坡耕地地表糙度及其作用研究(摘要)

【作者】 郑子成； 吴发启； 何淑勤； 王昌全； 李廷轩； 夏建国； 张锡洲；

【机构】 四川农业大学资源环境学院； 西北农林科技大学资源环境学院； 四川农业大学林学园艺学院；

【摘要】 坡耕地地表糙度是由于人为土地管理和土壤侵蚀共同作用的结果,它常常造成地表高低起伏和凹凸不平,严重地影响着地表径流和侵蚀过程。本文以黄土高原安塞、淳化两县的坡耕地为对象,利用侵蚀学、土壤学、水力学的原理和方法,在室内外人工模拟降雨试验的基础上,研究地表糙度特征及影响因素和其对径流、俊蚀的作用,分析其作用过程和演化机理,以期服务于土壤侵蚀预报和退耕还林(草)的生态环境建设。研究主要方法和结论如下: 1.通过地表糙度特征的分析,提出了黄土区坡耕地地表糙度的定义和测算方法,并推导出该区地表糙度的界限为0.109~28.003。2.地表糙度的影响因素主要体现在:(D人为耕作管理,随着人为耕作管理强度的增加,地表糙度明显增加.(2)降雨,在降雨作用下,随机糙度的变化呈增加趋势,而有向糙度则呈减小趋势;在小雨强作用下,变化平缓;不同坡度,相同雨强下糙度变化也具同样的规律;随着降雨组合因子(PI)的增大,随机糙度的变化呈增加的趋势,而有向糙度则呈幕函数递减。(3)土壤性质,随着土壤物理性粘粒含量的增加,地表糙度变化呈增大的趋势;随着土壤含水童和容重的增加,地表糙度的变化呈减小趋势。并通过场降雨实验,分析了影响糙度各因子相互作用下地表糙度的变化。3.降雨侵蚀过程中,随机糙度变化呈递增趋势,而有向糙度则呈递减趋势;随着雨强增加,上述变化幅度增大.从侵蚀演化机理的角度,将这一过程中地表的变化分为三阶段,即地表密闭过程、凹凸交错过程和地表骤变过程。4.地表糙度对径流和侵蚀的作用影响很大,主要表现为(1)地表糙度有延缓产流时间的作用;随着坡度的增加,这种作用更加明显。(2)在同一雨强作用下,随着糙度的增大,径流量呈减小的趋势,随着雨强和坡度的增大,地表径流先增大后减小并趋于稳定;在同一坡度下,随着雨强的增加,径流量递增,当雨强超过1.08m而min时,变化更加明显。(3)在小雨强作用下,不同糙度的地表,侵蚀量的变化较平稳;当雨强超过1.41m而min时,侵蚀量明显增大,且随着地表糙度的增大,侵蚀量减小。在降雨过程中,随着雨强的增加,不同糙度的地表,含沙量总的变化是先增大,后减小,最终趋于稳定,且愈来愈不明显。通过多因子回归分析发现:降雨侵蚀与坡度(S)、降雨组合因子(Pl)、土壤前期土壤含水量(0)成正相关,与地表糙度成负相关。5.研究坡耕地地表糙度与水力学上曼宁糙率系数间的关系,得出了随机糙度的计算模型;并寻得了人为管理措施下形成的糙度与曼宁糙率系数较一致的临界值为0.979。更多还原