红壤坡地水土流失过程分析与水土保持措施设计

论文摘要

坡地红壤是指发育于基岩风化壳的山地丘陵红壤,面积约占红壤总面积的53%,国土面积的12%。这类坡地红壤土层较薄,水土流失较为严重,导致了土壤肥力下降、土层减薄,甚至出现不同程度的石化现象,严重的影响了农业生产。因此,防治红壤坡地水土流失,改善土壤性质,提高土壤肥力是开发利用红壤坡地的关键,是维护生态安全的重点,是红壤地区农业生产发展的关键。本文在大量阅读和总结前人研究成果的基础上,以浙江省红壤坡地水土流失问题为研究对象,以兰溪水土保持综合试验站长系列的试验监测资料为基础,配以水土流失的人工模拟降雨试验,对实施不同水土保持措施的红壤坡地的水土流失特征进行了系统地分析研究,并在此基础上,开展了红壤坡地不同水土保持措施的优化组合设计。主要研究成果如下:一、通过浙江省水土流失的系统分析,概括出了浙江省水土流失的时空特征,红壤坡地水土流失面积广、强度大、类型多样;强度水土流失空间分布分散、时间集中性强、动态变化速度快;人为诱发性水土流失突出。二、基于兰溪水土保持综合试验站13个径流小区的资料分析,结论显示,在农耕地试验小区中,降雨与径流量和产沙量的关系非常复杂,规律性很差,但径流量与产沙量的关系比较明显。在林地径流小区中,降雨量和径流量的关系比较明显,产流量与产沙量的对应规律不同。而在面积较大的茶园和天然荒坡径流试验区,降雨与径流量和产沙量的对应规律较好。四、在同一坡度的情况下,产沙量随着雨强的增大而增大。含沙率随降雨历时的动态过程比较复杂,但其总的趋势是降雨初期侵蚀量很大,随后将趋于相对稳定,这一变化过程是随着雨强的增大而趋势明显。在相同雨强的情况下,坡度愈大产沙量愈大,但是含沙率过程却波动复杂,并不完全遵守这一规律,小坡度容易出现高含沙水流。五、顺坡耕作的减沙减水效益最差,并且波动性大;水平开横沟、等高耕作和梯田的减沙减水效益最好。但递减速度以等高耕作和梯田最快。坡面工程措施是防治水土流失见效快、效果明显的一种措施。梯田是最好的保水保土工程措施,水平开横沟和修水平阶也是浙江省红壤坡面水土保持比较好的工程措施。在浙江省降水量较大,容易形成坡面径流,需要修建各种拦截分流坡面径流的水利工程。在坡面林地水土保持措施方面,混交林地无锄草管理下的水土保持功能最佳,人工经济林的效果较差。鉴于此设计了农业耕作用地和林草地的有机复合不失为一种很好的水土保持组合模式:果农复合型模式,果农间隔带状或果林防护型模式,带状防护型农林混合模式,林茶型组合模式。水土保持措施的有机组合——生态系统工程:水土保持措施的有机组合——生态系统工程;以提高植被覆盖率为主的功能型水土保持生态措施;封育式水土保持生态措施;开发式人为辅助的生态修复模式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 土壤特性与土壤侵蚀方面的研究
• 1.2.2 土地利用与水土流失方面的研究
• 1.2.3 土壤侵蚀试验和监测研究
• 1.2.4 水土保持效益研究
• 1.2.5 水土流失规律研究
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.3.1 浙江省红壤坡地的自然特征和水土流失现状研究
• 1.3.2 试验方法研究
• 1.3.3 红壤坡地水土流失特征研究
• 1.3.4 红壤坡地水土保持措施研究
• 1.4 研究方法
• 1.4.1 实验站径流小区观测法
• 1.4.2 人工模拟降雨试验法
• 1.4.3 土壤物理特性的室内分析法
• 1.4.4 资料统计分析研究法
• 1.4.5 生态工程的系统设计方法
• 1.5 技术路线
• 2 浙江省红壤坡地水土流失特征研究
• 2.1 浙江省红壤区的自然环境背景
• 2.2 浙江省红壤特征和开发利用现状
• 2.3 红壤坡地是水土流失发生的主体
• 2.4 不同土地利用类型的水土流失面积
• 2.5 水土流失的危害
• 2.5.1 降低土壤肥力，破坏土地资源
• 2.5.2 水源涵养能力下降，加剧干旱发展
• 2.5.3 加剧洪涝灾害，降低水库湖泊的综合利用功能
• 2.5.4 水库湖泊水体富营养化
• 2.5.5 加剧山区贫困，严重影响农村生态环境
• 2.6 浙江省水土流失特征的成因分析
• 2.6.1 开发建设项目是强度水土流失面积波动的根本原因
• 2.6.2 农业经济林开发建设是导致林地水土流失比重大的原因之一
• 2.6.3 经济发展和劳动力转型是水土流失面积减少的原因之一
• 3 资料来源和试验设计
• 3.1 兰溪水土保持综合试验站资料
• 3.2 人工模拟降雨试验设计
• 3.3 试验过程设计
• 4 水土流失过程分析
• 4.1 不同土地利用方式天然降水条件下的水土流失强度分析
• 4.1.1 同一时期不同土地利用方式水土流失强度分析
• 4.1.2 不同树种的林地径流小区水土流失强度随着树龄的动态变化
• 4.1.3 不同耕作措施径流小区水土流失强度的动态变化
• 4.2 不同土地利用方式天然降水条件下的产流产沙过程分析
• 4.2.1 不同耕作措施径流小区的产流产沙过程
• 4.2.2 不同树种的林地径流小区的产流产沙过程
• 4.2.3 茶园和原始荒坡的径流小区的产流产沙过程
• 4.3 不同坡度人工模拟降雨条件下的水土流失过程分析
• 4.3.1 同一坡度不同雨强的产沙过程分析
• 4.3.2 不同坡度相近雨强条件下的侵蚀产沙过程
• 4.3.3 相同坡度不同雨强的15min累计产沙量动态趋势
• 4.3.4 不同坡度随雨强递增引起的侵蚀模数动态过程
• 5 水土保持措施优化设计
• 5.1 坡地农业耕作技术措施的优化设置
• 5.1.1 坡地不同耕作方式的保水保土效益分析
• 5.1.2 坡地农业耕作措施的优化设置
• 5.2 坡面工程措施的优化设置
• 5.2.1 鱼鳞坑
• 5.2.2 梯田
• 5.2.3 水平开横沟
• 5.2.4 水平阶
• 5.2.5 截排水渠
• 5.2.6 蓄水池
• 5.3 生物措施——农林复合措施
• 5.3.1 果农复合型模式
• 5.3.2 果农间隔带状或果林防护型模式
• 5.3.3 带状防护型农林混合模式
• 5.3.4 林茶型组合模式
• 5.4 生态措施
• 5.4.1 水土流失与生态安全
• 5.4.2 水土保持措施的有机组合——生态系统工程
• 5.4.3 以提高植被覆盖率为主的功能型水土保持生态措施
• 5.4.4 封育式水土保持生态措施
• 5.4.5 开发式人为辅助的生态修复模式
• 6 结论与展望
• 参考文献
• 致谢