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草地植被冠层与根系对黄土坡面侵蚀过程的影响
1
作者 陈浩 王豆豆 +3 位作者 崔钦凯 王博 刘俊娥 李占斌 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第15期6841-6853,共13页
草地植被能有效控制坡面侵蚀,然而不同草地植被类型及其冠层与根系对坡面侵蚀过程的调控作用尚缺乏系统研究。采用人工模拟降雨方法,定量研究了不同雨强下苜蓿与黑麦草冠层与根系对黄土坡面侵蚀过程、径流侵蚀动力及土壤抗侵蚀能力特征... 草地植被能有效控制坡面侵蚀,然而不同草地植被类型及其冠层与根系对坡面侵蚀过程的调控作用尚缺乏系统研究。采用人工模拟降雨方法,定量研究了不同雨强下苜蓿与黑麦草冠层与根系对黄土坡面侵蚀过程、径流侵蚀动力及土壤抗侵蚀能力特征的影响。结果表明:与裸坡相比,苜蓿与黑麦草的平均减流效益分别为17.65%和9.80%,减沙效益分别为63.86%和69.88%。不同雨强下两种草被根系减流减沙的平均相对贡献均高于冠层,且根系减沙的相对贡献随雨强的增加而增大。草地植被主要通过削减坡面径流流速和增加坡面阻力的方式实现对降雨径流侵蚀动力的调控,草被根系对坡面径流的减速作用略大于冠层,但其增阻作用却明显小于冠层。黑麦草对坡面径流的减速增阻效益高于相同部位的苜蓿。坡面土壤侵蚀率与水流切应力的关系可用幂函数y=αx^(β)较好地拟合。幂函数系数α解释为单位水流切应力所引起的土壤侵蚀模数,可作为反映土壤抗侵蚀能力的指标。草被根系作用下的幂函数系数减幅远高于冠层,反映了其增强土壤抗侵蚀能力作用明显高于冠层,这主要源于草被根系结构对表层土壤性质的改善。须根系黑麦草强化土壤抗侵蚀能力优于直根系苜蓿。本研究揭示了草地植被调控坡面侵蚀过程是通过地上冠层与根系的共同作用达到同时调控侵蚀动力和土壤抗侵蚀能力实现的,草被根系对坡面侵蚀控制起主导作用,且以须根系草被对黄土坡面侵蚀的调控效果最佳。上述结果可为草地侵蚀过程研究及黄土高原草被建设与管理提供科学依据。 展开更多
关键词 土壤侵蚀过程 水动力学参数 土壤抗侵蚀能力 冠层 根系 黄土高原
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草被覆盖、雨强和坡度对黄土坡面径流含沙量的影响 被引量：3
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作者 崔钦凯 刘俊娥 +1 位作者 陈浩 周正朝 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期40-47,共8页
径流含沙量的大小体现水沙关系的消长和演变,可以作为评价植被影响下径流和产沙的交互演变过程特征的重要指标。通过人工降雨试验,研究不同草被覆盖度变化在不同雨强和不同坡度条件下对黄土坡面径流含沙量的综合影响特征。结果表明:(1)... 径流含沙量的大小体现水沙关系的消长和演变,可以作为评价植被影响下径流和产沙的交互演变过程特征的重要指标。通过人工降雨试验,研究不同草被覆盖度变化在不同雨强和不同坡度条件下对黄土坡面径流含沙量的综合影响特征。结果表明:(1)草被盖度越大,坡面径流的初始产流时间越滞后。有草被覆盖坡面的径流含沙量随降雨历时变化为降雨前15 min有波动,但总体上呈降低趋势,之后达到稳定,且有草被覆盖坡面的径流含沙量显著低于裸地。(2)径流平均含沙量均随雨强和坡度的增大而增大,平均含沙量对雨强和坡度的响应均可用幂函数方程描述,R^(2)分别为0.823~0.974和0.880~0.971。随着盖度的增加,平均含沙量降低,且雨强对平均含沙量的影响随盖度的增加而减弱。平均含沙量对盖度的响应可用线性方程描述,R^(2)为0.732~0.979。(3)径流平均含沙量对盖度和雨强(R^(2)=0.822,NE=0.921,p<0.01)及对盖度和坡度(R^(2)=0.975,NE=0.697,p<0.01)的响应关系皆可用二元幂函数方程描述,径流平均含沙量对盖度、雨强和坡度(R^(2)=0.771,NE=0.774,p<0.01)的综合响应可用三元线性方程描述,其中基于盖度和雨强,以及基于盖度、雨强和坡度的模型拟合效果最佳,对于含沙量的影响程度为盖度>雨强>坡度。研究结果可为黄土坡面含沙量的变化特征及机理提供参考,对黄土高原水土流失治理和生态系统可持续发展具有重要意义。 展开更多
关键词 黄土坡面 降雨 坡度 植被覆盖度 径流含沙量
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陕北生态脆弱区土壤水蚀变化及驱动因子——以榆林市为例 被引量：3
3
