我国土壤侵蚀科学研究回顾和展望

本文回顾了我国土壤侵蚀科学研究的历史,基于对我国土壤侵蚀科学研究面临的机遇与挑战求分析,提出了今后我国土壤侵蚀研究应加强的研究领域,包括土壤侵蚀过程与机理,土壤侵蚀预报模型,土壤侵蚀环境效应评价,侵蚀灾害预警,重大工程及全球变化对侵蚀环境影响和土壤侵蚀研究新技术与方法等。     

三江源区典型高寒草甸土壤侵蚀的137Cs定量分析

高寒草甸是青海三江源地区的主体生态系统. 高寒草甸的根系盘结, 形成坚实的“地毯式”草皮层, 固土持水能力强, 是维持“中华水塔”的主要贡献者. 为了定量分析典型高寒草甸的抗侵蚀能力, 本文选择草皮层完整、植被覆盖度在60%以上的典型高寒草甸坡面, 进行了土壤侵蚀的¹³⁷Cs核素示踪研究. 结果表明: (1) 各采样坡面土壤侵蚀强度属微度-轻度侵蚀水平, 玉树县玛龙村坡面多年平均土壤侵蚀模数为464 t km^-2 a^-1, 玛多县野牛沟乡坡面为415 t km^-2 a^-1, 称多县珍秦乡坡面为875 t km^-2 a^-1. (2) 在坡面尺度上, 土壤侵蚀速率与植被覆盖度呈负相关, 植被覆盖度越高, 坡面侵蚀模数越小(P<0.01, R²=0.986); 在样点尺度上, 土壤侵蚀速率与植被覆盖度之间也具有较好的负相关关系(P<0.01, R²=0.555). (3) 三江源地区高寒草甸坡面侵蚀强度及其与植被覆盖度的关系表明, 植被是土壤侵蚀的最主要影响因素之一, 具有完整草皮层且植被覆盖度较高的高寒草甸, 对于土壤保护和防止水土流失具有重要的意义.     

土壤侵蚀模型实验中的土壤相似性问题

1 问题的提出 土壤是降雨径流侵蚀力作用的对象。土壤相似是土壤侵蚀模型实验中,除降雨相似外的又一重要单值条件。但由于问题的复杂性,迄今未见这方面研究的报道。以往的土壤侵蚀实验,因缺乏严密的相似指标约束,或多或少地存在一些模型误差。提高土壤侵蚀资料的可靠性和精确性,已成为一项紧迫的任务。随着研究的深入和经费的限制,人们开始尝试缩小比尺的模型实验,这就使土壤相似性问题的研究愈加迫切起来。本文首次运用相似理论和侵蚀力学原理,解析土壤受蚀现象的物理过程,导出支配该过程的相似准则,进而提出土壤1:1模拟的相似条件,并指出土壤不宜做缩小比尺的模拟。     

多尺度土壤侵蚀评价指数

针对不同尺度研究土地利用与土壤侵蚀的关系是自然地理学研究的前沿领域和热点问题. 基于景观生态学的“尺度-格局-过程”原理, 在考虑土地利用、地形、土壤、降雨等影响因素的基础上, 应用尺度转换的方法, 构建了不同尺度土壤侵蚀评价指数, 提出了多尺度土壤侵蚀评价指数的研究思路与方法. 多尺度土壤侵蚀评价指数适用于土地利用与土壤侵蚀的关系评价和多尺度土壤侵蚀评价研究, 为区域土地利用格局的优化设计和多尺度综合研究提供了新的方法.     

黄土高原土壤抗冲性机理初步研究

黄土及其上面发育的土壤无根系盘绕、固结,抗冲性很差,是导致黄土高原水土流失严重、生态环境恶化的重要内在原因.因此,研究该区土壤抗冲性的成因,是解决土壤侵蚀预测预报和水土保持综合治理的重大理论和实践问题.关于土壤抗冲性这一概念最早由朱显谟在60年代,根据黄土高原土壤抗侵蚀能力的特点,提出应把土壤抗蚀性和抗冲性明确区分开来进行研究,但有关这方面的系统研究至今尚未见报道.作者自1987年以来对黄土高原土壤剖面的     

