东北黑土区复合土壤侵蚀特征及其防治

目 录
前言
第1 章 多种外营力作用的复合侵蚀研究动态与研究重点1
1.1 国内外研究现状及发展动态分析1
1.1.1 单一侵蚀营力作用的土壤侵蚀过程与机理研究2
1.1.2 多种外营力交互作用的坡面复合土壤侵蚀研究9
1.2 东北黑土区土壤侵蚀研究现状分析12
1.3 复合土壤侵蚀研究存在的问题与研究重点14
1.3.1 复合土壤侵蚀研究存在的问题14
1.3.2 复合土壤侵蚀研究的重点15
主要参考文献16
第2 章 东北黑土区多营力作用的复合土壤侵蚀特征及其季节性交替26
2.1 东北黑土区复合土壤侵蚀的基本特征26
2.2 多营力作用的坡面复合土壤侵蚀季节交替特征30
2.2.1 试验设计与研究方法31
2.2.2 不同外营力作用下黑土坡面侵蚀速率的季节变化和空间分布特征37
2.2.3 长缓坡黑土坡面不同坡段土壤侵蚀–沉积特征42
2.2.4 融雪和降雨侵蚀作用下黑土坡面不同坡段泥沙迁移的空间格局44
2.2.5 黑土坡面侵蚀速率随坡长变化的特征分析46
2.3 研究成果的应用47
2.4 结语47
主要参考文献48
第3 章 黑土区水蚀过程关键驱动力因子交互作用对坡面土壤侵蚀的影响51
3.1 试验设计与研究方法51
3.1.1 降雨强度与降雨能量对坡面水蚀影响的试验设计与研究方法51
3.1.2 降雨强度与坡面汇流对坡面水蚀影响的试验设计与研究方法55
3.1.3 地表径流？壤中流和雨滴打击对坡面水蚀影响的试验设计与研究方法58
3.2 降雨强度和降雨能量交互作用对黑土坡面水蚀的影响61
3.2.1 天然降雨条件下降雨能量对黑土坡面水蚀的影响分析62
3.2.2 基于模拟试验的降雨强度和能量交互作用对黑土坡面水蚀的影响63
3.2.3 天然降雨和模拟降雨下降雨能量对坡面水蚀影响的对比分析71
3.2.4 小结73
3.3 降雨和上方汇流交互作用对垄–沟系统坡面水蚀的影响研究74
3.3.1 垄–沟系统坡面径流率和侵蚀速率对上方汇流和降雨的响应75
3.3.2 降雨和上方汇流的交互作用对垄–沟系统坡面水蚀的影响77
3.3.3 垄–沟系统坡面侵蚀严重部位的界定77
3.3.4 坡面汇流与降雨+坡面汇流试验条件下坡面泥沙来源的诊断79
3.3.5 降雨和汇流交互作用影响垄–沟系统坡面水蚀过程的原因分析81
3.3.6 土壤固结作用对DEM 估算坡面土壤侵蚀量的影响82
3.3.7 小结83
3.4 雨滴打击？地表径流和壤中流对坡面水蚀的影响83
3.4.1 壤中流对土壤侵蚀影响的理论分析84
3.4.2 地表径流与壤中流共同作用对坡面水蚀过程的影响84
3.4.3 有？无壤中流条件下雨滴打击作用对坡面土壤侵蚀的影响87
3.4.4 小结89
3.5 结语89
主要参考文献90
第4 章 冻融作用影响黑土坡面土壤侵蚀的机理分析94
4.1 冻融作用对土壤结构的影响94
4.1.1 材料与方法94
4.1.2 冻融循环作用对土壤团聚体水稳性的影响98
4.1.3 冻融作用对土壤微结构的影响101
4.2 冻融作用对土壤抗剪强度的影响106
4.2.1 土壤抗剪强度的测定方法106
4.2.2 冻融循环和初始土壤含水量对土壤抗剪强度的影响107
4.2.3 不同初始土壤含水量下土壤黏聚力对冻融循环次数的响应108
4.2.4 不同初始土壤含水量下土壤内摩擦角对冻融循环次数的响应110
4.3 冻融作用对土壤崩解的影响110
4.3.1 土壤崩解速率的测定方法111
4.3.2 冻融循环和初始土壤含水量对土壤崩解速率的影响112
4.3.3 冻融循环和初始土壤含水量对土壤崩解过程的影响112
4.4 冻融作用对冰–土界面土壤力学性质的作用机制114
4.4.1 试验设计与研究方法114
4.4.2 不同冻结温度下冻结锋面与冻胀量变化特征115
4.4.3 冻融作用对冰–土界面土壤力学性质的影响117
4.5 结语120
主要参考文献121
第5 章 多种侵蚀营力叠加作用对黑土坡面复合土壤侵蚀的影响123
5.1 试验设计与研究方法123
5.1.1 试验材料123
5.1.2 试验设备124
5.1.3 试验设计125
5.1.4 试验步骤127
5.1.5 土壤性质测定129
5.2 前期土壤冻融作用对黑土坡面水蚀的影响130
5.2.1 前期土壤冻融作用对黑土坡面水蚀量的影响130
5.2.2 前期土壤冻融作用对黑土坡面水蚀过程的影响130
5.3 前期土壤冻融作用对坡耕地土壤风蚀的影响132
5.3.1 前期土壤冻融作用对坡耕地土壤风蚀量的影响132
5.3.2 前期土壤冻融作用对风蚀输沙量的影响132
5.4 前期地表风蚀作用对黑土坡面水蚀的影响134
