Влияние пространственной структуры растительности на эрозию и сортировку частиц наносов на выпуклом склоне холма лёсса

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 14187 (2022) Цитировать эту статью

798 Доступов

2 цитаты

Подробности о метриках

Для решения проблемы серьезной эрозии почв на Лёссовом плато в условиях ограниченности растительных мер исследуются характеристики стоковой эрозии и эрозионно-сортировочные характеристики растительности в различных положениях на верхнем склоне выпуклых склонов холмов, а также оптимальное пространственное расположение растительности. Схема предложена в соответствии с преимуществами хранения воды и уменьшения отложений на различных участках растительности. Степень колебания расхода стока на единицу площади разного пространственного рисунка растительности невелика, а процесс изменения расхода наносов на единицу площади каждого пространственного рисунка растительности резко колебался с увеличением времени стока. После посадки растительности на склоне общий сток стока и выход наносов снизились. Выгода от снижения урожайности стока составила 19,65%, когда травяной пояс находился на расстоянии 6 м от вершины склона; а выгода от снижения выхода наносов составила более 70%, когда травяной пояс находился на расстоянии 2 м от вершины склона. В условиях гидроэрозии на склоне, покрытом растительностью, эрозионные частицы представляют собой преимущественно мелкие частицы с высоким содержанием ила и относительно небольшим содержанием песка. Чем дальше расположена растительность от вершины склона, тем легче размывается ил размером 0,002–0,05 мм. Более высокая эффективность с точки зрения снижения как стока, так и выхода наносов была получена, когда растительность высаживалась ближе к концу склона.

Район Лёссового плато в северо-центральном Китае характеризуется тысячами оврагов, сложным рельефом, слабым растительным покровом и сильно зависит от деятельности человека, что приводит к серьезной эрозии почвы со средней годовой потерей почвы 5000–10 000 т. /км21,2,3,4,5. Усиление эрозии почв не только разрушает экологическую среду, но и серьезно препятствует устойчивому развитию окружающей социальной экономики6,7,8. Выпуклые склоны холмов представляют собой участки склона, расположенные между оврагами. Из-за разных типов склонов распределение воды в почве склона после инфильтрации дождей различается, а характеристики эрозии и выхода наносов на выпуклых склонах холмов отличаются от характеристик обычных лессовых склонов. Например, Чжан и др.9 обнаружили, что в условиях размыва выпуклого склона скорость склона голого склона значительно колеблется в пространстве, в то время как эрозия верхних частей как верхнего, так и нижнего склона является более серьезной. Таким образом, разработка теории процесса эрозии выпуклых склонов является не только основным вопросом изучения механизмов эрозии почв на лессовых территориях, но и ключевым вопросом контроля потери воды и почвы на этих водоразделах10,11,12.

При изучении эрозии почвы ранее было проведено множество исследований, изучающих влияние растительности на эрозию и выход наносов. Некоторые исследования показывают, что посадка растительности на склонах может эффективно ослабить эрозионную силу стока, улучшить устойчивость почвы к эрозии и замедлить потерю воды и почвы13,14,15,16,17,18. Таким образом, разумные пространственные структуры растительности могут эффективно улучшить свойства почвы, препятствовать огрублению почвы и уменьшить потерю почвенного органического вещества19,20,21,22. В то же время некоторые исследования показали, что необоснованная пространственная структура растительности может привести к более серьезной эрозии почвы23,24. Следовательно, при определенном растительном покрове разумные пространственные структуры являются ключом к контролю потерь воды и почвы. Однако большая часть вышеперечисленных исследований проводилась на прямых склонах. В связи с особенностями эрозии и наносов выпуклых склонов необходимо усилить исследования пространственной структуры растительности на выпуклых склонах, а также ее влияния на эрозию, выход наносов и свойства почв.