稀土元素定量監(jiān)測坡面淺溝產(chǎn)生及發(fā)育過程.pdf

1、針對目前坡面淺溝侵蝕的產(chǎn)生及發(fā)育過程研究不足的現(xiàn)狀，本論文以黃土為研究對象，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)沙過程，量化了坡面侵蝕形式的變化過程，分析了土壤類型和降雨動能對坡面侵蝕形式變化的影響以及瓦背型地貌淺溝侵蝕過程。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)研究了不同降雨強度、不同土壤類型和不同降雨動能條件下坡面產(chǎn)流和產(chǎn)沙過程

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)波動的變化規(guī)律，部分實驗最后階段出現(xiàn)逐漸減小的趨勢。降雨強度、土壤類型和降雨動能對坡面產(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程。位于溝坡表面的Eu示蹤層降雨初期開始出現(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降雨過程中十個示蹤層(共50 cm)均先后出現(xiàn)明顯產(chǎn)沙，而楊凌塿土和長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)先增加再波動減小的變化趨勢。其貢獻率則呈現(xiàn)復(fù)雜變化，在降雨初期提供主要泥沙貢獻，隨后在細溝發(fā)育過程中逐漸減小至平穩(wěn)階段，并在淺溝出現(xiàn)后呈現(xiàn)進一步減小的變化趨勢。細溝侵蝕產(chǎn)沙量隨著累積降雨量的增加呈現(xiàn)先快速增加后波動穩(wěn)定至淺溝侵蝕發(fā)生后略有減小，隨后細溝產(chǎn)沙量持續(xù)增加至最大值后處于波動穩(wěn)定后再減小的變化趨勢。細溝在降雨初期貢獻率較小，隨后快速增加到較大值并處于穩(wěn)定

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

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

6、02-0.02 mm粒級富集明顯。隨著土壤團聚體穩(wěn)定性增加，更多的＜0.002 mm粒級和0.002-0.02 mm粒級以＞0.05 mm粒級團聚體的形式搬運出坡面。降雨動能主要對片蝕階段泥沙分選具有較大影響，而對其他侵蝕階段泥沙分選影響不大。土壤類型和降雨動能均對溝寬具有影響較大，黃綿土坡面溝深最大，壤土和黑壚土坡面溝深差別不大。整個降雨過程中，降雨動能對溝深的影響較小。
　　(4)研究了瓦背型地貌淺溝侵蝕過程。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穩(wěn)定的變化趨勢，而產(chǎn)沙率則呈現(xiàn)先增加后平穩(wěn)波動再減小的趨勢。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減小的變化規(guī)律。溝坡部位產(chǎn)沙貢獻率先處于穩(wěn)定波動變化，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)定波動再逐漸減小的變化現(xiàn)象。溝底部位產(chǎn)沙貢獻率先處于穩(wěn)定波