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黑土区水土流失严重,目前,已经成为我国土壤侵蚀潜在危险性最大的地区之一。然而,与严重的土壤侵蚀比较而言,对于黑土区侵蚀机理的研究相对滞后,严重地制约了对黑土区土壤侵蚀进行科学、有效的治理。而泥沙输移分析对黑土区侵蚀机理的研究意义重大,泥沙从被水流侵蚀而起至随径流输出流域,一直都在随着径流的变化而发生着沉积、输移等复杂的变化,这种变化在一定程度上能够反映侵蚀产沙的过程。
本研究从土壤粒径粗细空间分析的角度来研究黑土区泥沙输移的问题。研究采用野外实地观测采样和室内实验相结合的方法,根据司笃克斯定律,利用吸管法对东北黑土区470个土样进行土壤机械组成实验,其中包括鹤北8号小流域(2.3k㎡)坡面上的272个土样,和下游老莱河流域(1566 k㎡)河漫滩上七个断面的198个土样。分析坡面以及河漫滩上的土壤粒径大小的空间分布特征,以及坡面上土壤粒径空间分布的影响因素,从而分析黑土区被侵蚀的土壤物质从小流域坡面向下游输送过程中的泥沙输移的空间分布规律,进而讨论黑土区的侵蚀产沙特点和泥沙输移特征。为流域中具体地点的侵蚀率和土壤流失量估计提供有意义的信息,并且是研究黑土区土壤侵蚀机理和建立流域泥沙输移模型的重要理论基础。主要结论如下:
(1)8号流域土壤机械组成平均的砂粒、粉粒和粘粒的比例是27:44:29。土壤质地分为壤土和粘壤土两大类,壤土分布在坡中部位,粘壤土分布在坡顶、坡底及其主沟和支沟的四周;河漫滩上以粘壤土为主,比8号小流域土壤质地细。
(2)8号流域从分水岭至主沟底砂粒含量先增加后减少,粉粒和粘粒则是先减少后增加;坡度最大的坡中部位砂粒含量最多。整个坡面的土壤机械组成由粗到细的分布是:坡中>主沟底>坡顶>流域出口。
(3)影响8号流域土壤机械组成和质地的因素中,地形因子中的坡度和高程的影响较大,坡向的影响较小,坡长的作用不确定;林带对防止土壤侵蚀,进行水土保持起到了一定的作用;在耕作方式中,等高耕作一定程度上可以减少土壤侵蚀,粒径较顺坡耕作时细。
(4)老莱河河漫滩的横剖面,基本是距离河道越远,砂粒含量越少、粘粒含量越多,但个别样点受水流条件、小地貌地形条件等因素的影响,其规律有所不同。但从上游到下游七个断面的纵向比较,土壤粒径大小的空间分布无明显的规律性,这可能受黑土地层母质的差异、支流汇入等因素的影响。
(5)8号小流域坡面上的砂粒富集率较大、发生了一定程度的土壤侵蚀,流域出口粘粒富集,较多的粗粒泥沙留在了8号小流域内。老莱河前两个断面的粘粒继续富集,其上游主要受小流域泥沙的影响,从第三个断面开始泥沙富集率无明显规律,影响其泥沙输移的因素较多。
(6)坡面→沟底→流域出口→T1断面→T2断面,砂粒含量减少、粘粒含量增多,说明泥沙在输移中先沉积的是消耗能量大的粗颗粒、而细颗粒会被搬运的更远一些。黑土漫岗区的侵蚀产沙特点:坡面侵蚀量大、河道输沙量小。