[1]李佳辉,魏淑娥,刘程龙,等.草被格局对坡面土壤侵蚀特征的影响[J].水利与建筑工程学报,2023,(05):179-190.[doi:10.3969/j.issn.1672-1144.2023.05.026]
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草被格局对坡面土壤侵蚀特征的影响()
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《水利与建筑工程学报》[ISSN:1672-1144/CN:61-1404/TV]

卷:
期数:
2023年05期
页码:
179-190
栏目:
出版日期:
2023-10-31

文章信息/Info

作者:
李佳辉1魏淑娥1刘程龙1张宽地12
1.西北农林科技大学 水利与建筑工程学院,陕西 杨凌 712100;2.西北农林科技大学 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,陕西 杨凌 712100
关键词:
草被格局模拟降雨植物垂直结构土壤侵蚀减流减沙
分类号:
S157.1;TV121.1
DOI:
10.3969/j.issn.1672-1144.2023.05.026
文献标志码:
A
摘要:
为揭示草被格局对坡面土壤侵蚀特征的影响,采用模拟降雨试验的方法,对 60mm/h、90mm/h和 120mm/h降雨强度下,6个草被格局坡面土壤侵蚀特征进行研究。结果表明:(1)坡面径流率和侵蚀率随降雨历时的变化均受降雨强度、草被格局以及草种垂直结构的共同影响;(2)与裸坡相比,不同草被格局植草坡面和留根坡面的减流效益分别为 6.85%~65.34%和 2.19%~23.15%,减沙效益分别为22.88%~70.46%和 10.49%~50.61%,沿等高线带状格局的减流减沙效益最佳;(3)在不同降雨强度条件下,草本冠层对坡面径流率的削减占主导作用,根系对土壤侵蚀率的削减占主导作用;(4)土壤侵蚀率与水流剪切力和单位水流功率均呈良好的线性关系,草被覆盖能有效增大坡面临界水流剪切力和临界单位水流功率。坡面侵蚀率和各水动力学参数以及试验变量之间可近似呈线性关系,其相关顺序依次为:Pu>ω>Re>Gd>Ri>Fr>f>τ。研究结果可为黄土高原坡面侵蚀及生态环境治理提供理论依据。

参考文献/References:

