低山丘陵區(qū)坡面土壤流失預(yù)測(cè)模型及應(yīng)用研究——以江蘇省贛榆縣夾谷山為例.pdf

1、土地是自然環(huán)境的組成基礎(chǔ)，又是自然資源的重要組成部分，是人類賴以生存的最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)和環(huán)境條件。土壤侵蝕則是導(dǎo)致土地資源退化和損失的主要原因，它不僅造成了大量的土地資源流失，而且導(dǎo)致土地退化、洪水隱患、水質(zhì)污染。我國(guó)是世界上土壤侵蝕最嚴(yán)重的國(guó)家之一，并由此產(chǎn)生了一系列的環(huán)境問(wèn)題。長(zhǎng)江的洪水災(zāi)害，黃河下游地上懸河對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)的威脅，東北黑土地的嚴(yán)重退化，無(wú)不與土壤侵蝕密切相關(guān)。江蘇省地貌類型多樣，土壤質(zhì)地松散、季節(jié)性降水豐沛、人為擾動(dòng)

2、面廣量大等因素均容易造成水土流失。贛榆縣地處江蘇東北海州灣畔，東臨黃海、西接沂蒙，北通青島，南襟連云港，是江蘇省低山丘陵區(qū)水土流失重點(diǎn)治理地區(qū)。因此以贛榆縣夾谷山為例，明確贛榆縣夾谷山坡面土壤侵蝕過(guò)程，研究降雨特性、土壤理化性質(zhì)、地形地貌、植被覆蓋以及水土保持措施對(duì)坡面土壤侵蝕的影響，對(duì)掌握低山丘陵區(qū)土壤侵蝕特點(diǎn)和規(guī)律，探索建立低山丘陵區(qū)的水土保持措施模式，對(duì)建設(shè)秀美山川和促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用。
　　本文選擇有典型代

3、表性的贛榆縣夾谷山為例，基于20年自然降雨條件不同土地利用方式下（包括喬木用材林區(qū)、經(jīng)濟(jì)林區(qū)、牧草小區(qū)、順坡耕作區(qū)、標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)以及梯田小區(qū)）夾谷山徑流小區(qū)土壤流失監(jiān)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果，以及4年的夾谷山徑流小區(qū)周圍坡面標(biāo)樁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并以全球廣泛使用的土壤流失經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀ㄓ猛寥懒魇Х匠虨榛灸Ｐ涂蚣?，建立贛榆縣土壤流失方程預(yù)測(cè)模型為A=R·K·LS·C·P式中A表示多年平均土壤流失量(t·hm-2·a-1);R表示降雨侵蝕指標(biāo)(J·mm·m-2·

4、h-1·a-1);K表示土壤可蝕性因子(t·m2·h·hm-2·J-1·mm-1);LS表示地形因子，無(wú)量綱，其中L為坡長(zhǎng)(m)，S為坡度(°);C表示植被覆蓋與作物經(jīng)營(yíng)管理因子，無(wú)量綱;P—水土保持措施因子，無(wú)量綱。
　　根據(jù)前人研究成果，運(yùn)用查圖法、查表法、經(jīng)驗(yàn)公式法、相關(guān)分析法和回歸分析法等，研究確定低山丘陵區(qū)坡面土壤流失方程中各個(gè)因子的計(jì)算方法或數(shù)值，最終構(gòu)建了低山丘陵區(qū)坡面土壤流失預(yù)測(cè)模型，以期為江蘇省低山丘陵區(qū)水土保持

5、監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、土壤侵蝕預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、水土保持規(guī)劃、小流域治理、生態(tài)環(huán)境建設(shè)等提供科學(xué)的依據(jù)。
　　主要結(jié)論如下:
　　(1)降雨特性中30min最大降雨強(qiáng)度(I30)和次降雨總動(dòng)能(∑E)的交互作用對(duì)土壤侵蝕具有顯著影響，I30·∑E越大，侵蝕量越大，相關(guān)系數(shù)為0.871，判定系數(shù)為0.944，達(dá)到顯著相關(guān)。因此用I30·∑E表征降雨特性對(duì)土壤侵蝕的影響，即次降雨侵蝕力R=I30·∑E。為了迅速有效的計(jì)算降雨侵蝕力，本研究進(jìn)一步

6、分析了次降雨量(H)與次降雨侵蝕力的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)次降雨量越大，次降雨侵蝕力越大，表現(xiàn)為冪函數(shù)關(guān)系R=0.214H1.387，判定系數(shù)R2為0.944，達(dá)到極顯著水平。
　　(2)根據(jù)夾谷山土壤理化性質(zhì)，確定其土壤可蝕因子K值為0.36。
　　(3)地形因子中，坡度和坡長(zhǎng)對(duì)土壤侵蝕具有顯著影響。0-22m坡長(zhǎng)區(qū)間時(shí)，坡長(zhǎng)（入）越長(zhǎng)，土壤侵蝕量越大。定義坡長(zhǎng)因子L=A/A0，得到坡長(zhǎng)因子L與坡長(zhǎng)入表現(xiàn)為冪函數(shù)關(guān)系L=（λ/22）0

7、.3，判定系數(shù)為0.942，且達(dá)到極顯著水平;在0°-35°坡度區(qū)間時(shí)，坡度(α)越大，土壤侵蝕量越大。定義坡度因子S=A/A0，得到坡度因子S與坡度α表現(xiàn)為冪函數(shù)關(guān)系S=(α/5.5)1.21，判定系數(shù)為0.999，且達(dá)到極顯著水平。
　　(4)不同植被與覆蓋度對(duì)土壤侵蝕的影響。不同植被類型不同，土壤侵蝕量不同;植被覆蓋度不同，土壤侵蝕量也不同。用植被覆蓋度與管理因子C表示其對(duì)土壤侵蝕量的影響:喬灌草C值，在覆蓋度從0％到100

8、％變化時(shí)，草地C值從0.45-0.011之間，灌木C值在0.4-0.011之間，喬灌混交C值在0.39-0.007之間，茂密森林C值在0.1-0.001之間;小區(qū)中紅薯在70％覆蓋度時(shí)，C值為0.232;花生C值與覆蓋度e表現(xiàn)為指數(shù)函數(shù)關(guān)系C=0.933e-0.046X，相關(guān)系數(shù)為0.983，達(dá)到極顯著水平。
　　(5)不同耕作措施對(duì)土壤侵蝕的影響。根據(jù)本地區(qū)六個(gè)徑流試驗(yàn)小區(qū)20年的數(shù)據(jù)推算得到不同耕作措施因子P:喬木用材林區(qū)P=

9、0.3，經(jīng)濟(jì)林區(qū)P=0.24，牧草小區(qū)P=0.349，順坡耕作區(qū)P=1.0，標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)P=143，梯田小區(qū)P=0.033，由不同小區(qū)的P因子值可以看出，不同耕作措施對(duì)土壤侵蝕產(chǎn)沙量的影響作用依次是順坡耕作區(qū)＞標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)＞經(jīng)濟(jì)林區(qū)＞牧草區(qū)＞喬木用材林區(qū)＞梯田小區(qū)。
　　(6)以紅領(lǐng)巾小流域?yàn)檎{(diào)查對(duì)象，運(yùn)用相對(duì)偏差和模型確定性系數(shù)兩個(gè)指標(biāo)，確定模型的可靠性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)運(yùn)用本研究土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)的土壤侵蝕量與紅領(lǐng)巾小流域?qū)嶋H土壤侵蝕量相比