岩溶峰丛洼地区坡面水土漏失特征、过程及防治试验研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:koalaz
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岩溶峰丛洼地区是我国西南8大岩溶地貌类型区之一,主要分布在广西中西部地区,以山多地少为突出特征,当降雨发生时,雨水携带泥沙通过坡面垂直裂隙直接进入地下空间,导致坡面土壤“越漏越少”,却又“越少越漏”。不同于非岩溶区,水土漏失是岩溶峰丛洼地区最主要的生态环境地质问题,使其成为石漠化发生率最高以及国家重点治理的地貌类型区。因此,开展岩溶峰丛洼地区坡面水土漏失研究意义重大。本文以广西果化示范区作为典型案例地,通过对区内降雨量、表层岩溶泉、土壤水、坡耕地径流小区和坡面径流小区的监测,以及不同坡位土壤基本理化性质、粒径、团聚体、同位素和有机质等多个指标的测试,以对坡面水土漏失特征、影响因素、过程和防治进行研究,取得的主要成果有:(1)2018年研究区年降雨总量为1531.7mm,主要集中在汛期5-10月,占全年降雨量的83.6%;而非汛期集中在1-4月和11-12月。年内次降雨共407次,年内降雨天数为154天。侵蚀性降雨是水土漏失发生的前提,研究区年内降雨分布极不均匀,导致侵蚀性降雨集中分布在7至9月,而降雨侵蚀力在9月份最大,7月和8月次之,2月和11月为零。降雨侵蚀力与月降雨量和侵蚀性降雨量均呈显著正相关。(2)岩溶峰丛洼地区坡面各点剖面中的土壤理化性质存在显著差异,因而漏失程度不一。而相比于其他三点,P4点的土壤含水率更高、总孔隙度大、表层大团聚体含量多,且分形维数小,因而发生漏失可能性小,这表明竹林地有较好的水土保持能力和抗蚀能力。各点的土壤粒径均以粉粒为主,其次为黏粒,砂粒含量最低。各点的分形维数与黏粒随土层的变化趋势基本相同;有机质含量整体随土层深度增加而减小,表层有机质含量最高;137Cs主要集中分布在20 cm以内,20 cm以下间断分布。(3)由于土壤堆积作用或水土漏失现象的存在,样点的黏粒随土层增加会有减小的趋势,土壤有机质在土层底部会出现突增的现象,137Cs在20 cm以下的土层也会有突增或突降的特征。相关分析表明,137Cs与>0.25mm大团聚体基本没有相关性;与黏粒呈负相关,而在有漏失的点,137Cs与黏粒呈显著负相关;与土壤有机质呈显著正相关,这表明他们在土壤中的变化规律相似,可以运用土壤有机质来研究水土漏失过程。同样还可以用裂隙土中137Cs和外部环境来研究坡面的水土漏失特征,通过表层岩溶泉和土壤水来量化水土漏失。布洋一号泉流量随降雨变化明显,且有一定的滞后性,滞后期约为2 h;其30 min雨强越大,布洋一号泉漏失量也越大。(4)构建岩溶峰丛洼地地貌的水土漏失过程概念模型,将其分为四个过程:降雨溅蚀;坡面地表流失及表层岩溶泉、地下孔隙裂隙等管道漏失;洼地竖井、漏斗及落水洞漏失和地下空间运移。并估算了该坡面的土壤年侵蚀量,得出地表水土流失与地下水土漏失之比为1:2。土壤水中的主要颗粒物为黏粒,中雨强度下发生水土漏失的可能性越大。研究区在一系列生态环境治理措施下,其坡面石漠化程度、水土流失/漏失量明显减少。(5)由坡耕地径流小区监测试验可知,不论地表流失或石缝漏失,作物套种的水土保持效果要明显优于作物单种的,火龙果+牧草地在防治地表流失及漏失方面效果最好,其次是火龙果+眉豆地和火龙果+花生地;火龙果和眉豆防治地表流失及漏失方面的效果要优于玉米和花生。由坡面径流小区防治试验可知,作物水土保持效果大小为:凉粉果>火龙果>牛大力>玉米。因而提出岩溶峰丛洼地区坡面的水土漏失防治对策:要针对不同坡面部位进行因地制宜的防治,并注重生物措施与工程措施相结合。
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