作者 朱启明 王宁 +4 位作者 刘俊娥 齐小倩 程西科 杜芳悦 崔钦凯 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2023年第5期41-51,60,共12页
[目的]分析陕北生态脆弱区土壤水蚀的时空变化特征,阐明影响土壤水蚀空间分布格局的驱动因子,以期为黄土高原生态脆弱区土壤水蚀治理和生态恢复提供一定的理论依据。[方法]基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE),选取降水、土壤属性、地形... [目的]分析陕北生态脆弱区土壤水蚀的时空变化特征,阐明影响土壤水蚀空间分布格局的驱动因子,以期为黄土高原生态脆弱区土壤水蚀治理和生态恢复提供一定的理论依据。[方法]基于修正的通用土壤流失方程(RUSLE),选取降水、土壤属性、地形、遥感等多源数据,估算榆林市2000年、2010年和2020年的土壤水蚀量,开展榆林市土壤水蚀的时空变化及驱动因子研究。[结果]榆林市2000年、2010年和2020年均以微度侵蚀为主。相较于2000年、2010年和2020年榆林市强度侵蚀及以上的面积显著减少。榆林市南部土壤水蚀程度要高于北部,其中南部局部地区土壤水蚀现象较为严重。2010年土壤水蚀量(5.339×10^(7)t)较2000年(1.124×10^(8)t)大幅度下降,而由于近年来榆林市降雨侵蚀力的增加,2020年的水蚀量(6.864×10^(7)t)则较2010年(5.339×10^(7)t)有小幅增加。榆林市的西南和东南由水蚀造成的流失量较北部更为严重,尤以定边最为严重,三年分别贡献了全市由水蚀造成的土壤流失量的44.68%,16.69%,14.66%。中度及以下强度对榆林市土壤水蚀流失量贡献较大。驱动榆林市土壤水蚀形成空间分布差异的主要因子为地形及降雨,不同因子的交互作用增加了对水蚀程度的影响,不同地貌区间的驱动因子也有较明显的差异。在2000年和2010年,榆林东部覆盖度为40%~50%的山区砂质陡坡发生强烈水蚀的风险最高,而2020年发生剧烈土壤水蚀风险最高的地区为覆盖度为30%~40%的砂质平原地区。[结论]榆林市土壤水蚀状况在2000年、2010年和2020年三年间发生了变化,且水蚀分布格局主要受到地形和降雨因子的驱动,未来还需进一步优化模型因子,以提高模型对中等以下侵蚀强度的预测精度。 展开更多
关键词 RUSLE模型 榆林 地理探测器 时空变化
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黄土高原水蚀风蚀交错区风沙土细沟分离能力探究
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作者 朱启明 程西科 +4 位作者 刘俊娥 齐小倩 杨莉婷 崔钦凯 周正朝 《水土保持学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期189-194,205,共7页
细沟侵蚀产沙是黄土高原水蚀风蚀交错区坡面侵蚀产沙的主要来源,明确该区细沟侵蚀过程特征及其影响因素,对有效防控入黄泥沙和维护流域安全具有重要的科学意义和实践价值。选取水蚀风蚀交错区下垫面典型风沙土为研究对象,通过不同流量(3... 细沟侵蚀产沙是黄土高原水蚀风蚀交错区坡面侵蚀产沙的主要来源,明确该区细沟侵蚀过程特征及其影响因素,对有效防控入黄泥沙和维护流域安全具有重要的科学意义和实践价值。选取水蚀风蚀交错区下垫面典型风沙土为研究对象,通过不同流量(3,5,7,9,11 L/min)、不同坡度(9°,12°,15°,18°,21°)组合下的室内水槽冲刷试验定量揭示风沙土细沟分离过程对坡度、流量以及流速的响应关系,并建立分离能力方程。结果表明:(1)分离能力对坡度和流量的响应均呈线性正相关关系,且相关性极显著。流量对风沙土分离能力的影响大于坡度。除了受到坡度、流量的影响,分离能力还受到坡度和流量叠合作用的影响,这3种因子对分离能力影响由强到弱依次为流量、坡度和流量的叠合作用、坡度,且分离能力与这3种因子的关系可用线性正相关关系表示。(2)流速可作为反映坡度和流量之间叠合作用的关键因子。细沟分离能力对流速的响应呈显著线性正相关关系,试验条件下,临界流速为0.607 m/s。(3)坡度与流量组合下,坡度、流量与坡度和流量叠合作用组合下,单个流速因子下以及坡度、流量与流速因子组合下的4个分离能力方程均能较好地预测和模拟风沙土的分离能力,其中考虑坡度、流量以及坡度和流量叠合作用的方程拟合效果最佳。该研究结果可为完善水蚀风蚀交错区细沟水蚀过程模型提供一定的理论基础。 展开更多
关键词 分离能力 细沟侵蚀 水蚀风蚀交错区 黄土高原 流速
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