东北低山丘陵典型区侵蚀沟分布特征及其地形影响研究

东北低山丘陵区是重要的粮食主产区和商品粮基地,高强度的农业垦殖造成了严重的水土流失,侵蚀沟危害日益加剧。选择东辽河上游106.5 km²的区域为研究区,基于分辨率2 m的遥感影像,在GIS人工预判读侵蚀沟的基础上,野外实地验证并测量了研究区内长度≥50 m、且深度≥0.5 m的侵蚀沟的几何参数与经纬度;基于DEM获取了侵蚀沟所在坡面的坡度、坡向和高程等空间信息;分析了研究区侵蚀沟的基本特征与时空演化趋势,探讨了坡度和坡向对侵蚀沟发育的影响。结果表明：① 目前研究区已形成侵蚀沟322条,分布密度为3.0条/km²,沟壑密度为0.8 km/km²,割裂度为1.4%,侵蚀沟发展速度快,沟蚀强度已达强烈程度,应引起足够重视。② 侵蚀沟主要分布在6°~9°的坡耕地上,坡度对沟蚀的影响明显,坡耕地高强度垦殖是沟蚀加剧的主要驱动力;③ 阳坡（S、E）上侵蚀沟分布相对较多,而阴坡（N）上侵蚀沟分布最少,坡向对沟蚀也有一定影响。研究成果为认识东北低山丘陵区侵蚀沟发生与演化提供了科学数据。     

东北典型黑土区40年来沟蚀空间格局变化及地形分异规律

以SPOT5和Corona影像为基础数据源,获取了东北典型黑土区1965年和2005年的侵蚀沟分布数据,生成了侵蚀沟密度空间分布图;基于1∶5万地形图,插值求取DEM,提取了地形因子;最后,在GIS空间分析模块支持下,分析典型黑土区40年来沟蚀空间格局变化及其地形分异规律。结果表明,经过40年的开发,研究区侵蚀沟密度剧增,且各等级侵蚀沟密度都出现向更高一级发展的趋势,呈现出以北西南东向为轴心,从沟蚀剧烈增加区到微度增加区变化特征;沟蚀在垂直方向上具有层状分布规律,在海拔250～275m高度出现密度最大值,说明岗坡地带是黑土区沟蚀易发区;坡度分异表明黑土区侵蚀沟出现向高坡度发展趋势;各坡向上侵蚀沟密度和动态发展状况表明,在东北典型黑土区坡向不是影响侵蚀沟发育的首要因子。     

Investigation of Soil Shear-Strength Parameters and Prediction of the Collapse of Gully Walls in the Black Soil Region of Northeastern China

The collapse of gully walls is an important mode of gully erosion, and it depends strongly on two soil shear-strength parameters: cohesion and the internal friction angle. However, little research has examined these parameters in China's black soil region. In the present study, we sampled six groups of surface soils from four different land uses, and two groups of soils at depths of 30 cm and 60 cm. The cohesion (c) and internal friction angle (φ) of each group were determined at 10 levels of water content. The results show that c increased with increasing water content until a certain level (12% for the surface soils, and 14% for the deeper soils), after which c decreased. Internal friction angle generally decreased with increasing water content. We developed a model predicting collapse of gully walls based on four parameters: dry bulk density, water content, crack depth, and the width of the soil collapse. The model predicts that soil collapse would occur at two levels of water content: dry and wet conditions. Field data showed that collapse only occurred under the wet condition; the critical mass water content given by the model is between 31.0% and 33.8% moisture.     

50年来东北黑土区土地利用变化对沟蚀的影响——以克东地区为例

以位于东北典型黑土区的克东地区作为研究区,以1965年的Corona、2005年的SPOT5和2015年高分一号影像作为数据源,通过目视解译获取研究区对应年份的侵蚀沟分布状况;以1954年地形图和1975年的Landsat/MSS、2005年和2015年的Landsat/TM影像为数据源分别获取1965年、2005年和2015年土地利用数据;以侵蚀沟裂度为指标从土地利用变化角度分析研究区近50年来沟蚀变化状况。结果表明：黑土区沟壑侵蚀状况日益严重,耕地中侵蚀沟面积最大、侵蚀沟裂度增长速度最快;耕地、草地和建设用地上沟蚀状况的加剧伴随着林地和未利用地的开垦;耕地和草地相互转换裂度变化最大,退耕还林还草短期内侵蚀沟裂度仍然很高,但随着近10年来“退耕还林”的推行和用地状况的改善,沟蚀虽仍在发展但速度趋于缓慢。     

东北漫岗黑土区浅沟侵蚀发育特征

东北黑土区是中国重要商品粮基地之一,沟道恶性扩张,已成为导致该区土地退化主要原因之一.利用全球定位系统和传统方法测量浅沟形态参数,结合地理信息系统(GIS)平台计算流域尺度的沟蚀现状,分析东北黑土区浅沟侵蚀发育特征,并对比分析其与黄土高原浅沟侵蚀发生的地貌因子之间的异同.研究表明,研究区浅沟分布密度0.56～0.93 km、km2,年侵蚀模数达到118～199 m3/km2,浅沟破坏面积占流域面积比例达0.11%～0.19%,浅沟沟壑密度已经达到中度和强度侵蚀,处于快速发展时期;研究区浅沟的临界汇水面积大于黄土高原,分布的临界坡度小于黄土高原,这主要由黑土区坡长坡缓的特点决定.     

