山西永定河流域植被建设对土壤侵蚀的影响及生态需水研究

【摘要】本文通过遥感影像资料提取植被覆盖度、土壤侵蚀信息,分析计算项目区植被覆盖度情况和土壤侵蚀各等级强度的面积,并与全国第二次水土流失遥感调查结果进行比较分析；并通过收集项目区的2004年、2008年1：30万植被分布地形图,借助MapGis平台,研究近5年内项目区植被种类、面积及空间分布情况。本研究还通过定点监测,分析了植被建设对黄土丘陵区和土石山区土壤侵蚀和土壤理化性质的影响。本研究还采用实地调查结合GIS技术,分析计算了不同植被的蒸散耗水和对土壤储水量的要求及植被系数,研究了植被生态需水定额、生态需水量,并进行了生态需水的盈亏分析和生态需水与降雨分布的协调性分析。本研究取得的结论有：1.研究区植被建设情况：到2008年底,流域内共增加植被面积961.87km2,增加20.1%,乔、灌、草地面积分别为2326.74km2、3103.07km2和327.34km2,与2004年相比分别增加100.65km2、790.28km2和70.93km2,增加4.5%、34.2%和27.7%；研究区植被覆盖度情况：<30%的面积为8474.23km2,占项目区总面积的43.11%；30-45%的面积为3247.60km2,占项目区总面积的16.52%；45-60%的面积为4900.05km2,占项目区总面积的24.93%；60-75%的面积为1904.75km2,占项目区总面积的9.69%；>75%的面积为1130.14km2,占项目区总面积的5.75%；研究区优势树种及面积：2008年流域乔木树种仍以杨树、油松、落叶松面积最大,三种树种的面积占乔木总面积的63.5%。灌木树种中,柠条的面积进一步增加,增加为2182.22km2,占灌木总面积的70.3%。2.通过遥感影像资料提取植被、土壤侵蚀信息,分析计算项目区土壤侵蚀各等级强度的面积,结果如下：项目区水土流失面积为6980.73km2,占项目区总面积的35.51%。各等级土壤侵蚀强度面积分别为微度侵蚀面积12676.04km2,轻度侵蚀面积3477.40km2,中度侵蚀面积3282.2km2,强烈侵蚀面积221.12km2。各侵蚀类型面积分别占项目区总面积的64.49%、17.69%、16.70%、1.12%。从20世纪90年代末至2009年,项目区内土壤侵蚀面积已减少1604.58km2,减少了18.69%。土壤侵蚀强度较20世纪90年代末明显减轻。3.植被建设对黄土丘陵区土壤侵蚀和土壤理化性质的影响结论：(1)监测期内,柠条、沙棘、油松均能有效控制水土流失,蓄水能力为84.8%～95.9%,保土能力为.95.2%～99.7%；荒坡区和苜蓿区,前2年蓄水保土能力较差,第3年和第4年蓄水保土能力急剧增强,第4年蓄水能力分别达82.8%和91.2%,保土能力分别达97.0%和98.0%。(2)4—9月土壤水分波动油松区最大,其次为沙棘、苜蓿、柠条区,荒坡区和裸坡区波动较小；0—100cm土壤水分亏缺率柠条>苜蓿>油松>沙棘>荒坡>裸坡,植被提高了土壤水分的变异程度和水分亏缺率,使土壤处于高变低水状态。(3)8°小区荒坡区土壤容重为1.21g/cm3,裸坡区为1.26g/cm3,其它植被区土壤容重均在1.26-1.36g/cm3之间。12°小区植被区土壤容重为1.21-1.24g/cm3之间,裸坡区为1.28g/cm3之间,荒坡区则达到1.44g/cmm3之间,表现为荒坡区土壤容重明显大于植被小区；8°小区土壤孔隙度的变幅为48.4%-54.0%,其中荒坡区略大于裸坡区,裸坡区大于其它植被小区。12°小区土壤孔隙度的变幅为45.7%-54.2%,表现为植被覆盖小区明显低于裸坡区和荒坡区。8°坡土壤养分高于120坡,其中尤以有机质、全氮、速效氮含量差异较大。4.植被建设对土石山区土壤侵蚀的影响结论：荒坡区土壤侵蚀模数变幅为7.28t/km2～275.02t/km2,年均侵蚀模数为100.25t/km2；紫花苜蓿区、油松区、杜松区、柠条区和桧柏区各年份土壤侵蚀模数均低于荒坡区。5.从空间分布来看,生态需水总量最多的五个县为阳高、浑源、天镇、大同、左云,最小生态需水量分别为210.21×106、169.19×106、158.83×106、138.53×106、128.13×106m3,占流域生态需水总量的12.9%、10.4%、9.8%、8.5%、7.9%。与生态需水的空间分布大体一致,生态需水盈余总量较大的几个县(区)分别为阳高、朔城区、浑源、天镇、左云,最小生态盈余水量分别为110.17×106、73.39×106、72.52×106、69.53×106、45.46x106m3,占流域生态缺水总量的16.9%、11.2%、11.1%、10.6%、7.0%。流域生态需水量的时间分布：从4-10月的生态需水来看,5-8月份需水相对较多,四个月需水量占生长期总需水的65.2%；其次是4月份和9月,占生长期总需水的24.9%；10月份最少,占9.9%。
【作者】王青杵；
【导师】孙泰森；
【作者基本信息】山西农业大学，土壤学，2013，博士
【关键词】山西永定河流域；植被建设；土壤侵蚀；生态需水；

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