随着侵蚀阶段的演变,产流率和产沙率均逐渐升高,且这种差距随着坡度的升高进一步加大。采用地表糙度、微地形多重分形参数和径流流路多重分形参数的组合,可较好地实现产流、产沙的预测。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S157.1
【图文】：

示意图,人工模拟降雨,土槽,示意图

横垄玻面侵蚀的响应不敏感本文应用激光扫描仪，分别对降雨高程数据进行测定，并将拼接转换后的数据导入ＡｒｃＧＩＳ平台中进构建，在此基础上对微地形的地形因子进行分析逡逑与方法逡逑土壤逡逑土壤采自长江上游沱江水系花椒沟小支流的响水滩流域耕层土壤（０为遂宁组母质发育而来的红棕紫泥，ｐＨ为８．０，有机质含量为８．２５邋ｙ粉粒和砂粒含量分别为２２％，邋２９％和４９％，邋土壤质地为粘壤土。土样筛，按容重还原法每１０邋ｃｍ分层填充在钢制侵蚀槽内，规格为２．０邋，平均容重保持在１．２ｇ／ｃｍ３左右。在实地调查的基础上，按照当地蚀槽内布设横坡垄作（ＲＴ），按水平方向上开沟起垄，垄高为１５邋ｃｍ，垄宽为４０邋ｃｍ，以直线坡面（ＣＫ）作为对照。逡逑

坡度分级

逦１００逡逑２．１．３地形因子提取与分析逡逑由图２－４可知，不同雨型条件下，横垄坡面微坡度栅格统计数随坡度的增加呈现逡逑出先降低后上升再下降的变化趋势，且主要集中在０°？５°和３０°邋￣３５°这两个区间范逡逑围内。直线坡面不同降雨条件微坡度主要集中在０°？５°和５°邋￣１０°这两个区间范围内。逡逑＾邋３５邋Ｉ邋ＲＴ邋（Ａ）逦次邋３５邋１邋ＲＴ邋（Ｂ）逡逑１邋３０邋？邋口邋0ｍｍ邋口邋６０ｍｍ邋□邋１２０ｍｍ逦＿邋１８０ｍｍ逦言３０邋■邋口０ｍｍ邋口６０ｍｍ邋０１２０ｍｍ逦＿邋１８０ｍｍ逡逑『丨邋ｌＵｄｌｋｉｌｌＭｍｉｌＬｌ逡逑名々°々°声４逦、？？名々°名々°邋＃邋忒逡逑微坡度分级逦微坡度分级逡逑Ｍｉｃｒｏｓｌｏｐｅ邋ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ逦Ｍｉｃｒｏｓｌｏｐｅ邋ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ逡逑｜１００１邋ＣＫ（Ａ）逦，邋１００邋］邋ＣＫ（Ｂ）逡逑１邋８0邋．邋ｆｌ邋口０ｍｍ邋□邋６０ｍｍ邋Ｅｌｌ２０ｍｍ邋■邋１８０ｍｍ逦８０邋■逦□邋０ｍｍ邋０６０ｍｍ邋□邋１２０ｍｍ邋回邋１８０ｍｍ逡逑｜６０．邋｜逦ｆ邋６0－邋ｌ逡逑ｌ４0－｜｜邋Ｌ逦Ｉ邋４０＇ｌ逡逑微坡度分级逦微坡度分级逡逑＊逦Ｍｉｃｒｏｓｌｏｐｅ邋ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ逦Ｍｉｃｒｏｓｌｏｐｅ邋ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ逡逑图２－４递减（Ａ）和递增（Ｂ）降雨系列下微坡度分级分布逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－４邋Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｍｉｃｒｏｓｌｏｐｅ邋ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｕｎｄｅｒ邋ｄｅｃｒｅａｓｅｄ邋ｒａｉｎｆａｌｌ邋ｓｅｒｉｅｓ邋（Ａ）邋ａｎｄ邋ｉｎｃｒｅａｓ

分级分布,坡向

由图２－５可知，不同雨型条件下，横垄坡面微坡向主要分布在北坡和南坡。在递逡逑增降雨条件下，它们分别占试验小区栅格总数的３３．５２％和３５．５２％，而在递减降雨条逡逑件下则分别为３９．０２％和３１．２３％。逦’逡逑对于直线坡面，不同降雨条件下微坡向分布差异较大。在递增降雨条件下，微坡逡逑向分布基本与雨前一致，而在递减降雨条件下，雨前微坡向主要分布在南坡和西南坡，逡逑随着累积降雨量的增加

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