稀土元素定量監(jiān)測(cè)坡面淺溝產(chǎn)生及發(fā)育過(guò)程.pdf

1、針對(duì)目前坡面淺溝侵蝕的產(chǎn)生及發(fā)育過(guò)程研究不足的現(xiàn)狀，本論文以黃土為研究對(duì)象，在室內(nèi)模擬降雨條件下采用稀土元素示蹤技術(shù)，主要研究了坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過(guò)程，量化了坡面侵蝕形式的變化過(guò)程，分析了土壤類型和降雨動(dòng)能對(duì)坡面侵蝕形式變化的影響以及瓦背型地貌淺溝侵蝕過(guò)程。所得的研究結(jié)果為淺溝侵蝕發(fā)生地區(qū)尤其是黃土高原地區(qū)坡耕地土壤侵蝕治理提供科學(xué)參考。主要研究結(jié)論如下:
　　(1)研究了不同降雨強(qiáng)度、不同土壤類型和不同降雨動(dòng)能條件下坡面產(chǎn)流和產(chǎn)沙過(guò)程

2、。坡面產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率均隨著累積降雨量的增加呈現(xiàn)先增加后平穩(wěn)波動(dòng)的變化規(guī)律，部分實(shí)驗(yàn)最后階段出現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。降雨強(qiáng)度、土壤類型和降雨動(dòng)能對(duì)坡面產(chǎn)流和產(chǎn)沙均具有較大影響。
　　(2)量化了坡面侵蝕形式的變化過(guò)程。位于溝坡表面的Eu示蹤層降雨初期開(kāi)始出現(xiàn)產(chǎn)沙，隨后在雨滴打擊和徑流共同作用下逐漸下切至其他各層。安塞黃綿土在405 mm降雨過(guò)程中十個(gè)示蹤層(共50 cm)均先后出現(xiàn)明顯產(chǎn)沙，而楊凌塿土和長(zhǎng)武黑壚土坡面最下面三層(每層各6

3、 cm，共18 cm)一直未出現(xiàn)明顯產(chǎn)沙。片蝕產(chǎn)沙量隨著累積降雨量的增加呈現(xiàn)先增加再波動(dòng)減小的變化趨勢(shì)。其貢獻(xiàn)率則呈現(xiàn)復(fù)雜變化，在降雨初期提供主要泥沙貢獻(xiàn)，隨后在細(xì)溝發(fā)育過(guò)程中逐漸減小至平穩(wěn)階段，并在淺溝出現(xiàn)后呈現(xiàn)進(jìn)一步減小的變化趨勢(shì)。細(xì)溝侵蝕產(chǎn)沙量隨著累積降雨量的增加呈現(xiàn)先快速增加后波動(dòng)穩(wěn)定至淺溝侵蝕發(fā)生后略有減小，隨后細(xì)溝產(chǎn)沙量持續(xù)增加至最大值后處于波動(dòng)穩(wěn)定后再減小的變化趨勢(shì)。細(xì)溝在降雨初期貢獻(xiàn)率較小，隨后快速增加到較大值并處于穩(wěn)定

4、波動(dòng)至淺溝出現(xiàn)后再逐漸減小至平穩(wěn)波動(dòng)。淺溝產(chǎn)沙量隨著累積降雨量的增加呈現(xiàn)先增加后波動(dòng)穩(wěn)定至降雨結(jié)束，或先增加后波動(dòng)穩(wěn)定再減小的變化趨勢(shì)。淺溝貢獻(xiàn)率自出現(xiàn)后逐漸增加至穩(wěn)定波動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)三種侵蝕類型產(chǎn)沙貢獻(xiàn)率的變化規(guī)律，將坡面侵蝕過(guò)程分為以下五個(gè)階段:片蝕階段(片蝕貢獻(xiàn)率大于80％)、細(xì)溝發(fā)育階段、細(xì)溝侵蝕穩(wěn)定階段(細(xì)溝貢獻(xiàn)率大于70％、片蝕貢獻(xiàn)率小于20％)、淺溝侵蝕發(fā)育階段和淺溝侵蝕穩(wěn)定階段(淺溝貢獻(xiàn)率50％-70％，細(xì)溝貢獻(xiàn)率20％-

5、40％，片蝕貢獻(xiàn)率小于5％)。
　　(3)分析了土壤類型和降雨動(dòng)能對(duì)坡面侵蝕形式變化的影響。土壤類型和降雨動(dòng)能對(duì)坡面侵蝕形式變化具有重要影響。不同土壤類型的團(tuán)聚體穩(wěn)定性差異較大，隨著土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的增加，除細(xì)溝發(fā)育階段外，其他各階段持續(xù)時(shí)間均隨著團(tuán)聚體穩(wěn)定性的增加而增加。隨著降雨動(dòng)能的增加，對(duì)細(xì)溝發(fā)育階段及細(xì)溝穩(wěn)定階段的溝道發(fā)育起促進(jìn)作用，對(duì)淺溝發(fā)育階段的影響較為復(fù)雜，在整體上促進(jìn)溝道發(fā)育。侵蝕過(guò)程中＜0.002mm粒級(jí)和0.0

6、02-0.02 mm粒級(jí)富集明顯。隨著土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性增加，更多的＜0.002 mm粒級(jí)和0.002-0.02 mm粒級(jí)以＞0.05 mm粒級(jí)團(tuán)聚體的形式搬運(yùn)出坡面。降雨動(dòng)能主要對(duì)片蝕階段泥沙分選具有較大影響，而對(duì)其他侵蝕階段泥沙分選影響不大。土壤類型和降雨動(dòng)能均對(duì)溝寬具有影響較大，黃綿土坡面溝深最大，壤土和黑壚土坡面溝深差別不大。整個(gè)降雨過(guò)程中，降雨動(dòng)能對(duì)溝深的影響較小。
　　(4)研究了瓦背型地貌淺溝侵蝕過(guò)程。瓦背型淺溝徑流率

7、均隨著累積降雨量的增加存在著先快速增加后慢速增加再趨于波動(dòng)穩(wěn)定的變化趨勢(shì)，而產(chǎn)沙率則呈現(xiàn)先增加后平穩(wěn)波動(dòng)再減小的趨勢(shì)。溝坡部位產(chǎn)沙量隨著累積降雨量的增加呈現(xiàn)先慢速增加后快速增加至最大值再波動(dòng)減小的變化規(guī)律。溝坡部位產(chǎn)沙貢獻(xiàn)率先處于穩(wěn)定波動(dòng)變化，隨后逐漸增加至最大值再減小到較小值，隨后穩(wěn)定波動(dòng)且略有減小。溝底部位產(chǎn)沙量隨著累積降雨量的增加呈現(xiàn)先快速增加后慢速增加至最大值，之后出現(xiàn)穩(wěn)定波動(dòng)再逐漸減小的變化現(xiàn)象。溝底部位產(chǎn)沙貢獻(xiàn)率先處于穩(wěn)定波