5.4.1 前期地表风蚀作用对坡面径流量和侵蚀量的影响134
5.4.2 前期地表风蚀作用对坡面水蚀过程的影响134
5.5 冻融和风力叠加作用对黑土坡面水蚀的影响分析136
5.5.1 冻融和风力叠加作用对黑土坡面径流量和水蚀量的影响136
5.5.2 地表风蚀作用的风速与降雨强度对坡面水蚀影响的综合分析138
5.6 前期冻融作用和地表风蚀叠加作用影响坡面水蚀的原因分析140
5.6.1 冻融作用影响坡面土壤侵蚀的原因分析140
5.6.2 前期地表风蚀作用对坡面水蚀影响的原因分析143
5.7 结语147
主要参考文献148
第6 章 东北黑土区坡面侵蚀–沉积空间分布特征151
6.1 基于137Cs 示踪的坡面侵蚀–沉积分布特征151
6.1.1 材料与方法151
6.1.2 基于137Cs 示踪的坡面尺度侵蚀–沉积分布特征154
6.2 地形因子对坡面侵蚀–沉积分布的影响158
6.2.1 材料与方法159
6.2.2 土壤137Cs 含量变化特征160
6.2.3 坡面土壤侵蚀–沉积速率160
6.2.4 地形对坡面侵蚀–沉积的影响160
6.3 基于REE 示踪的顺坡垄作对坡面侵蚀–沉积空间分布的影响164
6.3.1 试验设计与研究方法164
6.3.2 顺坡垄作对坡面侵蚀–沉积空间分布的影响166
6.4 基于137Cs 示踪的横坡和顺坡垄作坡面侵蚀–沉积空间分布特征168
6.4.1 材料与方法168
6.4.2 横坡垄作和顺坡垄作坡面土壤137Cs 含量的空间变化169
6.4.3 横坡垄作和顺坡垄作坡面侵蚀速率的对比171
6.4.4 横坡垄作和顺坡垄作坡面侵蚀-沉积空间变化172
6.5 结语172
主要参考文献173
第7 章 东北黑土区复合侵蚀强度分级177
7.1 水力侵蚀强度分级与制图177
7.1.1 CSLE 方程中各因子计算178
7.1.2 水力侵蚀强度分级与制图182
7.2 风力侵蚀强度分级与制图182
7.2.1 WEQ 方程中的各因子计算183
7.2.2 风力侵蚀强度分级与制图186
7.3 融雪径流侵蚀强度分级与制图186
7.3.1 模型中各因子计算187
7.3.2 融雪侵蚀强度分级与制图189
7.4 复合侵蚀强度分级与制图190
7.4.1 分级原则与指标190
7.4.2 复合侵蚀强度分级与制图191
7.5 结语191
主要参考文献192
第8 章 黑土区坡面水土保持措施阻控复合侵蚀的路径与力学机制194
8.1 基于粒子图像测速(PIV)的坡面水流特征测量技术194
8.1.1 基于PIV 的坡面水流特征测量原理194
8.1.2 基于PIV 的坡面水流特征测量试验方法196
8.1.3 基于PIV 的坡面薄层水流特征提取方法198
8.1.4 残茬茎秆对径流和剪切力分布的影响200
8.2 坡面水土保持措施对土壤剖面水热分布的调控202
8.2.1 土壤剖面水热迁移特征定位监测方法203
8.2.2 基于野外原位监测的土壤剖面水热迁移特征204
8.2.3 基于SHAW 模型的土壤剖面水热迁移特征210
8.3 水土保持措施对坡面径流路径的阻控分析215
8.3.1 秸秆茎秆对坡面径流路径的阻控分析215
8.3.2 植被缓冲带阻控侵蚀的路径分析219
8.4 结语224
主要参考文献225
第9 章 黑土区水土保持措施分析与适宜性评价228
9.1 水土保持措施分类与小流域水土保持措施分布特征228
9.1.1 坡面水土保持措施数据库的构建228
9.1.2 适应于水蚀和风蚀防治的坡面水土保持措施类型划分231
9.1.3 适应于复合侵蚀防治的坡面水土保持措施类型划分231
9.1.4 典型坡面水土保持措施布设案例分析232
9.1.5 典型农业小流域的水土保持措施空间分布特征234
9.2 坡面水土保持措施防治土壤侵蚀效果评价237
9.2.1 不同垄作方式防治坡面土壤侵蚀的效果237
9.2.2 不同秸秆还田方式防治坡面土壤侵蚀的效果251
9.2.3 植物缓冲带防治坡面土壤侵蚀的效果258
9.2.4 作物轮作防治坡面土壤侵蚀的效果260
9.3 坡面水土保持措施配置模式防治土壤侵蚀效果的对比263 9.3.1 试验设计与研究方法263
9.3.2 结果与分析264
9.4 坡面水土保持措施适用性的农户满意度调查分析与能值量化266
9.4.1 坡面水土保持措施应用的农户满意度调查分析266
9.4.2 坡面水土保持措施能值分析方法的构建及其能值对比269
9.5 坡面水土保持措施的适宜性评价272
9.5.1 坡面水土保持措施的筛选272
9.5.2 坡面水土保持措施的适宜性评价277
9.6 结语279
主要参考文献280