東北黑土區(qū)復(fù)合土壤侵蝕特征及其防治

目 錄
前言
第1 章 多種外營(yíng)力作用的復(fù)合侵蝕研究動(dòng)態(tài)與研究重點(diǎn)1
1.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析1
1.1.1 單一侵蝕營(yíng)力作用的土壤侵蝕過(guò)程與機(jī)理研究2
1.1.2 多種外營(yíng)力交互作用的坡面復(fù)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(fù)合土壤侵蝕研究存在的問(wèn)題與研究重點(diǎn)14
1.3.1 復(fù)合土壤侵蝕研究存在的問(wèn)題14
1.3.2 復(fù)合土壤侵蝕研究的重點(diǎn)15
主要參考文獻(xiàn)16
第2 章 東北黑土區(qū)多營(yíng)力作用的復(fù)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(fù)合土壤侵蝕的基本特征26
2.2 多營(yíng)力作用的坡面復(fù)合土壤侵蝕季節(jié)交替特征30
2.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法31
2.2.2 不同外營(yíng)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(zhǎng)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(zhǎng)變化的特征分析46
2.3 研究成果的應(yīng)用47
2.4 結(jié)語(yǔ)47
主要參考文獻(xiàn)48
第3 章 黑土區(qū)水蝕過(guò)程關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力因子交互作用對(duì)坡面土壤侵蝕的影響51
3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法51
3.1.1 降雨強(qiáng)度與降雨能量對(duì)坡面水蝕影響的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法51
3.1.2 降雨強(qiáng)度與坡面匯流對(duì)坡面水蝕影響的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法55
3.1.3 地表徑流？壤中流和雨滴打擊對(duì)坡面水蝕影響的試驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法58
3.2 降雨強(qiáng)度和降雨能量交互作用對(duì)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(duì)黑土坡面水蝕的影響分析62
3.2.2 基于模擬試驗(yàn)的降雨強(qiáng)度和能量交互作用對(duì)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(duì)坡面水蝕影響的對(duì)比分析71
3.2.4 小結(jié)73
3.3 降雨和上方匯流交互作用對(duì)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(duì)上方匯流和降雨的響應(yīng)75
3.3.2 降雨和上方匯流的交互作用對(duì)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(yán)重部位的界定77
3.3.4 坡面匯流與降雨+坡面匯流試驗(yàn)條件下坡面泥沙來(lái)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(guò)程的原因分析81
3.3.6 土壤固結(jié)作用對(duì)DEM 估算坡面土壤侵蝕量的影響82
3.3.7 小結(jié)83
3.4 雨滴打擊？地表徑流和壤中流對(duì)坡面水蝕的影響83
3.4.1 壤中流對(duì)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(duì)坡面水蝕過(guò)程的影響84
3.4.3 有？無(wú)壤中流條件下雨滴打擊作用對(duì)坡面土壤侵蝕的影響87
3.4.4 小結(jié)89
3.5 結(jié)語(yǔ)89
主要參考文獻(xiàn)90
第4 章 凍融作用影響黑土坡面土壤侵蝕的機(jī)理分析94
4.1 凍融作用對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響94
4.1.1 材料與方法94
4.1.2 凍融循環(huán)作用對(duì)土壤團(tuán)聚體水穩(wěn)性的影響98
4.1.3 凍融作用對(duì)土壤微結(jié)構(gòu)的影響101
4.2 凍融作用對(duì)土壤抗剪強(qiáng)度的影響106
4.2.1 土壤抗剪強(qiáng)度的測(cè)定方法106
4.2.2 凍融循環(huán)和初始土壤含水量對(duì)土壤抗剪強(qiáng)度的影響107
4.2.3 不同初始土壤含水量下土壤黏聚力對(duì)凍融循環(huán)次數(shù)的響應(yīng)108
4.2.4 不同初始土壤含水量下土壤內(nèi)摩擦角對(duì)凍融循環(huán)次數(shù)的響應(yīng)110
4.3 凍融作用對(duì)土壤崩解的影響110
4.3.1 土壤崩解速率的測(cè)定方法111
4.3.2 凍融循環(huán)和初始土壤含水量對(duì)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(duì)土壤崩解過(guò)程的影響112
4.4 凍融作用對(duì)冰–土界面土壤力學(xué)性質(zhì)的作用機(jī)制114
4.4.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法114
4.4.2 不同凍結(jié)溫度下凍結(jié)鋒面與凍脹量變化特征115
4.4.3 凍融作用對(duì)冰–土界面土壤力學(xué)性質(zhì)的影響117
4.5 結(jié)語(yǔ)120
主要參考文獻(xiàn)121
第5 章 多種侵蝕營(yíng)力疊加作用對(duì)黑土坡面復(fù)合土壤侵蝕的影響123
