岩溶槽谷区坡地水土流失过程及控制因素分析

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土地是最基本的自然资源,是人类文明发展和延续的承载体,作为地球表层具有生物性和孔隙结构的特殊介质,它为动植物的生存和繁衍提供了空间和养分。坡地是水土流失最基本的地理单元,是水土流失最主要的发源地,同时岩溶槽谷坡地也是构建槽谷地貌最基础的地理单元。定量评价岩溶槽谷区坡地产流产沙及离子流失过程是防治石漠化的关键,也是开展研究岩溶槽谷区土壤侵蚀机理和土壤侵蚀模型及制定合理的水土保持措施等问题的基础。土壤侵蚀造成严重的生态环境问题,使西部地区耕地减少,土地退化并严重影响水资源的有效利用,加剧了干旱的发展,严重地区甚至造成植被退化、岩石裸露,形成石漠化景观,石漠化是流水侵蚀导致土地荒漠化的主要类型之一。它以脆弱的岩溶地质环境为基础,在强烈的人类社会经济活动影响下,以土地生产力退化为本质,以出现类似荒漠景观为标志。我国西南岩溶生态环境脆弱,水土流失严重,加之其独特的水文二元结构,使得岩溶地区水土流失存在地表地下双层途径,此外岩溶槽谷区(岩溶槽谷地貌是指在地质上表现为碳酸盐岩与碎屑岩相间分布,在地貌上表现为北东向脊垄条带状山岭与槽谷或长条形洼地平行分布的地貌)这种特殊地貌阻断了交通,隧道成为了联系山区交通最便捷的选择。大量的隧道修建是否会对地表水土流失造成影响?场降雨条件对岩溶槽谷坡地水土流失具有怎样的影响?不同土地利用方式对岩溶槽谷坡地水土流失具有怎样的影响?是本论文提出的三个科学问题。针对研究对象--岩溶槽谷区薄弱的水土流失研究现状,基于岩溶地区独特的水文二元结构,利用野外径流小区方法实地监测坡地产流产沙过程。径流小区法监测水土流失拥有近百年的历史,为揭示水土流失规律,促进观测手段的动态化和精确化监测发挥了不可替代的作用。径流小区法通过大量的实地野外观测积累了大量的连续性历史资料,为水土流失的综合治理以及制定相关的水土保持措施提供了数据支撑。根据槽谷坡地典型的植被类型和土地利用方式选择位于重庆北碚中梁山上槽谷坡地上的四个径流场做了2017.5-2018.5的水土流失观测实验。并利用水化学方法定量分析地表坡面流和地下土壤流以及坡面产沙中泥沙携带走的离子流失量。实验方案中增加一组对比实验对象,探讨受隧道影响区和无隧道影响区下的径流场坡面水土流失情况规律。经过一年的水文观测实验得到以下主要结论:1影响地表坡地径流系数的因子由高到底分别是降雨量>降雨强度;影响产沙量的因子由高到底分别是:降雨强度(0.81)>降雨量(0.78)>地表坡地径流系数(0.53)。岩溶槽谷地表坡地径流系数和产沙量与降雨量的显著性关系与非岩溶区表现一致,可是地表坡地径流系数(平均7.0%)比非岩溶区(平均30%)低得多。而且岩溶坡地要发生明显的产流现象,场降雨条件必须满足16mm以上,也比非岩溶地区高(场降雨量>10mm);2四个径流场地表坡地径流系数由高到低分别是:1#耕地(8.9%)>3#果园(6.8%)>4#林地(6.4%)>2#林地(5.8%),四个径流场的侵蚀模数值(由高到低分别是:1#耕地(11.8t/km2/a)>3#果园(7.5t/km2/a)>2#林地(5.0t/km2/a)>4#林地(2.3t/km2/a),岩溶槽谷坡地地区的土壤侵蚀模数明显偏低,这也是岩溶地区区别于非岩溶地区最主要的特征之一。但是这并不意味着岩溶槽谷地区的土壤侵蚀量偏低,相反的事实是该地区在经过了漫长年代的流水侵蚀后,土壤层已经变得很瘠薄了;3阳离子中K+、Na+离子的流失途径主要为坡面流,Ca2+、Mg2+、Si4+、Al3+离子的流失途径主要为下渗土壤流,且Si4+、Al3+离子受淋溶作用影响强烈,表现明显的底部富集性;从流失量最大的阴离子HCO3-来看,这反映出典型岩溶流域水体水化学的特征,水化学类型为HCO3---Ca2+型,从流失量最小的阴离子PO43-来看,这反映出在富Ca2+的土壤环境中,磷很容易转化为磷酸钙化合物沉积在表层而不被侵蚀溶解;4受隧道影响下的2#径流场比无隧道影响条件下的4#径流场流失土壤重量更大,同时2#林地的离子漏失量(1383.7g)比4#林地(1292.7g)大,2#径流场长期受隧道影响下改变了地表土壤理化性质,造成土壤结构,土壤湿度,土壤微生物种类及数量有较大差异,土壤理化性质分析表明2#径流场土壤中机械组成<0.01cm的比例要低于4#林地径流场,这反映出2#径流场土壤中粗颗粒含量要高于4#径流场,其抗侵蚀能力可能要弱于4#径流场,造成在相同的降雨量条件下,2#径流场的产沙量要高于4#径流场。
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