[1] 朱显谟.再论黄土高原国土整治“28字方略”[J].土壤侵蚀与水土保持学报,1995(1):4-11.
[2] WangShuai,FuBojie,PiaoShilong,etal.ReducedsedimenttransportintheYellowRiverduetoanthropo-genicchanges[J].NatureGeoscience,2016,9(1):38-41.
[3] 王怡菲,姚顺波,邓元杰.渭河流域水土流失治理效率的时空格局演化与影响因素[J].地理科学,2019,39(5):836-846.
[4] 卢书慧,张旭东,张治昊.黄河泥沙基本特性分析及治理措施建议[J].水利建设与管理,2018,38(3):29-32.
[5] 张光辉.退耕驱动的近地表特性变化对土壤侵蚀的潜在影响[J].中国水土保持科学,2017,15(4):143-154.
[6] DingWenfeng,LiMian.Effectsofgrasscoverageanddistributionpatternsonerosionandoverlandflowhydrau-liccharacteristics[J].EnvironmentalEarthSciences,2016,75:1-14.
[7] LiChangjia,PanChengzhong.Therelativeimportanceofdifferentgrasscomponentsincontrollingrunoffandero-siononahillslopeundersimulatedrainfall[J].Journalofhydrology,2018,558:90-103.
[8] ShangguanZhouping.SoildesiccationoccurrenceanditsimpactonforestvegetationintheLoessPlateauofChina[J].TheInternationalJournalofSustainableDevelop-ment&WorldEcology,2007,14(3):299-306.
[9] JiangWenying,YangShiling,YangXiaoxiao,etal.NegativeimpactsofafforestationandeconomicforestryontheChineseLoessPlateauandproposedsolutions[J].QuaternaryInternational,2016,399:165-173.
[10] ShenMingshuang,ZhangJianjun,ZhangShouhong,etal.Seasonalvariationsintheinfluenceofvegetationcov-eronsoilwaterontheloesshillslope[J].Journalof188 水利与建筑工程学报 第 21卷MountainScience,2020,17(9):2148-2160.
[11] 傅伯杰.土地利用和景观工程的水土保持效应[J].西部大开发(土地开发工程研究),2016(3):41-49,67.
[12] HanYini,NiuJianzhi,XinZhongbao,etal.Optimiza-tionoflandusepatternreducessurfacerunoffandsedi-mentlossinaHilly-GullywatershedattheLoessPlat-eau,China[J].ForestSystems,2016,25(1):1-14.
[13] 吉静怡,赵允格,杨 凯,等.黄土丘陵区生物结皮坡面产流产沙与其分布格局的关联[J].生态学报,2021,41(4):1381-1390.
[14] 马勇勇,李占斌,任宗萍,等.草带布设位置对坡沟系统水文连通性的影响[J].农业工程学报,2018,34(8):170-176.
[15] 张 霞.黄土区地貌与植被格局的侵蚀动力过程试验研究[D].西安:西安理工大学,2018:26-29.
[16] 杨坪坪,张会兰,王玉杰,等.刚性植被空间配置模式对坡面流水动力学特性的影响[J].水土保持学报,2015,29(1):90-95.
[17] 戴矜君,程金花,张洪江,等.野外放水条件下坡面流水动力学特征[J].中国水土保持科学,2016,14(3):52-59.
[18] 张冠华,刘国彬,易 亮.植被格局对坡面流阻力影响的试验研究[J].水土保持学报,2014,28(4):55-59,109.
[19] 孟铖铖,张会兰,杨坪坪.模拟植被类型及空间配置对坡面流水动力学特性的影响[J].水土保持学报,2017,31(2):50-56,78.
[20] SunWenyi,MuXingmin,GaoPeng,etal.Landscapepatchesinfluencinghillslopeerosionprocessesandflowhydrodynamics[J].Geoderma,2019,353:391-400.
[21] 高光耀,傅伯杰,吕一河,等.干旱半干旱区坡面覆被格局的水土流失效应研究进展[J].生态学报,2013,33(1):12-22.
[22] PanDaili,GaoXiaodong,DyckMiles,etal.Dynamicsofrunoffandsedimenttrappingperformanceofvegetativefilterstrips:Run-onexperimentsandmodeling[J].Sci-enceoftheTotalEnvironment,2017,593:54-64.
[23] 王栋栋.黄土坡面片蚀动力学过程草被调控试验研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2017:38-51.
[24] 王玉霞,刘国彬,王国梁,等.茵陈蒿群落分布格局对坡面产流产沙的影响[J].水土保持研究,2010,17(1):62-66.
[25] 戴金梅,查 轩,黄少燕,等.不同植被覆盖度对紫色土坡面侵蚀过程的影响[J].水土保持学报,2017,31(3):33-38.
[26] 杨春霞,姚文艺,肖培青,等.植被覆盖结构对坡面产流产沙的影响及调控机制分析[J].水利学报,2019,50(9):1078-1085.
[27] PanChengzhong,MaLan.Howthespatialdistributionofgrasscontributestocontrollinghillslopeerosion[J].HydrologicalProcesses,2020,34(1):68-81.
[28] ZhangXia,LiPeng,LiZhanbin,etal.Effectsofpre-cipitationanddifferentdistributionsofgrassstripsonrunoffandsedimentintheloessconvexhillslope[J].Catena,2018,162:130-140.
[29] MohammadAG,AdamM A.Theimpactofvegetativecovertypeonrunoffandsoilerosionunderdifferentlanduses[J].Catena,2010,81(2):97-103.
[30] 郑粉莉,白红英,安韶山.草被地上和地下部分拦蓄径流和减少泥沙的效益分析[J].水土保持研究,2005(5):90-91,115.