5.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法123
5.1.1 試驗(yàn)材料123
5.1.2 試驗(yàn)設(shè)備124
5.1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)125
5.1.4 試驗(yàn)步驟127
5.1.5 土壤性質(zhì)測(cè)定129
5.2 前期土壤凍融作用對(duì)黑土坡面水蝕的影響130
5.2.1 前期土壤凍融作用對(duì)黑土坡面水蝕量的影響130
5.2.2 前期土壤凍融作用對(duì)黑土坡面水蝕過(guò)程的影響130
5.3 前期土壤凍融作用對(duì)坡耕地土壤風(fēng)蝕的影響132
5.3.1 前期土壤凍融作用對(duì)坡耕地土壤風(fēng)蝕量的影響132
5.3.2 前期土壤凍融作用對(duì)風(fēng)蝕輸沙量的影響132
5.4 前期地表風(fēng)蝕作用對(duì)黑土坡面水蝕的影響134
5.4.1 前期地表風(fēng)蝕作用對(duì)坡面徑流量和侵蝕量的影響134
5.4.2 前期地表風(fēng)蝕作用對(duì)坡面水蝕過(guò)程的影響134
5.5 凍融和風(fēng)力疊加作用對(duì)黑土坡面水蝕的影響分析136
5.5.1 凍融和風(fēng)力疊加作用對(duì)黑土坡面徑流量和水蝕量的影響136
5.5.2 地表風(fēng)蝕作用的風(fēng)速與降雨強(qiáng)度對(duì)坡面水蝕影響的綜合分析138
5.6 前期凍融作用和地表風(fēng)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(fēng)蝕作用對(duì)坡面水蝕影響的原因分析143
5.7 結(jié)語(yǔ)147
主要參考文獻(xiàn)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(duì)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(duì)坡面侵蝕–沉積的影響160
6.3 基于REE 示蹤的順坡壟作對(duì)坡面侵蝕–沉積空間分布的影響164
6.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法164
6.3.2 順坡壟作對(duì)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(duì)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(jié)語(yǔ)172
主要參考文獻(xiàn)173
第7 章 東北黑土區(qū)復(fù)合侵蝕強(qiáng)度分級(jí)177
7.1 水力侵蝕強(qiáng)度分級(jí)與制圖177
7.1.1 CSLE 方程中各因子計(jì)算178
7.1.2 水力侵蝕強(qiáng)度分級(jí)與制圖182
7.2 風(fēng)力侵蝕強(qiáng)度分級(jí)與制圖182
7.2.1 WEQ 方程中的各因子計(jì)算183
7.2.2 風(fēng)力侵蝕強(qiáng)度分級(jí)與制圖186
7.3 融雪徑流侵蝕強(qiáng)度分級(jí)與制圖186
7.3.1 模型中各因子計(jì)算187
7.3.2 融雪侵蝕強(qiáng)度分級(jí)與制圖189
7.4 復(fù)合侵蝕強(qiáng)度分級(jí)與制圖190
7.4.1 分級(jí)原則與指標(biāo)190
7.4.2 復(fù)合侵蝕強(qiáng)度分級(jí)與制圖191
7.5 結(jié)語(yǔ)191
主要參考文獻(xiàn)192
第8 章 黑土區(qū)坡面水土保持措施阻控復(fù)合侵蝕的路徑與力學(xué)機(jī)制194
8.1 基于粒子圖像測(cè)速(PIV)的坡面水流特征測(cè)量技術(shù)194
8.1.1 基于PIV 的坡面水流特征測(cè)量原理194
8.1.2 基于PIV 的坡面水流特征測(cè)量試驗(yàn)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(duì)徑流和剪切力分布的影響200
8.2 坡面水土保持措施對(duì)土壤剖面水熱分布的調(diào)控202
8.2.1 土壤剖面水熱遷移特征定位監(jiān)測(cè)方法203
8.2.2 基于野外原位監(jiān)測(cè)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(duì)坡面徑流路徑的阻控分析215
8.3.1 秸稈莖稈對(duì)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(jié)語(yǔ)224
主要參考文獻(xiàn)225
第9 章 黑土區(qū)水土保持措施分析與適宜性評(píng)價(jià)228
9.1 水土保持措施分類(lèi)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(kù)的構(gòu)建228
9.1.2 適應(yīng)于水蝕和風(fēng)蝕防治的坡面水土保持措施類(lèi)型劃分231
9.1.3 適應(yīng)于復(fù)合侵蝕防治的坡面水土保持措施類(lèi)型劃分231
9.1.4 典型坡面水土保持措施布設(shè)案例分析232
9.1.5 典型農(nóng)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(píng)價(jià)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(duì)比263 9.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究方法263
9.3.2 結(jié)果與分析264
9.4 坡面水土保持措施適用性的農(nóng)戶(hù)滿(mǎn)意度調(diào)查分析與能值量化266
9.4.1 坡面水土保持措施應(yīng)用的農(nóng)戶(hù)滿(mǎn)意度調(diào)查分析266
9.4.2 坡面水土保持措施能值分析方法的構(gòu)建及其能值對(duì)比269
9.5 坡面水土保持措施的適宜性評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)277
9.6 結(jié)語(yǔ)279
主要參考文獻(xiàn)280