论文部分内容阅读
小流域土壤侵蚀监测的定量研究是东北黑土区土壤流失治理措施合理配置的基础。然而，传统小流域土壤侵蚀监测技术由于自身的局限性，难以对流域尺度上的的土壤侵蚀空间分异规律进行深入研究。而放射性核素示踪技术在土壤侵蚀中的应用，拓宽了土壤侵蚀的研究手段，可对流域尺度上的土壤侵蚀规律进行深入研究，以其快速、准确的特点在土壤侵蚀领域越来越受到重视。
本文采用<137>Cs核素示踪方法，选择东北黑土区典型小流域(黑龙江省九三农垦分局鹤山农场境内鹤北8号小流域)为研究对象，进行了小流域土壤侵蚀和沉积空间分异规律研究，主要得到了以下研究结论：
利用黑龙江省嫩江气象站年降雨量与研究区<137>Cs背景值对日本东京地区的<137>Cs监测沉降量进行订正，从而得到研究区的<137>Cs逐年沉降分景。根据<137>Cs逐年沉降景与流失最的质量平衡关系，建立适合东北黑土区农耕地的<137>Cs土壤侵蚀模型：并且通过鹤北流域径流试验小区资料对模型进行了验证。结果表明，东北黑土区农耕地<137>Cs土壤侵蚀模型精确度较高。
流域土壤侵蚀和沉积的空间分布特征是：从分水岭到主沟底，侵蚀强度分布呈弱—强—沉积的变化趋势。流域坡顶侵蚀强度较小，侵蚀速率在 0 mm/yr-0.7 mm/yr 范围之内。坡中部位侵蚀剧烈，大部分坡而上的侵蚀速率在0.3 mm/yr-0.7 mm/yr之间，流域沟掌地中侵蚀速率范围大部分在0.7mm/yr-3 mm/yr，而最大侵蚀速率达到4.5 mm/yr。坡底处坡度变缓，水流挟沙力降低，出现沉积，沟底沉积区的平均沉积速率约为 2.2 mm/yr。
小流域土壤侵蚀空间分布主要受地形因素、土地利用方式以及耕作方式的影响，而地形因素中坡度和坡长是主要影响因素，坡向对土壤侵蚀空间分布影响较小。对东北黑土区长坡长对土壤侵蚀的影响研究表明：坡长对土壤侵蚀影响较大，侵蚀量会随着坡长的增加而增加，趋势较为明显。得到了东北黑土区 100m-1000m 范围内的坡长因子公式为： L=(λ/100)<0.45> 由于起垄改变了地表坡度，根据小流域土壤侵蚀空间分布特征、小流域地表坡度以及小流域起垄后地表坡度相关性分析可知，小流域土壤侵蚀空间分布特征主要受起垄后地表坡度影响。RUSLE 中小于 5.14°的坡度因子计算公式S=10.Ssinθ+0.03 明显低估了东北黑土区坡度在 2.5°以上的土壤侵蚀量。坡度在0°-5°范围内土壤侵蚀量随坡度增加而增加，当坡度>2.5°时，这种趋势尤为明显。得到东北黑土区坡度在0°-5°范围内的坡度因子公式为： S=10.8sinθ+0.03 θ<2.5°
S=0.0093(θ/3)<4.6685> θ>2.5°
同一坡面由于土地利用不同而侵蚀强度差异很大，流域内不同土地利用的多年平均土壤流失量的顺序为农耕地>还林地>林地>草地。耕作方式的也是引起流域土壤侵蚀空间分布变异性的重要因素之一，顺坡耕作加剧了土壤侵蚀。而沿等高线耕作在坡度较小的情况下，明显的阻止了土壤侵蚀的发生。坡面分析得知顺坡耕作的土壤侵蚀量大概是等高耕作的3倍，但是如果在坡度较大的坡面，径流在低洼处汇集后产生细沟或浅沟，会大大增加坡面的土壤流失量，此时的侵蚀量与顺坡耕作时相当。