[31] 赵春红,高建恩,徐 震.牧草调控绵沙土坡面侵蚀机理[J].应用生态学报,2013,24(1):113-121.
[32] FuBojie,WangShuai,LiuYu,etal.Hydrogeomorphicecosystemresponsestonaturalandanthropogenicchan-gesintheLoessPlateauofChina[J].AnnualReviewofEarthandPlanetarySciences,2017,45:223-243.
[33] 徐宪立,马克明,傅伯杰,等.植被与水土流失关系研究进展[J].生态学报,2006(9):3137-3143.
[34] ZhangXia,LiPeng,LiZhanbin,etal.Effectsofpre-cipitationanddifferentdistributionsofgrassstripsonrunoffandsedimentintheloessconvexhillslope[J].Catena,2018,162:130-140.
[35] VaeziAR,SadeghianN,CerdàA.Particlesizedistri-butionofsedimentdetachedfromrillsunderraindropim-pactinsemi-aridsoils[J].JournalofHydrology,2020,590:125317.
[36] 常 玉,余新晓,陈丽华,等.模拟降雨条件下林下枯落物层减流减沙效应[J].北京林业大学学报,2014,36(3):69-74.
[37] 邵明安,吕殿青,付晓莉,等.土壤持水特征测定中质量含水量、吸力和容重三者间定量关系Ⅰ.填装土壤[J].土壤学报,2007(6):1003-1009.
[38] HanDandan,DengJingcheng,GuChaojun,etal.Effectofshrub-grassvegetationcoverageandslopegradi-entonrunoffandsedimentyieldundersimulatedrainfall[J].InternationalJournalofSedimentResearch,2021,36(1):29-37.
[39] 柳晓娜.不同覆被坡面水沙动力学过程及泥沙颗粒分选的试验与模拟研究[D].北京:北京林业大学,2021:96-104.
[40] 闫帅旗,刘俊娥,周正朝,等.坡面不同植被覆盖格局下的水文连通性变化特征[J].水土保持学报,2021,35(6):228-234,242.
[41] HouGuirong,BiHuaxing,HuoYunmei,etal.Deter-189 第 5期 李佳辉,等:草被格局对坡面土壤侵蚀特征的影响miningtheoptimalvegetationcoverageforcontrollingsoilerosioninCynodondactylongrasslandinNorthChi-na[J].JournalofCleanerProduction,2020,244:118771.
[42] DuanJian,LiuYaojun,WangLingyun,etal.Impor-tanceofgrassstolonsinmitigatingrunoffandsedimentyieldundersimulatedrainstorms[J].Catena,2022,213:106132.
[43] LiChangjia,PanChengzhong.Therelativeimportanceofdifferentgrasscomponentsincontrollingrunoffande-rosiononahillslopeundersimulatedrainfall[J].Jour-nalofHydrology,2018,558:90-103.
[44] GysselsG,PoesenJ,BochetE,etal.Impactofplantrootsontheresistanceofsoilstoerosionbywater:are-view[J].ProgressinPhysicalGeography,2005,29(2):189-217.
[45] ZhangGuanhua,LiuGuobin,ZhangPingcang,etal.Influenceofvegetationparametersonrunoffandsedi-mentcharacteristicsin patterned Artemisiacapillarisplots[J].JournalofAridLand,2014,6:352-360.
[46] ZhangGuanhua,LiuGuobin,WangGuoliang,etal.EffectsofpatternedArtemisiacapillarisonoverlandflowvelocityundersimulated rainfall[J]. HydrologicalProcesses,2012,26(24):3779-3787.
[47] NagashimaK,YoshidaS,HosakaT.Patternsandfac-torsinearly-stagevegetationrecoveryatabandonedplan-tationclearcutsitesinOita,Japan:possibleindicatorsforevaluatingvegetationstatus[J].Journalofforestre-search,2009,14(3):135-146.
[48] 孙佳美,余新晓,李瀚之,等.模拟降雨下枯落物调控坡面产流产沙过程及特征研究[J].水利学报,2017,48(3):341-350.
[49] 肖培青,姚文艺,申震洲,等.植被影响下坡面侵蚀临界水流能量试验研究[J].水科学进展,2011,22(2):229-234.
[50] YangCT.Unitstream powerandsedimenttransport[J].JournaloftheHydraulicsDivision,1972,98(10):1805-1826.
[51] MooreID,BurchGJ.Sedimenttransportcapacityofsheetandrillflow:applicationofunitstreampowerthe-ory[J].WaterResourcesResearch,1986,22(8):1350-1360.
[52] 肖培青,郑粉莉,姚文艺.坡沟系统侵蚀产沙及其耦合关系研究[J].泥沙研究,2007(2):30-35.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期:2023-06-11 修稿日期:2023-07-26
基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金(2022HHZX003);国家自然科学基金(41877076,52179079)
作者简介:李佳辉(1996—),男,硕士研究生,研究方向为坡面流及土壤侵蚀。E-mail:lijahui0209@nwafu.edu.cn
通讯作者:张宽地(1978—),男,教授,博士生导师,主要从事水力学及流域水沙等方面的研究工作。E-mail:zhangkuandi428@126.co
更新日期/Last Update: 1900-01-01