纵向岭谷区典型公路沿线的土壤侵蚀风险

以云南纵向岭谷区的思茅-景洪公路沿线20 km缓冲区作为典型研究对象,选择地形、气候、地表覆被等3个方面的5个因素,采用GIS空间分析和人工神经网络中的BP神经网络方法,对典型公路沿线的土壤侵蚀风险进行研究．结果反映出区域内较易发生侵蚀(风险值在2．5-3．5之间)的土地面积比重较大,公路沿线一定范围内的土壤侵蚀风险要高于远离公路的区域,说明公路对于其沿线区域的土壤侵蚀具有影响,这种影响有公路修建的直接影响,也有因公路修建所产生的间接影响,总体上表现在公路修建所引起的地表覆被(土地利用及植被状况)的变化方面．     

土壤的侵蚀正在损害着世界的经济

根据世界观察研究所,一个华盛顿低级智囊机构的最新研究表明:世界上近一半的农田,正在以一种损害其固有生产力的速度,流失其土壤表土。并说:如果不制止的话,过度的土壤侵蚀,将最终导致粮食价格的上涨和持久的饥饿援助。世界观察主席,与爱德华,C.沃尔夫一起的合作者,莱斯特、R.布朗告诫说:“为了满足对粮食产量的追求,世界上正在开始开垦土地,把一种可以重新恢复的资源变成了一种不可重新恢复的资源”。他们写了一篇论文是,土壤的侵蚀:一种潜移默化的世界经济危机。在这篇论文中,他们第一次计算了世界上土壤的侵蚀损失量,估算了每年农田过度损失的表土在2540亿吨之多。     

黄土丘陵区退耕上限坡度的研究论证

以野外考察研究资料为基础 ,结合定位观测和人工降雨模拟实验 ,对黄土丘陵区退耕上限坡度进行了科学论证 .研究结果表明 ,坡耕地上浅沟侵蚀的发生发展是导致侵蚀量剧增的主要因素 ;发生浅沟的临界坡度为 15°～ 2 0° ,大于 2 5°的陡坡耕地浅沟发生的频率最高 ,其侵蚀量可占坡耕地总侵蚀量的 70 %左右 ;浅沟侵蚀强度的剧增在于其流量、流速及单位流量的平均含沙量均明显大于片蚀和细沟侵蚀过程 .据此提出 ,必须禁止开垦发生浅沟侵蚀强度最大的大于 2 5°的陡坡 ,并尽可能控制在发生浅沟侵蚀的临界坡度 15°～ 2 0°以下 .     

评《流域泥沙动力学模型》

泥沙的侵蚀、搬运、沉积是一个整体. 河流泥沙来源于流域泥沙, 流域环境决定着进入河流的水沙条件, 而水沙条件变化又进一步影响河床演变过程. 以前泥沙研究的重点集中在河流输沙与冲淤上, 而对流域面上的侵蚀产沙重视不够. 河流来水来沙条件是通过流域水土流失研究以及利用原型观测和经验方法得出的. 这方面的研究有较大的局限性, 至今还处于小流域的经验估算阶段. 因此, 加强流域泥沙研究, 从根本上揭示流域产流产沙与河床演变及江河治理的关系有重要意义. 钱宁院士最早开展流域来水来沙与河床演变关系的研究. 在20世纪70年代, 他通过观察黄河下游河床粗泥沙淤积现象, 认识到黄土高原粗泥沙来源对黄河下游河床淤积抬升起主要作用, 并初步划分了黄土高原多沙粗沙来源区的范围, 为黄土高原水土流失的治理指明了方向. 本人在黄河综合治理国家“八五”科技攻关项目中承担了“拦减粗泥沙对黄河下游河床演变影响”的课题, 对黄土高原自然地理条件、土壤侵蚀和输沙特性开展研究, 揭示了来水来沙减少对下游河床冲淤和演变的影响规律. 这些成果是基于对水文资料分析和河流水沙模型计算得出的, 但也需要从流域泥沙角度深入研究河流来水来沙与河床演变的响应关系...     

