陕北黄土高原切沟形态与土壤水分效应研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 贾玉华 |
| 答辩日期 | 2017-10 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 邵明安 |
| 关键词 | 水蚀风蚀交错区 坡沟系统 切沟地貌学 陷穴 干层 土壤大孔隙 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 英文摘要 | 黄土高原是沟蚀引发环境威胁与地貌演变的代表性区域。沟蚀在吞噬土地和大量产沙的同时，塑造了黄土高原地形破碎和沟谷密布的地表形态。切沟是黄土高原常见的一种沟谷形态，是坡面集中径流主导下纵向、横向和垂向三维空间侵蚀的结果。本文通过在陕北黄土高原六道沟流域开展切沟形态学及其水文效应的研究，主要得到以下研究结果： （1）切沟现有定义的内容不尽相同，承认切沟与冲沟在形态规模上的相似性，关于切沟形态特征和发育阶段的已有描述及相关结果才可达成一致并有效衔接。土壤水分可通过影响土壤抗剪强度而作用于切沟的发育过程，切沟土壤水分变化因沟壁侧面蒸发过程而具有独特性。切沟沟底土壤水分变化若涉及深层渗漏过程，从长远来说，对区域地下水补给具有积极的一面。黄土高原干层发育与加剧与其沟壑纵横和切沟发育的地貌联系不可分割。 （2）研究区切沟沟长介于51-353 m，其中大于100 m 的切沟占调查总数的81.3%；切沟横断面宽度和深度，均表现为沟口显著大于沟坡，沟坡显著大于沟头，切沟横向扩张程度超2 倍于深度。研究区切沟的计盒维数介于1.011-1.293，较高的计盒维数对应分支和边缘破碎更加明显的切沟，计盒维数可有效表达切沟的形状复杂性。根据切沟分布走向及分支情况，其形态可分为线型、沟头扩展型、沟头分支型、沟底分支型四种类型。按规模切沟可划分为小型、中型和大型。 （3）切沟内发育的陷穴主要形态类型为浅碟形、漏斗形、竖井状以及葫芦状，将陷穴发育划分为年轻期、成熟期和消亡期三个阶段，处于成熟期的陷穴所占比例最高，为72.8%。陷穴长轴、短轴和深度的平均值依次为71.5cm、47.7cm 和61.7 cm。陷穴主要发育位置为沟道中上游及支沟沟头处；在切沟横断面左右不对称情形下，陷穴多发育在切沟阳坡一侧。切沟内陷穴表现为单个分布、串珠状分布或蜂窝状分布，且多与黄土桥和跌水相伴而生。切沟独特的地貌特征保证了天然排水区和汇水区的存在，潜蚀作用强烈，土体易塌陷，为大量陷穴的形成和发育提供了条件。 （4）分水线是地表过程响应单元划分的特征线，对3 条分水线土壤剖面水分的时空分布特征研究发现：整个剖面（最深9.6 m）的土壤水分含量出现明显分层现象，其中2.6-6.4 m 深度范围缺水严重；剖面干层随各分水线走向表现出不连续分布的特点；沟蚀区分水线干层平均厚度为3.27 m，平均起始深度为2.03 m，在干层内土壤含水量偏低的情况下，土壤剖面干层分布厚度有持续增加的倾向；与黄土高原干层平均状况相比，沟蚀区干层发育严重程度更为突出，可归因于沟蚀区复杂地形制约降水入渗深度和地表径流，植被耗水强烈以及地形切割引起双面蒸发等作用。 （5）通过对切沟沟道、沟缘和坡面三种地形条件下土壤容重、饱和导水率及土壤含水量的空间分布研究得出：三个土壤物理参数沿坡长方向均呈现波浪式变化；地形显著影响容重和饱和导水率，沟缘和坡面处，饱和导水率在垂直方向上随土层深度增加而减小，容重则随土层深度增加而增大，但沟道内二者变化规律与之相反；地形对土壤含水量的影响较为突出。各土层沟缘和坡面地形间土壤含水量无显著性差异，但均与沟道内差异显著；土壤含水量沿沟道向沟缘至坡面总体呈先减小后增大的分布规律，且在沟道内含水量较高，切沟造成沟缘0-30 cm 土壤水分亏缺严重。 （6）通过采集原状土柱并利用CT 扫描技术，研究表明：3 种地形条件下土壤大孔隙度表现为沟底<沟缘<坝地，坝地土壤大孔隙数显著高于沟底和沟缘，坝地和沟缘土壤大孔隙当量直径均低于研究区均值，且均与沟底土壤大孔隙当量直径具有显著性差异。考虑全部地形条件，土层深度对土壤大孔隙度、大孔隙数、当量直径、成圆率和单个大孔隙平均面积等具有显著影响，随土层深度增加，土壤大孔隙度呈现先显著减小、然后连续增加和最后减小的变化趋势。沟底土壤大孔隙的连通度和连通密度显著高于沟缘和坝地，分支点密度和连接点密度均表现为沟底＞沟缘＞坝地，但孔隙内表面积表现为沟底＞坝地＞沟缘，总体上沟底土壤大孔隙较沟缘和坝地分布的更为均匀。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 69 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/193736]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 贾玉华. 陕北黄土高原切沟形态与土壤水分效应研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2017. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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