東北黑土區(qū)復合土壤侵蝕特征及其防治

目 錄
前言
第1 章 多種外營力作用的復合侵蝕研究動態(tài)與研究重點1
1.1 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析1
1.1.1 單一侵蝕營力作用的土壤侵蝕過程與機理研究2
1.1.2 多種外營力交互作用的坡面復合土壤侵蝕研究9
1.2 東北黑土區(qū)土壤侵蝕研究現(xiàn)狀分析12
1.3 復合土壤侵蝕研究存在的問題與研究重點14
1.3.1 復合土壤侵蝕研究存在的問題14
1.3.2 復合土壤侵蝕研究的重點15
主要參考文獻16
第2 章 東北黑土區(qū)多營力作用的復合土壤侵蝕特征及其季節(jié)性交替26
2.1 東北黑土區(qū)復合土壤侵蝕的基本特征26
2.2 多營力作用的坡面復合土壤侵蝕季節(jié)交替特征30
2.2.1 試驗設計與研究方法31
2.2.2 不同外營力作用下黑土坡面侵蝕速率的季節(jié)變化和空間分布特征37
2.2.3 長緩坡黑土坡面不同坡段土壤侵蝕–沉積特征42
2.2.4 融雪和降雨侵蝕作用下黑土坡面不同坡段泥沙遷移的空間格局44
2.2.5 黑土坡面侵蝕速率隨坡長變化的特征分析46
2.3 研究成果的應用47
2.4 結語47
主要參考文獻48
第3 章 黑土區(qū)水蝕過程關鍵驅動力因子交互作用對坡面土壤侵蝕的影響51
3.1 試驗設計與研究方法51
3.1.1 降雨強度與降雨能量對坡面水蝕影響的試驗設計與研究方法51
3.1.2 降雨強度與坡面匯流對坡面水蝕影響的試驗設計與研究方法55
3.1.3 地表徑流？壤中流和雨滴打擊對坡面水蝕影響的試驗設計與研究方法58
3.2 降雨強度和降雨能量交互作用對黑土坡面水蝕的影響61
3.2.1 天然降雨條件下降雨能量對黑土坡面水蝕的影響分析62
3.2.2 基于模擬試驗的降雨強度和能量交互作用對黑土坡面水蝕的影響63
3.2.3 天然降雨和模擬降雨下降雨能量對坡面水蝕影響的對比分析71
3.2.4 小結73
3.3 降雨和上方匯流交互作用對壟–溝系統(tǒng)坡面水蝕的影響研究74
3.3.1 壟–溝系統(tǒng)坡面徑流率和侵蝕速率對上方匯流和降雨的響應75
3.3.2 降雨和上方匯流的交互作用對壟–溝系統(tǒng)坡面水蝕的影響77
3.3.3 壟–溝系統(tǒng)坡面侵蝕嚴重部位的界定77
3.3.4 坡面匯流與降雨+坡面匯流試驗條件下坡面泥沙來源的診斷79
3.3.5 降雨和匯流交互作用影響壟–溝系統(tǒng)坡面水蝕過程的原因分析81
3.3.6 土壤固結作用對DEM 估算坡面土壤侵蝕量的影響82
3.3.7 小結83
3.4 雨滴打擊？地表徑流和壤中流對坡面水蝕的影響83
3.4.1 壤中流對土壤侵蝕影響的理論分析84
3.4.2 地表徑流與壤中流共同作用對坡面水蝕過程的影響84
3.4.3 有？無壤中流條件下雨滴打擊作用對坡面土壤侵蝕的影響87
3.4.4 小結89
3.5 結語89
主要參考文獻90
第4 章 凍融作用影響黑土坡面土壤侵蝕的機理分析94
4.1 凍融作用對土壤結構的影響94
4.1.1 材料與方法94
4.1.2 凍融循環(huán)作用對土壤團聚體水穩(wěn)性的影響98
4.1.3 凍融作用對土壤微結構的影響101
4.2 凍融作用對土壤抗剪強度的影響106
4.2.1 土壤抗剪強度的測定方法106
4.2.2 凍融循環(huán)和初始土壤含水量對土壤抗剪強度的影響107
4.2.3 不同初始土壤含水量下土壤黏聚力對凍融循環(huán)次數(shù)的響應108
4.2.4 不同初始土壤含水量下土壤內摩擦角對凍融循環(huán)次數(shù)的響應110
4.3 凍融作用對土壤崩解的影響110
4.3.1 土壤崩解速率的測定方法111
4.3.2 凍融循環(huán)和初始土壤含水量對土壤崩解速率的影響112
4.3.3 凍融循環(huán)和初始土壤含水量對土壤崩解過程的影響112
4.4 凍融作用對冰–土界面土壤力學性質的作用機制114
4.4.1 試驗設計與研究方法114
4.4.2 不同凍結溫度下凍結鋒面與凍脹量變化特征115
4.4.3 凍融作用對冰–土界面土壤力學性質的影響117
4.5 結語120
主要參考文獻121
第5 章 多種侵蝕營力疊加作用對黑土坡面復合土壤侵蝕的影響123
5.1 試驗設計與研究方法123
5.1.1 試驗材料123
5.1.2 試驗設備124
5.1.3 試驗設計125
5.1.4 試驗步驟127
5.1.5 土壤性質測定129
5.2 前期土壤凍融作用對黑土坡面水蝕的影響130
5.2.1 前期土壤凍融作用對黑土坡面水蝕量的影響130
5.2.2 前期土壤凍融作用對黑土坡面水蝕過程的影響130
5.3 前期土壤凍融作用對坡耕地土壤風蝕的影響132
5.3.1 前期土壤凍融作用對坡耕地土壤風蝕量的影響132
