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黄土丘陵沟壑区的土壤侵蚀已成为区域社会经济发展和生态环境改善的瓶颈。截至目前,对于导致水土流失发生发展的多因素综合作用的机理尚不明确。尽管前人进行了许多有益而艰苦的研究,但大多是基于模型模拟和短期零散数据来探讨单一因素对水土流失的影响,存在模拟失实和缺乏代表性等突出问题。因此,为了进一步探讨这一问题,本论文选择典型的黄土丘陵区—甘肃定西安家沟小流域为研究区,基于多年(1986-2005a)连续的气象和径流小区第一手数据,利用统计分析的基本方法深入探讨了降雨特性和土地利用/植被生长演替、坡度以及前期土壤水分等下垫面特征多因素交互作用下的水土流失效应。以期能为类似地区的水土保持、植被恢复及土地利用优化提供一些理论参考和决策依据。
本文主要的研究结论如下:
(1)不同土地利用/植被演替阶段下水土流失效应迥异。静态来看,五种土地利用类型的径流侵蚀效应依次为:灌木林地<荒草地<油松林地<牧草地<坡耕地。牧草地(苜蓿)土壤侵蚀很严重,其原因有待进一步研究。动态来看,多年生植被(以沙棘为代表)抵御径流侵蚀的能力有随植被生长而增加的趋势。因而,径流侵蚀的程度不仅取决于植被类型,更重要的是还决定于该植被所处的生长演替阶段。
(2)研究区内多年的产流性降雨事件可划分为三大格局。降雨格局Ⅱ是高雨强—短历时—高频率的降雨事件集合体,降雨格局Ⅲ是低雨强—长历时—低频率的降雨事件集合体、降雨格局Ⅰ是介于二者之间的降雨事件集合体。三种降雨格局下的水土流失效应依次为:降雨格局Ⅱ>降雨格局Ⅰ>降雨格局Ⅲ,即高雨强、短历时、高频率的降雨事件是主导性降雨因素。
(3)在不考虑土地利用类型差异时,在10°-20°坡度范围内,径流侵蚀随坡度的增加而增加。但不同土地利用下的径流侵蚀对坡度的响应差异较大。同时,在降雨格局、土地利用和坡度共同作用下,径流侵蚀动态效应也趋于复杂化。
(4)极端降雨事件危害性强,需要给予综合防治,以7、8月份为最佳防治期。必要时可辅助地表覆盖及降低人为干扰等措施。同时发现,前期土壤水分对土地利用径流效应的影响力度迥异。以生长良好、植被覆盖率高的土地类型更易受前期土壤含水量的影响。
(5)多元回归分析发现,在土地利用和坡度作用下,径流侵蚀和不同的降雨特征值呈现线性关系,表明其对不同降雨特征值的响应和敏感度不同。这一发现对于深入探讨不同土地利用下径流侵蚀对坡度的响应有重要意义,同时在陡坡地退耕和土地利用调整时可以作为参考依据。