| 题名 | 贵州高原喀斯特山地土壤侵蚀特征与土壤允许流失量的研究 |
| 作者 | 白晓永 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 张信宝 |
| 关键词 | 喀斯特 峰丛洼地 ~(137)Cs 泥沙沉积 侵蚀 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 中文摘要 | 喀斯特地区的土壤侵蚀及其造成的石漠化，是中国西南最严重的生态地质环境问题，也是关于国民经济和社会发展的重大课题。准确、可靠的喀斯特山地土壤流失量数值，对正确认识水土流失与石漠化的过程和机制，判别土壤侵蚀和石漠化严重程度，确定喀斯特山地的允许侵蚀量，是非常重要的。但是，长期以来，国家对西南喀斯特地区水土流失基础研究投入不足，侵蚀泥沙研究基础薄弱，径流小区和小流域实测资料有限，而且传统的监测方法很难适用于喀斯特坡地。本文在贵州高原选择了不同生态环境的喀斯特峰丛洼地，应用~（137）Cs核示踪技术，调查了洼地泥沙沉积的历史记录，推算了所在流域的土壤侵蚀状况及其对环境变化的响应，基本查明了喀斯特流域侵蚀产沙强度与特征，并基于泥沙的沉积记录，分析了喀斯特流域侵蚀产沙特征、影响因素与驱动力，根据喀斯特地区土壤圈系统论与区域岩性基底，测算了贵州喀斯特地区的土壤允许流失量(T值)及其空间分布规律，探讨了土壤允许流失量对土地石漠化的影响。主要研究结论如下：(1)上世纪60年代以来马官洼地的泥沙沉积速率介于0．91mm-a~（-1）-1.97mm-a~（-1）之间，平均沉积速率为1.47mm·a~（-1），据此推断马官洼地1963年以来的平均产沙模数为20t·km~（-2）·a~（-1）。这个结果与中国科学院地球化学研究所在贵州普定县马官镇的陈旗堡实际监测数据基本吻合，说明该方法的可行性与适用性。这也显示，在中国南方的一些喀斯特地区近现代以来的侵蚀速率是比较低的。~（137）Cs面积活度的空间差异非常大，介于366-1788Bq·m~（-2）之间，可能与喀斯特地区的差异性溶蚀有关，也显示了喀斯特地区区别于其它地区的溶蚀特征。(2)石人寨流域洼地5个孔~（137）Cs峰值层的平均深度92．1cm，据此求得1979年森林砍伐以来洼地沉积泥沙总体积和总重量分别为1965m~3和2496t。洼地底部可视为一临时蓄水体，确定的泥沙输移比为0．7， 1979年以来的坡地平均侵蚀速率为2315 t·km~（-2）·yr~（-1）。洼地各孔泥沙和临近坡地土壤的~（137）Cs含量相关很好，表明径流携带的坡地产出的泥沙主要沉积于附近的洼地底部。5个孔的~（137）Cs平均面积活度7693Bq·m~（-2），是当地~（137）Cs本底值782Bq·m~（-2）的9．8倍。洼地底部沉积泥沙的~（137）Cs总量为20．4×10~6Bq，相应的1954年以来坡地的~（137）Cs单位面积流失量为380 Bq·m~（-2），为本底值的48．6％。由于森林破坏和随后的垦殖期之前和之后期间，流域坡地土壤侵蚀并不强烈，估计石人寨小流域1979-1990期间的坡地侵蚀速率可能高达6000 t·km~（-2）·yr~（-1）。(3)影响喀斯特流域侵蚀产沙的既有自然环境因素，也有人为社会因素；在基本相同的自然背景下，不同强度的人类干扰会对流域的侵蚀产沙产生巨大影响。原始植被未遭受破坏的稳定态岩溶山地的土壤地面流失是很轻微的；但森林植被遭受破坏后的短期(数年至10余年)内，由于地面裸露，流域土壤地面流失极其强烈，土壤大量流失，流失速率可高达数千甚至上万t·km~（-2）·a~（-1）；表层土壤大量流失后，土壤地面流失又急剧减小，地面流失速率重新变得相当轻微。在自然环境因素中，岩性地层对侵蚀产沙有一定影响，特别是碎屑岩的含量与分布尤为重要；岩溶水文地质中的地下水位对泥沙沉积也有影响。(4)岩溶区的土壤允许流失量(T值)总体偏小，且具有多样性和异质性的空间分布特点，在极纯、较纯和不纯的碳酸盐岩地区，T值分别为20、100和250t／km~2·a，在无土可流、完全是石山的地区，T值可能只有几吨或更低。T值对石漠化的发生率和严重度有明显影响，在相同社会背景下或是不考虑人类活动的干扰差异，T值越低，阈值越小、抗干扰能力越弱、生态环境越敏感和脆弱，石漠化的发生率越高、程度也越严重。 |