5.3.2 前期土壤凍融作用對風蝕輸沙量的影響132
5.4 前期地表風蝕作用對黑土坡面水蝕的影響134
5.4.1 前期地表風蝕作用對坡面徑流量和侵蝕量的影響134
5.4.2 前期地表風蝕作用對坡面水蝕過程的影響134
5.5 凍融和風力疊加作用對黑土坡面水蝕的影響分析136
5.5.1 凍融和風力疊加作用對黑土坡面徑流量和水蝕量的影響136
5.5.2 地表風蝕作用的風速與降雨強度對坡面水蝕影響的綜合分析138
5.6 前期凍融作用和地表風蝕疊加作用影響坡面水蝕的原因分析140
5.6.1 凍融作用影響坡面土壤侵蝕的原因分析140
5.6.2 前期地表風蝕作用對坡面水蝕影響的原因分析143
5.7 結語147
主要參考文獻148
第6 章 東北黑土區(qū)坡面侵蝕–沉積空間分布特征151
6.1 基于137Cs 示蹤的坡面侵蝕–沉積分布特征151
6.1.1 材料與方法151
6.1.2 基于137Cs 示蹤的坡面尺度侵蝕–沉積分布特征154
6.2 地形因子對坡面侵蝕–沉積分布的影響158
6.2.1 材料與方法159
6.2.2 土壤137Cs 含量變化特征160
6.2.3 坡面土壤侵蝕–沉積速率160
6.2.4 地形對坡面侵蝕–沉積的影響160
6.3 基于REE 示蹤的順坡壟作對坡面侵蝕–沉積空間分布的影響164
6.3.1 試驗設計與研究方法164
6.3.2 順坡壟作對坡面侵蝕–沉積空間分布的影響166
6.4 基于137Cs 示蹤的橫坡和順坡壟作坡面侵蝕–沉積空間分布特征168
6.4.1 材料與方法168
6.4.2 橫坡壟作和順坡壟作坡面土壤137Cs 含量的空間變化169
6.4.3 橫坡壟作和順坡壟作坡面侵蝕速率的對比171
6.4.4 橫坡壟作和順坡壟作坡面侵蝕-沉積空間變化172
6.5 結語172
主要參考文獻173
第7 章 東北黑土區(qū)復合侵蝕強度分級177
7.1 水力侵蝕強度分級與制圖177
7.1.1 CSLE 方程中各因子計算178
7.1.2 水力侵蝕強度分級與制圖182
7.2 風力侵蝕強度分級與制圖182
7.2.1 WEQ 方程中的各因子計算183
7.2.2 風力侵蝕強度分級與制圖186
7.3 融雪徑流侵蝕強度分級與制圖186
7.3.1 模型中各因子計算187
7.3.2 融雪侵蝕強度分級與制圖189
7.4 復合侵蝕強度分級與制圖190
7.4.1 分級原則與指標190
7.4.2 復合侵蝕強度分級與制圖191
7.5 結語191
主要參考文獻192
第8 章 黑土區(qū)坡面水土保持措施阻控復合侵蝕的路徑與力學機制194
8.1 基于粒子圖像測速(PIV)的坡面水流特征測量技術194
8.1.1 基于PIV 的坡面水流特征測量原理194
8.1.2 基于PIV 的坡面水流特征測量試驗方法196
8.1.3 基于PIV 的坡面薄層水流特征提取方法198
8.1.4 殘茬莖稈對徑流和剪切力分布的影響200
8.2 坡面水土保持措施對土壤剖面水熱分布的調控202
8.2.1 土壤剖面水熱遷移特征定位監(jiān)測方法203
8.2.2 基于野外原位監(jiān)測的土壤剖面水熱遷移特征204
8.2.3 基于SHAW 模型的土壤剖面水熱遷移特征210
8.3 水土保持措施對坡面徑流路徑的阻控分析215
8.3.1 秸稈莖稈對坡面徑流路徑的阻控分析215
8.3.2 植被緩沖帶阻控侵蝕的路徑分析219
8.4 結語224
主要參考文獻225
第9 章 黑土區(qū)水土保持措施分析與適宜性評價228
9.1 水土保持措施分類與小流域水土保持措施分布特征228
9.1.1 坡面水土保持措施數(shù)據(jù)庫的構建228
9.1.2 適應于水蝕和風蝕防治的坡面水土保持措施類型劃分231
9.1.3 適應于復合侵蝕防治的坡面水土保持措施類型劃分231
9.1.4 典型坡面水土保持措施布設案例分析232
9.1.5 典型農業(yè)小流域的水土保持措施空間分布特征234
9.2 坡面水土保持措施防治土壤侵蝕效果評價237
9.2.1 不同壟作方式防治坡面土壤侵蝕的效果237
9.2.2 不同秸稈還田方式防治坡面土壤侵蝕的效果251
9.2.3 植物緩沖帶防治坡面土壤侵蝕的效果258
9.2.4 作物輪作防治坡面土壤侵蝕的效果260
9.3 坡面水土保持措施配置模式防治土壤侵蝕效果的對比263 9.3.1 試驗設計與研究方法263
9.3.2 結果與分析264
9.4 坡面水土保持措施適用性的農戶滿意度調查分析與能值量化266
9.4.1 坡面水土保持措施應用的農戶滿意度調查分析266
9.4.2 坡面水土保持措施能值分析方法的構建及其能值對比269
9.5 坡面水土保持措施的適宜性評價272
9.5.1 坡面水土保持措施的篩選272
9.5.2 坡面水土保持措施的適宜性評價277
9.6 結語279
主要參考文獻280