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土壤侵蚀导致土地资源的不断减少和退化,己成为全球性的环境问题。植被是影响土壤侵蚀的敏感性因子,也是人类活动作用下最易改变的因素。作物覆盖与管理因子(C因子)是土壤流失方程(USLE)中的一个重要因子,它反映了一定条件下植被覆盖或实施田间管理对土壤流失量的影响。本文旨在利用植被覆盖度和植被高度模拟土壤流失比率的变化,进而估算C因子值。
本文的研究主要分为两个方面:植被覆盖度、植被高度的季节变化规律研究以及植被覆盖度、植被高度对土壤流失比率SLR、C值的影响。
植被覆盖季节变化规律的研究是基于西峰地区1955-1963年马铃薯及1961年、1975年谷子的植被覆盖度资料和延庆地区2004年植被覆盖度和植被高度资料进行分析得到的。结论如下:各植被类型的植被覆盖度和植被高度的季节变化均呈现出非线形变化。各植被类型的植被覆盖度和植被高度从观测之日起一直呈上升趋势。7-9月达到一年中的最大值。其中农作物的植被覆盖度和植被高度的季节变化最为明显。
土壤流失比率SLR和C因子的估算是通过对安塞的1983-1992年历史侵蚀数据和2004-2005年延庆人工降雨试验数据进行统计分析实现的。估算安塞地区土壤流失比率SLR、C因子时,首先按各植被类型的植被覆盖度划分农作期,将农作期内各植被类型的土壤流失量与裸地小区的作比,得到农作期内的土壤流失比率SLR,再对SLR进行EI百分比加权,最终得到C因子值。除了部分农作物没有植被覆盖度的资料记载,其他植被类型都进行利用植被覆盖度对土壤流失比率SLR的回归分析。
考虑到植被高度对土壤流失比率的影响,2004-2005年6月-9月期间在延庆地区设置了12个小区进行人工降雨试验。试验旨在模拟植被覆盖度和植被高度对土壤流失比率的影响。小区设置有农地、草地和裸地。每种植被类型按不同覆盖度等级设置,降雨周期约为15天,每一轮降雨都有裸地小区参与对比。2004年还进行了枯落物覆盖对土壤流失比率的影响对比试验。人工降雨前,测量植被高度,用照相法观测植被覆盖度,实验后,利用PCOVER程序解译覆盖度。降雨结束时,记录集流桶水深并采取水样,用烘干法得到各小区的泥沙含量并计算径流量。将有植被覆盖小区的土壤侵蚀量除以裸地小区的土壤侵蚀量就得到各植被类型的土壤流失比率SLR。通过分析植被覆盖度、植被高度与土壤流失比率的关系,模拟土壤流失比率的回归方程。本文也计算了试验小区作物的C因子值。但是因为人工降雨干扰了作物的正常生长,C因子值只作为参考。主要的研究结论如下:(1)安塞地区各植被类型的C因子值的估算:1年生和多年生林地的多年平均C值为0.003-0.702;草地的多年平均C值在0.017-0.370之间;农作物的多年平均C值在0.52-0.75之间;草粮间作的多年平均C值在0.525-0.547之间。
(2)安塞地区草地、草粮间作和农作物的植被覆盖度x模拟土壤流失比率y的回归方程如下:y草=0.6956e-0.0367xR2=0.5598;y草粮=0.7991e-0.0141x,R2=0.4341;y农=0.9881e-0.0177x,R2=0.8732(3)延庆地区农地和草地的植被覆盖度x(或f)、植被高度h模拟土壤流失比率y的回归方程如下:v农=0.8287e-0.0114x,R2=0.3085或y农=-0.838f+0.385h,R2=0.487;v草=0.7334e-0.0336x,R2=0.5379或y草=-0.598f-0.332h,R2=0.55
(4)枯落物覆盖对土壤流失比率有很大的影响。裸地小区的土壤流失比率SLR随枯落物覆盖度的增加而减小。当枯落物覆盖度小于30%时,土壤流失比率SLR随枯落物覆盖度的增加迅速下降。而当枯落物覆盖大于30%时,土壤流失比率SLR基本上趋于平缓。
(5)对比安塞和延庆地区草地和农地的土壤流失比率,两个地区草地、农地的植被覆盖度与土壤流失比率的模拟曲线基本一致。这充分说明延庆地区野外人工降雨模拟试验具有一定的可行性,试验结果具有一定的精确性。