汶川大地震陇东黄土高原崩塌滑坡的调查分析

通过对甘肃省庆阳市、平凉市5．12汶川大地震地质灾害实地调查,发现此次地震造成的崩塌和滑坡,以小型为主,数量众多,主要分布在现代侵蚀沟边缘部位的断崖和陡坡上。地震在塬面、缓坡丘陵和川台地上所造成的崩塌,与窑洞住宅和采矿业的分布基本一致。此次地震虽未造成大中型崩塌和滑坡,但对该地环境的影响不能忽视——可改变微地貌、使未来几年内的土壤流失量有所增加等。认为在黄土高原地区,地震烈度到达Ⅳ度以上,就会引起较为严重的重力侵蚀。对于我国地震高发区之一的黄土高原而言,探讨水土流失的成因时,须要关注地震的影响。     

异质景观中水土流失的空间变异与尺度变异

综述了景观格局与水土流失过程的空间变异与尺度变异的理论和方法研究进展,提出了水土流失空间变异与尺度变异的研究方向。景观格局与生态过程的尺度变异一般处于单一尺度变异和多重尺度变异的连续体之中。尺度转换即尺度外推包括尺度上推和尺度下推,其可行性决定于尺度变异特征。水土流失不仅是多因子综合影响的一个复杂的时空变异过程,而且也是一个典型的多重尺度变异过程。传统的水土流失研究一般集中在坡面径流小区和小流域两个单一尺度上,这在很大程度上限制了水土流失的空间尺度外推和过程分析。近年来,尽管国内外很多学者开始关注水土流失的尺度变异及其影响因子．但只是对水土流失在不同大小的样地尺度以及小集水区尺度上的差异及其影响因子进行了初步的比较研究,尤其缺乏水土流失及其相关环境因子的连续尺度变异特征的机制分析。空间变异和尺度变异研究方法包括统计模型模拟法、物理模型与物理过程模拟法以及综合分析与综合预报法三大类。每种方法都有其优缺点和其特定的适宜性,最佳方法组合的选取因研究对象、研究地区和研究时间的不同而异。土壤侵蚀预报模型包括经验统计模型和物理过程模型,就解决水土流失的跨尺度关系而言,基于物理过程的空间分布式的土壤侵蚀预报模型显著优于经验模型。这些模型在关键参数的空间变异性描述和水土流失的尺度变异性分析方面非常薄弱,尤其缺乏模型分辨率和研究范围对输出结果的影响研究。完善水土流失的“尺度一格局一过程”理论,加强多重尺度上水土流失及其相关环境因子的空间变异格局和尺度变异性的实地观测与数学分析,改进土壤侵蚀预报模型这3个方面是将来的研究重点。     

川中紫色土区林地型小流域不同用地类型的土壤侵蚀特征

为了研究川中紫色土区水土流失特点, 选取“长治”五期工程前后变化最为显著的林地型小流域作为研究对象, 利用多元线性回归分析法建立了不同农地、林地、荒草地和其他用地占地率的小流域土壤侵蚀量与土壤流失面积、土壤流失强度间的回归模型, 利用聚类分析法对不同土地利用类型比例的流域进行分类, 分析林地型小流域土地利用比例与土壤侵蚀的关系。结果表明: (1)林地型小流域年平均侵蚀模数为1766.8 t×km^–2×a^–1, 总体属于轻度侵蚀, 相比于该区域农作型小流域, 流域侵蚀强度平均减幅为677.2 t×km^–2×a^–1 (2)不同土地类型平均土壤侵蚀模数都属于强度侵蚀以下, 农地、林地、荒草地和其他用地类型的平均土壤侵蚀模数分别为2601.0 t×km^–2×a^–1、610.6 t×km^–2×a^–1、5295.4 t×km^–2×a^–1、–834.9 t×km^–2×a^–1, 其土壤侵蚀比分别为23.0%、19.5%、59.6%、–2.1%(3)农地占地比例在15%-25%范围、荒草地占地比例低于20%时, 林地占地比例高于55%时, 水土保持效果最好。(4)该地区林地型小流域无明显侵蚀、轻度侵蚀、中度侵蚀、强度侵蚀、强度以上侵蚀模数分别为102.9 t×km^–2×a^–1、536.0 t×km^–2×a^–1、2549.7 t×km^–2×a^–1、6264.8 t×km^–2×a^–1、11563.6 t×km^–2×a^–1。(5)治理时应把荒草地作为重点, 同时应考虑把强度以上侵蚀地段治理到轻度侵蚀程度, 把中度侵蚀地段治理到无明显侵蚀程度。     