东北漫岗黑土区春季冻融期浅沟侵蚀

浅沟侵蚀是东北漫岗黑土区农耕地上常见的水蚀类型,往往对坡耕地造成严重的破坏。2005年春季,通过对两个小流域浅沟侵蚀的调查测量,发现该区浅沟侵蚀相当严重,两流域分别形成浅沟14条、16条,浅沟总长度分别达3 269 m、2 146 m,浅沟密度分别为908 m/km2、766 m/km2,侵蚀深度分别为0.17 mm、0.16 mm,侵蚀模数分别达181.8 t/km2、173.6 t/km2。2005年春季两流域浅沟侵蚀期的径流深分别是6.8 mm、7.7 mm。分析表明,研究区在春季表层土壤解冻、地表裸露和存在季节性冻土层的条件下,春季融雪及强降水易造成强烈的浅沟侵蚀。在分布上,浅沟一般位于坡面的中下部,而且多发育在瓦背状坡面的集流水路上。另外,耕作措施对浅沟的形成和发展也有重要影响。     

黄土丘陵沟壑区坡面径流侵蚀产沙过程的环境解释

应用数量分类(TWINSPAN)和排序(DCCA)方法对陕北吴起县典型坡面侵蚀产沙过程进行了环境解释。结果表明：环境因子对土样侵蚀产沙量的解释量达83%,其中DCCA排序轴前4轴的解释量占总排序轴解释量的69%,且分别与坡位、土壤质量、海拔、干根重显著相关。坡面径流侵蚀产沙量随冲刷时间呈波浪式变化,环境因子对侵蚀产沙过程影响甚微。坡面径流侵蚀产沙量按地形部位表现为梁峁顶<梁峁坡<沟坡<沟底,按地类则表现为灌木林<针阔混交林<针叶纯林<阔叶纯林。     

元代以来黄土塬区沟谷发育与土壤侵蚀

以洛川旧县镇南沟小流域为研究对象，用实地考察和史料考证相结合的方法，恢复了元代(1267年)以来洛川黄土塬区沟谷发育与土壤侵蚀过程，计算出了不同时段沟谷发育速度、土壤侵蚀强度，分析了黄土塬区沟谷形态的演变。自元代以来黄土塬区沟谷发育、土壤侵蚀呈加剧态势，其变化一方面与降水量变化关系密切，降水量较丰富时沟谷发育、土壤侵蚀较强；另一方面人为加速侵蚀与自然侵蚀相叠加是近现代沟谷发育、土壤侵蚀剧烈的主要原因。黄土塬区沟谷形态由巷形谷、V形谷向U形谷演变，沟头段巷形谷和上游段V形谷是土壤侵蚀与治理的重点。     

中国区域土壤水蚀碳量空间分布及其时间动态

本文利用三次全国土壤侵蚀遥感普查数据和第二次土壤普查土壤有机碳和无机碳密度数据,分析了我国土壤水蚀碳量的空间分布及其时间动态。研究结果表明：我国土壤水蚀碳量为74.61Tg C y^-1,其中有机碳量51.49Tg C y^-1,无机碳量23.12Tg C y^-1。在七大水土流失区中,水蚀有机碳量最多的是西南岩溶区,占总水蚀有机碳量的26.48%;水蚀无机碳量最多的是黄土高原区,占总水蚀无机碳量的67.62%。前者以中度水蚀为主,后者以极强度和强度水蚀为主。80年代中期至90年代中期,我国土壤水蚀碳量共减少了11.66Tg C y^-1,以有机碳迁移量减少为主,占总减少量的81.93%;90年代中期至21世纪初,土壤水蚀碳量依然呈下降趋势,共减少了1.65Tg C y^-1,其中,有机碳迁移量减少了1.514Tg C y^-1,无机碳迁移量减少了0.134Tg C y^-1。     

中国风蚀景观面积变化与 地表风场强度的关系

利用遥感调查的1995－2000年中国土地利用成果进行中国风蚀景观变化过程的分类，对不同风蚀景观发展过程进行了地理分区。探讨风蚀景观变化的方向和速度，特别是土地发生风蚀沙漠化的趋势。在中国近400个气象站点1999年每日4次观测数据的基础上，进行风向频率、风场强度及风能参数的计算，分析风速频率Weibull分布的形状参数k和幅度参数c。利用GIS方法生成覆盖中国的1km网格，对风场强度等数据进行空间化处理，生成中国地表风速空间分布数据。在此基础上，分析1999年风速变化状况并探讨风场的变化过程。利用RWEQ风蚀预报模型中的计算方法生成了的风场强度指数。结合风场强度数据，进行风蚀区内风蚀景观变化类型分布数据的对比，指出强风场的存在促使中国西北广大干旱区的草地和耕地遭到破坏，并探讨了风能对土壤风力侵蚀和风蚀景观的驱动过程。同时，在分析风能与风蚀景观空间分布关系的基础上探讨了降低土壤风蚀的措施。最后指出了建立风速和风向驱动下的不同景观的土壤颗粒侵蚀和堆积量模型的重要性。