210Pbex在土壤中的深度分布和通过210Pbex法求算土壤侵蚀速率模型

中国和英国的3个土壤剖面给出了非农耕地和农耕地土壤中210Pbex和137Cs的深度分布, 这两种核素的深度分布非常相似, 非农耕地核素的最大浓度出现在土壤表层, 向下浓度呈指数急剧降低; 农耕地核素基本均匀分布于犁耕层深度内. 中国黄土高原的210Pbex本底值为573 mBq/cm2, 略高于英国的520 mBq/cm2. 20世纪50～70年代核试验产生的137Cs在土壤中呈非稳定态分布, 而土壤中的天然核素210Pb在土壤环境和侵蚀过程长期不变的情况下, 呈稳定态分布. 因此, 土壤中210Pbex的质量平衡不同于137Cs. 根据210Pbex连续沉降、衰变和流失的过程, 推导出非农耕地和农耕地土壤中210Pbex稳定态分布的质量平衡模型, 用以计算土壤侵蚀速率. 此外, 还给出了通过无侵蚀草地土壤中210Pbex的深度分布, 求算农耕地210Pbex表层富集系数的方法.     

秦皇岛花岗岩风化壳的剥蚀速率:宇宙成因核素~(26)Al与~(10)Be的研究

<正>风化和侵蚀过程是研究气候变化和地貌演化的重要课题.剥蚀包括风化和侵蚀.宇宙成因核素可以直接定量研究105 a范围内地表的平均剥蚀速率.自20世纪80年代以来,加速器质谱分析技术的发展推动了宇宙成因核素在地表过程研究中的应用.国内相关的研究多集中在河流沉积物、阶地演化、冰川历史、埋藏年龄等,在地表剥蚀速率研究方面的应用鲜有报道.     

中国水土流失基础研究的机遇与挑战

水土流失是制约人类生存和社会可持续发展的重大环境问题,是我国各种生态问题的集中反映,对粮食安全和生态安全造成了严重威胁。国家973项目“中国主要水蚀区土壤侵蚀过程与调控研究”以我国东北黑土漫岗区、西北黄土高原区、南方红壤丘陵区、西南紫色土山丘区4个水蚀区为重点,以土壤侵蚀过程为研究对象,拟解决主要水蚀区土壤侵蚀的发生发展过程与驱动机制、复杂环境下土壤侵蚀模型构建的理论与方法、水土流失与水土保持环境效应评价理论与调控机理等三个关键科学问题。研究水土流失发生发展过程与驱动机制,指导水土保持措施配置与战略规划;阐明流域产沙和水沙运移规律,减少江河洪涝灾害、维系大江大河和大湖安全;构建多尺度土壤侵蚀预报模型,预测发展趋势,指导水土保持规划;建立水土流失与水土保持的环境效应评价理论,为生态建设和制定中国水土保持宏观战略对策提供科学依据。     

土壤侵蚀模型试验中的降雨相似及其实现

模型试验方法是促使土壤侵蚀研究由野外走向室内,由经验趋向理论的重要途径.降雨相似是土壤侵蚀模型试验相似性要求的重要方面.模拟天然降雨特性的困难,及恰当解释未能达到充分模拟条件下获得的资料的困难,阻碍了这种方法的应用和发展.作者首次运用物理学方法,描述降雨现象,进而推导出降雨相似性法则.并在此基础上,对降雨可否做缩小比例尺的模拟;目前广泛采用的各种1:1比例尺的降雨模拟方法的相似性程度与纠偏途径,以及由降雨相似性准则可能导出的雨滴终点速计算公式等展开讨论.     

大新高速公路抗硫酸盐侵蚀混凝土试验研究及技术处治

文章结合大新高速公路沿线土壤含盐量情况,介绍了掺高效减水剂、硅灰、粉煤灰等配制抗硫酸盐侵蚀胶砂的性能,并对复合掺加粉煤灰和高效减水剂抗硫酸盐侵蚀混凝土性能进行研究,试验结果证明.掺加300%粉煤灰和高效减水荆可满足技术要求.     

长江口水下地形演变对三峡水库蓄水的响应

三峡水库蓄水对长江河口水下地形演变的影响,近年已日趋成为研究热点.但已有研究多受到水下地形数据范围和精度的限制,在一定程度上制约了长江口区域地形演变对三峡水库蓄水响应的客观认识.利用始于三峡蓄水前的2002年,截至2013年的5个代表性年份的长江口全区实测水下地形数据,通过构建水深-累积面积曲线和冲淤通量计算及与三峡水库和大通站输沙量的对比,揭示了三峡蓄水后长江口全区水下地形演变规律及其对三峡水库蓄水的响应,为判别三峡水库对长江口的影响提供了更客观和直接的证据.研究结果显示,长江口在三峡蓄水影响下的总体演化格局为:以?6.4 m水深线为界,近岸以淤积为主,远岸以侵蚀占主导,?19 m水深线以深水域水下地形相对稳定,受水动力影响较小.这种趋势到2013年发生显著变化,海床侵蚀明显加剧.总体而言,研究区于2002~2007年间发生由淤积主导向侵蚀为主的转变,且2007年后侵蚀趋势加剧,相比三峡蓄水前的2002年,2013年长江口侵蚀泥沙超过10亿t.2007~2011年间长江口冲淤量变化趋势与三峡水库出库输沙量及大通站年输沙量呈极好的线性正相关性,判别系数在0.99以上,说明2007年后三峡蓄水对长江口区域演化具有控制性作用,而2013年研究区海床侵蚀的加剧,还与长江口外和苏北海岸带泥沙补给受到限制有关.     

