锡林河流域典型草原围封与放牧条件下坡面产流产沙耦合模拟试验

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong582
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过度放牧及不合理开发利用是导致草原植被矮小且多样性降低、土壤贫瘠化与干燥化、微生物减少与功能退化、河谷湿地萎缩与沼泽化、土地沙漠化的主要原因之一,对草原坡面降雨产流产沙过程的影响极其显著。本研究选择位于我国北方的典型半干旱草原型内陆河流域——锡林河流域为研究区,研究对象选择天然放牧的草场,通过运用野外人工模拟降雨的方法,选用围封、放牧、裸地三种坡面处理方式,设置多种降雨强度-坡度-植被盖度组合情景,对不同放牧条件和不同情景下的坡面产流产沙过程进行实时观测和系统研究,探讨了降雨特性、坡面坡度、植被覆盖对坡面产流产沙特征的影响,辨析了围封与放牧条件下草地坡面的水沙运动特性及其变化规律,揭示了放牧扰动下典型草原坡面产流产沙机制,阐明了草地植被的减流减沙效益。相关研究成果可为草原生态保护、退化生态水文系统的恢复重建以及畜牧业的可持续发展提供理论基础和科学依据。主要得到以下结论:(1)对比分析了降雨强度、坡面坡度和植被盖度对坡面降雨产流的初始时间和径流速度的影响。结果表明:在其他条件相同的情况下,初始产流时间随着雨强或坡度的增大均减短,随着植被盖度的增加而明显延长;同时,雨强或坡度越大则坡面流速越大,而植被盖度越大时,坡面流速越小。(2)研究了不同条件下的坡面产流产沙变化特征及规律,结果表明:不同放牧条件下坡面的产流产沙过程大致相同。在不同降雨强度下,坡面累积产流量和累积产沙量随着降雨历时均呈直线上升趋势,同时,坡度越大,累积产流量与累积产沙量的增加幅度越大,且累积产沙量的增幅更明显。同时分析了坡面产流产沙总量,以裸地坡面为对照,放牧坡面与围封坡面相对于裸地坡面各条件下的产流总量分别减少了17.8%、32.8%。放牧坡面与围封坡面相对于裸地坡面各条件下的产沙总量分别减少了16.3%、28.1%。(3)分析了坡面径流强度、侵蚀产沙速率以及入渗率的变化过程,分析结果表明:坡面径流强度和侵蚀产沙速率随植被盖度的增加呈减小趋势,而入渗率则随着植被盖度的增加呈增大趋势。在相同降雨强度和坡度下,不同放牧坡面径流强度与侵蚀产沙速率的大小顺序为:裸地>放牧>围封,入渗率的变化则相反。在各种模拟降雨条件下,在降雨初期0-12min内径流强度急剧增加,后期增加变缓逐渐稳定,总体变化趋势呈幂函数的形式。侵蚀产沙速率在降雨初期同样急剧增加,在6-12min内达到极大值,随后缓慢减小至相对平稳。入渗率则整体呈现先急剧减小,随后缓慢变化逐渐达到稳定状态。
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