基于GIS区域水土流失模型土壤抗侵蚀性因子研究

论文摘要

区域水土流失模型是区域水土流失定期调查和水土保持宏观决策的支持工具。本文着眼于区域水土流失模型对土壤抗侵蚀性因子的需要,在完成对黄土高原丘陵沟壑区第Ⅲ副区—天水藉河流域（二期）项目区野外布点的基础上,在各小流域内选择典型的土地利用类型,测定土壤抗侵蚀性因子（包括土壤抗冲系数、土壤崩解速率、土壤饱和粘结力、土壤水分入渗速率以及土壤容重和含水量等）,并分析研究了各因子间的相关关系;以GIS软件为基础,通过反距离加权插值（IDW）得到了研究区土壤抗侵蚀性因子的空间特征分布图,分析了它们在空间上的区域分异特征;同时,本文还利用原状土冲刷法对农地、草地土壤抗冲系数与冲刷流量和坡度的定量关系进行了室内研究。主要结论包括:1)对研究区内农地、林地、草地和果园4种土地利用类型的43个样点进行了土壤抗侵蚀性因子的测定。研究了四个土壤抗侵蚀性因子随土地利用类型、土层深度、土地退耕年限等的变化规律,并对各因子间的内在关系进行了定性分析;2)以野外实测数据为基础,建立了土壤抗侵蚀性因子数据库;利用GIS软件对研究区内土壤各抗侵蚀性因子进行了插值,得到了各因子的空间分布图,分析了它们的区域分异规律。3)采用原状土抗冲槽法,以休闲农地和草地为研究对象,进行了变换坡度、流量的放水冲刷实验。结果表明:农地、草地土壤抗冲系数均随坡度和冲刷流量的增大而增大。其中,草地土壤抗冲系数随坡度和流量的增大上下起伏较缓和,而农地土壤抗冲系数上下波动比较大;在相同流量和相同坡度下,农地土壤抗冲系数M值明显大于天然草地,说明农地土壤抗冲性比草地弱;应用SPSS软件进行数据分析,草地土壤表层（0～10cm）土壤抗冲系数M值与坡度、流量的关系可以用多元回归方程M = 3. 078（Q -3.888）（0 .096S-1）来模拟,并且草地水土流失的产生存在临界流量,即Q =3.888L /min;农地土壤表层（0～10cm）土壤抗冲系数M值与坡度、流量的定量关系也可以用类似的多元回归方程M = 1. 17（Q -2.738）（0 .201S-1）来进行模拟,农地发生水土流失的临界流量Q =2.738L /min;通过对草地和农地发生水土流失的临界流量大小对比关系,也可以反映出农地土壤抵抗径流冲刷的能力比草地弱,水土流失更容易发生。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 区域水蚀土壤因子的研究意义
• 1.2 国内外区域水蚀土壤因子研究现状
• 1.2.1 国外区域水蚀土壤因子研究现状
• 1.2.2 国内区域水蚀土壤因子研究现状
• 1.3 区域水土流失模型土壤抗侵蚀因子测试研究
• 1.4 目前研究中存在的问题
• 1.5 研究内容、研究区概况及技术路线
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究区概况
• 1.5.3 技术路线
• 第二章 区域水蚀土壤抗侵蚀性因子野外测试及概况
• 2.1 区域水蚀土壤抗侵蚀性因子野外测试
• 2.1.1 区域水蚀土壤抗侵蚀性因子研究原理与方法
• 2.1.2 区域水蚀土壤抗侵蚀性因子野外测试
• 2.2 黄土高原土壤抗侵蚀性野外测试概况
• 2.2.1 测试范围及测点分布状况
• 2.2.2 测试概况
• 第三章 区域水蚀土壤抗侵蚀性因子土壤学分析
• 3.1 土壤抗冲系数研究
• 3.1.1 土壤抗冲系数与土地利用类型关系
• 3.1.2 土壤抗冲系数的垂直变化
• 3.1.3 土壤抗冲系数与土壤容重的关系
• 3.1.4 土壤抗冲系数与退耕年限的关系
• 3.2 土壤入渗性能研究
• 3.2.1 不同土地利用类型土壤的入渗特征
• 3.2.2 土壤入渗过程的数学描述
• 3.2.3 土壤稳定入渗速率与土地退耕年限的关系
• 3.3 土壤崩解性能研究
• 3.3.1 不同土地利用类型土壤崩解速率的变化
• 3.3.2 土壤崩解速率的垂直变化
• 3.3.3 土壤崩解速率和与土壤抗冲系数的关系
• 3.4 土壤饱和粘结力研究
• 3.4.1 土壤饱和粘结力与土地利用类型的关系
• 3.4.2 土壤饱和粘结力与土壤容重的关系
• 3.4.3 土壤饱和粘结力与土壤抗冲系数的关系
• 3.4.4 土壤饱和粘结力与崩解速率的关系
• 3.5 本章小结
• 第四章 区域水蚀土壤抗侵蚀性定量评价
• 4.1 区域水蚀土壤抗侵蚀性因子数据库的建立及插值
• 4.1.1 区域水蚀土壤抗侵蚀性因子数据库的建立
• 4.1.2 区域水蚀土壤抗侵蚀性因子空间插值
• 4.2 区域水蚀土壤抗侵蚀性分异规律
• 4.2.1 土壤抗冲系数的区域分异规律
• 4.2.2 土壤稳定入渗速率的区域分异规律
• 4.2.3 土壤崩解速率的区域分异规律
• 4.2.4 土壤饱和粘结力的区域分异规律
• 4.3 本章小结
• 第五章 土壤抗冲系数与坡度和流量关系研究
• 5.1 研究背景
• 5.2 研究方法
• 5.2.1 实验设计
• 5.2.2 实验装置
• 5.2.3 实验过程
• 5.3 不同坡度、不同流量下土壤抗冲性实验研究
• 5.3.1 自然退耕草地的土壤抗冲性实验结果
• 5.3.2 休闲农地土壤抗冲性实验结果
• 5.3.3 不同土地利用类型土壤抗冲性实验结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 结语
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 尚需深入研究的内容
• 参考文献
• 作者简介