风蚀土壤剖面137Cs的分布及侵蚀速率的估算

研究¹³⁷Cs在土壤剖面上的分布是应用¹³⁷Cs方法定量评价土壤风力侵蚀的基础. 以内蒙古太仆寺旗为研究区, 采集了4个样点、共62个土壤样本; 使用伽马能谱仪测定了各土壤样本的¹³⁷Cs活度, 计算得到各样点的¹³⁷Cs总量. 研究发现不同土地利用类型/土地覆盖等级的¹³⁷Cs剖面分布特征差异明显. 在低覆盖草地和中覆盖草地土壤剖面中, ¹³⁷Cs活度分布形态为负指数分布; 在高覆盖草地土壤剖面中, ¹³⁷Cs活度分布形态在剖面上部为单峰状, 单峰后继续为负指数分布; 在耕地剖面中, ¹³⁷Cs集中在犁底层以上, 且均匀分布. 对耕地和草地样点分别使用质量平衡模型和剖面分布模型, 可以估算得到农耕地、低覆盖草地、中等覆盖草地等3处样点的侵蚀速率分别为7990, 4270和1808 Mg/km²·a, 分别属于强度侵蚀、中度侵蚀和轻度侵蚀, 风力侵蚀强度与地面植被覆盖度呈负相关关系.     

贵州喀斯特地区碳酸盐岩的宇宙成因核素36Cl侵蚀速率

喀斯特地区侵蚀速率是理解全球碳循环、喀斯特地貌演化以及土地利用等学科的最基本问题之一.侵蚀速率估算方法主要包括:(1)流域河水化学溶解物平衡的计算;(2)置于不同环境下的大理岩片重量损失的观测;(3)显微侵蚀测量仪对暴露地表的直接测量;(4)碳酸盐岩中石英脉的长期观测;(5)地表岩石中宇宙成因核素36Cl(半衰期3万年)的测定.与其他方法相比,地表岩石中36Cl含量反映了104~105年尺度内的岩石暴露和侵蚀历史.本项研究收集了贵州省内不同地区的碳酸盐     

汉江丹江口水库下游游荡段河岸侵蚀及其在河床调整中的意义

河岸侵蚀是流水侵蚀作用的重要方面,对此已有不少学者进行过研究.冲积河流上修建水库之后,河流通过河床的下切与河宽的拓展来进行自身形态的调整,以与改变了的系统输入条件相适应.对于水库下游河床的下切,亦已有了不少研究成果,但对于水库下游河岸侵蚀的系统研究,国内外还很少见于报道.我们以汉江丹江口水库下游游荡河段(丹江口～钟祥)为例,对此进行了研究.     

克拉通岩石圈的生长和再造

华北克拉通岩石圈减薄研究已经成为近一个时期中国乃至世界固体地球科学研究的热点. 本文在讨论大陆地壳形成和演化的基础上, 概括了岩石圈地幔形成机制, 提出克拉通岩石圈减薄主要以两种方式发生在大陆岩石圈地幔下部, 一种是俯冲侵蚀(例如华北), 另一种是俯冲侵蚀与底垫消融相结合(例如扬子).     

海滩侵蚀与防护

近年来,由于众多水库修建导致河流入海沉积物量的巨减,与气候变暖相伴的世纪性海平面上升,以及灾害性天气条件(台风、寒潮等)下极端海岸动力状态重现期缩短,使得海岸侵蚀(淹没性损失、剖面调整性侵蚀与极端动力条件造成的侵蚀等)问题日益严重,表现为原淤积型或稳定型海岸转变为侵蚀型海岸,原侵蚀型海岸受蚀加重等.在波浪作用为主的海岸,海滩成为遭受侵蚀最敏感而严重的单元.