| 英文摘要 | 喀斯特地区的土壤侵蚀及其造成的石漠化，是中国西南最严重的生态地质环境问题，也是关于国民经济和社会发展的重大课题。准确、可靠的喀斯特山地土壤流失量数值，对正确认识水土流失与石漠化的过程和机制，判别土壤侵蚀和石漠化严重程度，确定喀斯特山地的允许侵蚀量，是非常重要的。但是，长期以来，国家对西南喀斯特地区水土流失基础研究投入不足，侵蚀泥沙研究基础薄弱，径流小区和小流域实测资料有限，而且传统的监测方法很难适用于喀斯特坡地。本文在贵州高原选择了不同生态环境的喀斯特峰丛洼地，应用~（137）Cs核示踪技术，调查了洼地泥沙沉积的历史记录，推算了所在流域的土壤侵蚀状况及其对环境变化的响应，基本查明了喀斯特流域侵蚀产沙强度与特征，并基于泥沙的沉积记录，分析了喀斯特流域侵蚀产沙特征、影响因素与驱动力，根据喀斯特地区土壤圈系统论与区域岩性基底，测算了贵州喀斯特地区的土壤允许流失量(T值)及其空间分布规律，探讨了土壤允许流失量对土地石漠化的影响。主要研究结论如下：(1)上世纪60年代以来马官洼地的泥沙沉积速率介于0．91mm-a~（-1）-1.97mm-a~（-1）之间，平均沉积速率为1.47mm·a~（-1），据此推断马官洼地1963年以来的平均产沙模数为20t·km~（-2）·a~（-1）。这个结果与中国科学院地球化学研究所在贵州普定县马官镇的陈旗堡实际监测数据基本吻合，说明该方法的可行性与适用性。这也显示，在中国南方的一些喀斯特地区近现代以来的侵蚀速率是比较低的。~（137）Cs面积活度的空间差异非常大，介于366-1788Bq·m~（-2）之间，可能与喀斯特地区的差异性溶蚀有关，也显示了喀斯特地区区别于其它地区的溶蚀特征。(2)石人寨流域洼地5个孔~（137）Cs峰值层的平均深度92．1cm，据此求得1979年森林砍伐以来洼地沉积泥沙总体积和总重量分别为1965m~3和2496t。洼地底部可视为一临时蓄水体，确定的泥沙输移比为0．7， 1979年以来的坡地平均侵蚀速率为2315 t·km~（-2）·yr~（-1）。洼地各孔泥沙和临近坡地土壤的~（137）Cs含量相关很好，表明径流携带的坡地产出的泥沙主要沉积于附近的洼地底部。5个孔的~（137）Cs平均面积活度7693Bq·m~（-2），是当地~（137）Cs本底值782Bq·m~（-2）的9．8倍。洼地底部沉积泥沙的~（137）Cs总量为20．4×10~6Bq，相应的1954年以来坡地的~（137）Cs单位面积流失量为380 Bq·m~（-2），为本底值的48．6％。由于森林破坏和随后的垦殖期之前和之后期间，流域坡地土壤侵蚀并不强烈，估计石人寨小流域1979-1990期间的坡地侵蚀速率可能高达6000 t·km~（-2）·yr~（-1）。(3)影响喀斯特流域侵蚀产沙的既有自然环境因素，也有人为社会因素；在基本相同的自然背景下，不同强度的人类干扰会对流域的侵蚀产沙产生巨大影响。原始植被未遭受破坏的稳定态岩溶山地的土壤地面流失是很轻微的；但森林植被遭受破坏后的短期(数年至10余年)内，由于地面裸露，流域土壤地面流失极其强烈，土壤大量流失，流失速率可高达数千甚至上万t·km~（-2）·a~（-1）；表层土壤大量流失后，土壤地面流失又急剧减小，地面流失速率重新变得相当轻微。在自然环境因素中，岩性地层对侵蚀产沙有一定影响，特别是碎屑岩的含量与分布尤为重要；岩溶水文地质中的地下水位对泥沙沉积也有影响。(4)岩溶区的土壤允许流失量(T值)总体偏小，且具有多样性和异质性的空间分布特点，在极纯、较纯和不纯的碳酸盐岩地区，T值分别为20、100和250t／km~2·a，在无土可流、完全是石山的地区，T值可能只有几吨或更低。T值对石漠化的发生率和严重度有明显影响，在相同社会背景下或是不考虑人类活动的干扰差异，T值越低，阈值越小、抗干扰能力越弱、生态环境越敏感和脆弱，石漠化的发生率越高、程度也越严重。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-02-19 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://192.168.143.20:8080/handle/131551/4925]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地表生过程与生态调控重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 白晓永. 贵州高原喀斯特山地土壤侵蚀特征与土壤允许流失量的研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
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