景观指数耦合景观格局与土壤侵蚀的有效性

景观格局分析是景观生态学中揭示景观变化及其生态效应的主要方法,而景观指数是景观格局分析中广泛使用的工具。土壤侵蚀是土壤物质在景观中的迁移和再分配过程,受地形、植被和人类活动及其空间格局的调控。运用景观格局分析揭示景观格局变化特别是土地利用/覆被格局变化对土壤侵蚀的影响是土壤侵蚀研究中应用景观生态学原理和方法的典型。在当前的研究中,斑块-廊道-基质范式下建立的景观指数对侵蚀过程的解释能力不断受到质疑,建立筛选适用的景观指数的原则和方法十分必要。以延河流域碾庄沟小流域为例,利用WATEM/SEDEM模型模拟多个年份流域侵蚀产沙和输沙量;基于土地利用/覆被数据,利用Fragstat4.2软件,计算了相应年份流域斑块、边界密度、形状、集聚与分散和斑块类型多样性4个方面的代表性景观指数。在此基础上,分析了景观指数与流域侵蚀产沙和输沙之间的关系,讨论了景观指数在土壤侵蚀研究中的有效性,在景观和斑块类型水平上分析了景观指数表达"源"、"汇"两大类景观类型的空间格局与侵蚀产沙和输沙之间的关系的一致性。结果表明:斑块-廊道-基底范式下发展的景观指数在指示景观格局的土壤侵蚀效应时存在局限。相对而言,斑块类型尺度的景观指数更能有效表达景观格局与土壤侵蚀的关系。基于景观类型在土壤侵蚀过程中的"源"、"汇"功能,提出了在土壤侵蚀研究中筛选适用的景观指数的原则:(1)对"源"、"汇"两类景观类型,景观指数与土壤侵蚀状况表征变量的相关系数符号相反;(2)对同为"源"或"汇"景观类型的多个景观类型,景观指数与土壤侵蚀表征变量的相关系数应具有符号一致性。尽管景观指数在斑块类型水平上具有一定的有效性,但用其预测景观格局变化的侵蚀效应有很大的不确定性。因此,基于土壤侵蚀过程与景观格局的作用机制发展新型的景观指数是增强景观格局分析预测土壤侵蚀过程的能力的途径。     

覆盖作物的生态效应

评述了农田生态系统中主要覆盖作物在减少土壤损失、降低表土迳流、增加土壤养分、减少NO3^-I淋溶、减轻水质污染及病虫草防除中的作用与效应,讨论了覆盖作物管理对农业持续发展的影响。     

泥沙输移比及其尺度依存研究进展

泥沙输移比是反映流域侵蚀产沙及输移能力的指标,对评价水土保持减沙效益有重要意义。基于对国内外泥沙输移比研究的系统梳理,1阐述了泥沙输移比的内涵,并对泥沙输移比基本定义中不同学科常用的表征变量作了清晰的界定,流域产沙量所涵尺度较流域输沙量小,且泥沙输移比与归槽率无论在内涵及定量描述上均不可等同;2归纳提出泥沙输移比现存的测算方法,包括4种形式的类比计算法和3种形式的建模计算法,并分别评述了其优缺点;3揭示了泥沙输移比的影响因素随时空尺度变化表现出分异性;4基于对泥沙输移比内涵与测算中的"尺度问题"以及泥沙输移比是否存在尺度效应等问题剖析,明确了泥沙输移比客观存在着尺度依存性及其尺度域。     

