东北典型黑土区水力侵蚀因子时空变化及其对风力作用的响应研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王春辉 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 裴亮 ; 孙莉英 |
| 关键词 | 典型黑土区 风力作用 时空变化 水力侵蚀因子 风水复合侵蚀 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 东北地区地域广阔，土壤肥沃，是我国重要粮食生产基地，但由于过度开发利用和掠夺式经营，水土流失严重，耕地质量严重退化，威胁粮食安全。与其他水蚀区不同，东北黑土区受多种外营力在空间叠加和年内时间接续作用的影响，导致水土流失治理难度加大，综合治理效果有待提升。因此，研究水力侵蚀因子时空变化特征及其对风力作用的响应，可深化风水复合侵蚀机理与过程认识，对东北地区水土流失综合防治具有重要意义。本研究选择东北典型黑土区作为研究区，利用风蚀模型（RWEQ）和水蚀模型（RUSLE）揭示典型黑土区2001-2020 年风力侵蚀区、水力侵蚀区和风水复合侵蚀区时空变化特征；利用距平累积法、Mann-Kendall 检验法和地理探测器分析2001-2020 年典型黑土水力侵蚀区风速的时空变化特征，并划分风力作用对水力侵蚀区的潜在影响等级；应用野外监测和室内分析相结合方法，分析土壤含水率、抗剪强度、粒径组成、有机碳含量和土壤侵蚀K 因子时空变化特征及其对风力作用的响应规律。得到主要结果如下： （1）揭示风力侵蚀区、水力侵蚀区和风水复合侵蚀区时空变化特征。典型黑土区风力侵蚀严重，2001-2020 年风力侵蚀程度加剧；水力侵蚀区以中度侵蚀为主（平均48.36%），2001-2020 年水力侵蚀加剧；典型黑土区风水复合侵蚀较为严重，中度和重度复合侵蚀区面积占比较高（平均98.75%）。风力主导的复合侵蚀区总面积逐年减少，中度侵蚀面积先增加后减少，重度侵蚀面积逐年增加。水力侵蚀主导的复合侵蚀区总面积呈先减少后增加趋势，以中度侵蚀为主，在黑土区面积占比平均值为17.50%，面积占比呈先减少后增加趋势。 （2）揭示2001-2020 年典型黑土水力侵蚀区风速时空变化特征，月平均风速（2.5-4.5 m/s）和月最大风速（10.0-23.0 m/s）时间变化趋势均呈“双峰”趋势，季节变化趋势为春季>秋季>冬季>夏季。空间上，年平均风速从东向西递减，年最大风速表现为东部>西部>中部。4 月和5 月最大风速高值在空间上从东向西递减。大风日数从东向西先递减后增加，平均为35±32 天。DEM 和气温是年最大风速空间差异主要驱动因子。风力作用对水力侵蚀潜在影响程度空间上从西南向东北方向先递减后增加，以轻度潜在影响为主（40.20%）。 （3）揭示典型黑土区春季表层土壤含水率时空变化特征及其对风力作用的响应规律。春季监测期内土壤含水率呈从南向北递增趋势，首次降雨前，风力作用可显著降低土壤含水率，但降雨导致初始含水率变化可改变风力作用对土壤含水率的影响。此外，地表覆盖亦会影响风力作用对土壤含水率的影响程度。首次降雨前，风力导致土壤含水率的下降率随覆盖的增加呈先减少后增加的趋势。 （4）揭示典型黑土区春季表层土壤抗剪强度时空变化特征及其对风力作用的响应规律。春季监测期内土壤抗剪强度从南向北呈先减少后增加趋势，梨树、宾县和克山监测区首次监测和末次监测土壤抗剪强度存在显著差异。梨树和克山监测区首次降雨前，土壤抗剪强度在风力作用下随时间呈上升趋势。风力作用对土壤抗剪强度的影响主要受地表覆盖影响，首次降雨前，梨树监测区风力导致土壤抗剪强度的上升率随覆盖的增加呈先减少后增加趋势。 （5）揭示典型黑土区春季表层土壤粒径组成时空变化特征及其对风力作用的响应规律。春季监测期内土壤黏粒含量从南到北呈递减后递增趋势，土壤粉粒含量呈从南向北先增后减趋势，土壤砂粒含量从南到北呈先减后递增趋势。春季典型黑土区风力作用下土壤黏粒含量呈下降趋势，但黏粒含量变化不显著（P<0.05），高覆盖条件下土壤粉粒含量随风力作用呈显著上升趋势，土壤砂粒含量在有覆盖条件下随风力作用呈显著下降趋势。 （6）揭示典型黑土区春季表层土壤有机碳组成及土壤侵蚀K 因子时空变化特征及其对风力作用的响应规律。春季监测区内土壤有机碳含量从南向北呈先增加后减少趋势。覆盖对有机碳含量变化存在显著影响，无覆盖区域有机碳含量高于有覆盖区域，垄作对土壤有机碳含量变化影响不显著。不同地表覆盖条件下风力作用对土壤有机碳含量变化无显著性影响（P<0.05）。土壤侵蚀K 因子从南向北呈递减趋势。梨树、宾县和克山首次监测和末次监测土壤侵蚀K 因子不存在显著性差异，风力作用在对土壤侵蚀K 因子无显著影响。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 110 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199709]  |
| 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 | 王春辉. 东北典型黑土区水力侵蚀因子时空变化及其对风力作用的响应研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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