片蚀与细沟间侵蚀过程中地表微地形的变化

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1、第48卷第5期土壤学报V0I_48．No．52011年9月ACTAPEDOL0GICASINICASep．，2011片蚀与细沟间侵蚀过程中地表微地形的变化郑子成2吴发启何淑勤4赖腊(1四川农业大学资源环境学院，成都611130)(2地表过程与资源生态国家重点实验室，北京100875)(3西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100)(4四川农业大学林学院，四川雅安625014)摘要采用室内人工模拟降雨和地统计分析相结合的方法，对4种人为管理措施地表微地形在片蚀和细沟问侵蚀过程中的变化特征进行了研究。结果表明，不同雨强下，各管理措施坡面地表微地形

2、表现出了一定程度的不规则性。不同雨强和管理措施条件下，各等级的高程在片蚀阶段和细沟间侵蚀阶段都发生了相互转移；其中第1级和第Ⅱ级转移出最多，且在细沟间侵蚀阶段后也只有很少部分转移至第1级、第Ⅱ级；第m级地表高程转移最少，且有大部分的其他等级的高程转入第Ⅲ级，这两个侵蚀阶段在0—0．01m和0．01～0．03m区域最易发生土壤堆积。关键词微地形起伏；管理措施；变化特征；片蚀；细沟间侵蚀中图分类号157．1文献标识码A地表微地形是在一定尺度的地表上，用以描性，以期服务于黄土区土壤侵蚀预测预报过程模述地表微地貌的随机性或不规则性。不同的耕作型的构建。方式、

3、作物种类、土壤类型、各降雨物理参数以及泥沙输移过程等，均会导致微地形的形成及变化。1材料与方法从20世纪60年代起，Kuripers等就对该问题的研壤焉刹一一i究提出过初步设想⋯。随后，国内外许多学者就1．1供试土壤地表微地形的影响因素、测量方法以及与侵蚀和供试土样采自陕西杨凌耕层土壤(0～20em)，坡面水文过程的关系等方面展开了研究，虽取土壤基本性质见表1。土壤风干后，过10mm筛分得了较为丰硕的成果，但就地表微地形与土壤侵层装入侵蚀槽内，所用侵蚀槽均为2．0m×1．0m×～～一Ⅲ蚀方面的研究，存在两种观点。一些学者认为地0．5m的铁质侵蚀槽。在

4、填土过程中，为了使填土表微地形可以削减侵蚀作用¨，一些学者认为均一且容重接近自然坡面，采用容重随机实测法，地表微地形可增加潜在冲刷，加剧侵蚀¨。出使平均容重保持在1．08gcm左右。现上述结果，主要是因为地表微地形分布的随机性和侵蚀过程中变化的不确定性。所以，系统深．1I入地对微地形侵蚀机理的研究十分必要。鉴于此，本文以黄土区坡耕地为研究对象，通过室内人工模拟降雨试验，融合土壤侵蚀学、GIS等理念与方法，研究常见管理措施地表微地形变化特征，旨在探明地表微地形和土壤侵蚀机理之间的相关国家自然科学基金项目(40901138)、中国科学院山地灾害与地表过程

5、重点实验室开放研究基金项目、地表过程与资源生态国家重点实验室开放基金项目(2008一KF一05)和四川省科技厅应用基础项目(2008JY0022)资助作者简介：郑子成(1976一)，男，内蒙古人，博士，副教授，主要研究方向为水土保持与土壤生态。E-mail：：i。hg：hg@yh。。．。。．收稿日期；2010—04—12；收到修改稿日期：2010—09—095期郑子成等：片蚀与细沟问侵蚀过程中地表微地形的变化9331．4测定内容及方法蚀阶段有所升高，表明在这一阶段主要以堆积为降雨前土壤容重采用环刀法测定；地表微地形主。第Ⅲ级的高程转移量相对最少，有5

6、7．75％区采用激光微地形测量仪(自行研制)测定，该仪器空域的高程发生了转移，其中仅有0．42％的高程转移间采点密度为3cm×3cm，采样高程的参照物是仪为第1级和第Ⅱ级，说明这部分地表的微地形起伏器的顶部，测定地表相对高程的精度为-i-0．05mm。虽有所降低，发生了轻微的土壤侵蚀，但仍以堆积1．5数据分析处理方法为主。第Ⅳ级的高程转移量相对最多，有95．68％先通过Excel2003将原始数据处理为坐标格式的高程发生了转移，且全部为负向转移，地表微地的数据组，然后在ArcGIS9．2GeostatisticalAnalyst形起伏降低，标志着该区

7、域发生了明显的土壤侵模块中，选择适合数据特征的空间插值方法进行插蚀。总而言之，从片蚀到细沟间侵蚀阶段共有值，再在三维分析(3DAnalyst)下生成DEM，模拟微182．6％区域的高程转移至第Ⅲ级，有209．1％区域地形地表，最后分别在SpatialAnalystTools模块下的高程转移至第Ⅳ级，而只有0．31％和7．99％区域处理数据，得到不同侵蚀阶段土壤侵蚀的转移矩阵。的高程分别转移至第1级和第Ⅱ级。以上分析表明，片蚀到细沟间蚀阶段大部分的区域地表微地形2结果与分析起伏升高，小部分区域微地形起伏程度降低，说明试验区大部分面积的土壤发生了堆积，少

8、部分发生先基于相对高程点生成插值图并栅格化，再将不了侵蚀。同侵蚀阶段的栅格图分别与降雨前栅格图叠加后即在雨强