基于GIS和RUSLE模型道路对土壤侵蚀格局的影响研究——以浙江省杭金衢高速诸暨段为例

以浙江省诸暨市为研究区域,以杭金衢高速公路诸暨段为研究对象,以研究区的DEM、降雨、土壤类型、遥感图、道路图等数据为基础,运用GIS和RUSLE模型分析了该公路建设前后诸暨市的土壤侵蚀风险分布格局。此外,采用缓冲区分析的方法,对比高速公路周围的土壤侵蚀风险等级的变化情况,以此分析在高速公路影响域内土壤侵蚀等级分布规律,并进一步探求高速公路对土壤侵蚀的影响范围,在此基础上提出具有针对性的土壤侵蚀防治措施。其主要结果如下:(1)根据RUSLE模型计算获得诸暨市土壤侵蚀模数A的取值,1999年诸暨市的土壤侵蚀量模数在0—380.02 t hm-2a-1之间;2003年诸暨市的土壤侵蚀量模数在0—572.94 t hm-2a-1之间,2003年诸暨市的土壤侵蚀量以及土壤侵蚀风险等级均高于1999年。(2)通过缓冲区分析,年际间变化表明高速公路建设增加了土壤侵蚀量,加剧了高速公路附近的土壤侵蚀风险,极强度侵蚀和剧烈侵蚀等级的响应最强烈,而高速公路单侧660m的范围则是剧烈侵蚀的影响范围,以此视为防治重点区域。(3)通过成因分析可知,由公路建设导致的景观破碎化加剧和建设用地比例增加是引起剧烈侵蚀增加的重要原因,因此高速公路的水土保持需要重点从这两方面入手,采取相应措施。     

森林生态系统土壤保持价值的年内动态

以定位观测数据位基础,选用日雨量模型和通用土壤流失方程,研究了5种森林生态系统土壤保持价值的年内动态。研究表明,季节雨林、次生林、人工橡胶林、阔叶红松林和次生白桦林的土壤保持价值分别为570.29、347.87、174.65、14.31元.hm-.2a-1和8.76元.hm-.2a-1。土壤保持价值各月分配不均,5-10月的土壤保持价值占全年土壤保持价值的80%以上。西双版纳3种森林生态系统土壤保持价值构成中,保持土壤养分的价值高达60%以上。长白山2种森林生态系统的土壤保持价值构成有所不同,阔叶红松林以减少泥沙淤积价值为主,而次生白桦林以保持土壤养分价值为主。土壤保持价值构成中,减少废弃地价值的不足总价值的10%。     

基于2009-2018年径流小区观测数据的武汉市土壤侵蚀因子定量评价

武汉市位于桐柏山大别山国家级水土流失预防区与幕阜山省级水土流失治理区之间,其土壤侵蚀问题对长江中游生态安全具有重要影响。基于2009-2018年武汉市蔡店、磨盘山、西湖流域、燕子山等4个水土保持监测站35个径流小区的观测数据（139组）,定量分析了坡度、侵蚀性降水量、土地利用和水土保持措施对土壤侵蚀的影响,并借鉴USLE模型识别土壤侵蚀主导因子。结果表明,裸地小区的平均土壤侵蚀模数最高（2597.57 t km^-2 a^-1）,其次是经济林、草地和耕地小区且三者的侵蚀模数相差不大,土壤侵蚀模数与侵蚀性降雨量、坡度之间呈显著二元线性或幂函数关系;与天然植被小区相比,植物篱（草带、茶树、紫穗槐）及石坎梯田措施均显著降低了土壤侵蚀模数,其中植物篱措施的效果更优,且草带植物篱小区的侵蚀模数最低（46.13 t km^-2 a^-1）;3个坡度等级（0-10°、10-20°、20-25°）小区平均侵蚀模数分别为892.07、911.15、2087.60 t km^-2 a^-1,表明坡度超过20°后土壤侵蚀严重加剧;武汉市土壤侵蚀的主导因子为水土保持措施、植被覆盖与管理因子。研究结果可为武汉市水土保持措施合理布设及侵蚀预报模型的完善提供依据,基于径流小区长期观测数据的土壤侵蚀定量研究值得进一步深入。     

137Cs和210Pbex示踪黑土区坡耕地

通过在野外28.5 hm²的坡耕地上采集土壤样品,定量评价了利用¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex研究土壤有机碳(SOC)动态的潜力,以探讨东北黑土区土壤侵蚀对土壤有机碳的影响.结果表明:农耕地土壤¹³⁷Cs、²¹⁰Pb_ex和SOC在平面和垂直深度上均具有相似的分布特征.在平面上,尽管受土壤侵蚀沉积的影响,¹³⁷Cs、²¹⁰Pb_ex面积活度及SOC储量变异很大,但它们具有相同的变化趋势.在垂直断面上,侵蚀区¹³⁷Cs、²¹⁰Pb_ex和SOC在0～25 cm耕层内分布均匀,25 cm以下放射性活度减小,SOC含量也相应下降;沉积区0～100 cm深度上¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex呈现先增加后减小的分布规律,SOC也具有类似的变化特征.农耕地SOC与¹³⁷Cs、²¹⁰Pb_ex呈显著线性相关,表明它们在黑土区农耕地上具有相似的物理运移特征,¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex可直接用来定量评价黑土侵蚀下SOC的时空分布特点.