复合指纹法解析典型黑土小流域侵蚀泥沙来源

以海伦市光荣村小流域为研究对象,分析流域内6个潜在泥沙来源地和沉积区的25个地球化学特征,利用Kruskal-Wallis H检验和逐步判别分析确定最佳的指纹因子组合,通过多元混合模型计算各泥沙源地的相对贡献率.结果表明:共有11种因子(Mg、Ti、Cr、Fe、Cu、As、Mo、Tl、P、C、K)被确认为最佳指纹因子组合,判别率达到75%,拟合优度均大于0.80.各泥沙源地对沉积区0~20cm土层泥沙贡献率依次为:朝北坡向靠近林地的耕地(53.11%)>朝北坡向靠近道路的耕地(25.00%)>开垦时间早的耕地(11.91%)>靠近流域出口的耕地(6.57%)>林地(3.41%)>朝南坡向耕地(0%).沉积区0~30cm不同土层泥沙主要来源于流域朝北坡向耕地,而在林地北侧耕地的泥沙贡献率最小.流域内不同的土地利用方式对泥沙贡献率的影响比地形因子更大,然而在同样的土地利用方式下主要受地形因子的影响.早期人类垦殖、修路等活动对沉积区深层泥沙贡献率影响较大,而后期耕地活动对沉积区表层泥沙贡献率影响较大.基于地球化学特征因子的复合指纹识别技术能够有效判别典型黑土小流域泥沙来源.

典型黑土小流域侵蚀强度时空变化特征——以海伦市光荣小流域为例

为了系统反映黑土区典型水蚀小流域土壤侵蚀特征,基于连续的Landsat TM/OLI影像计算NDVI,并基于优化后的土壤和土地利用参数,结合实地调查,利用中国土壤流失方程(CSLE)、基于单位流量加权侵蚀沉积模型(USPED)分别模拟了海伦市光荣小流域2000—2021年间平均土壤侵蚀模数和侵蚀沉积分布格局,并通过融雪侵蚀模型(SHI)模拟了2017年春季融雪侵蚀空间分布,综合分析了小流域的侵蚀格局成因。结果表明:2000—2021年间CSLE模拟发现,小流域平均土壤侵蚀模数为5.57 t/(hm^(2)·a),平均土壤流失量为0.55 mm/a,坡上侵蚀量较少[0~2 t/(hm^(2)·a)],为微度侵蚀,坡中处于极强烈侵蚀和剧烈侵蚀等级,侵蚀贡献主要来自坡度2°~6°区域,占总侵蚀量的79.56%;USPED模拟发现,小流域78.11%面积发生侵蚀或沉积,其中侵蚀面积占流域面积24.89%,平均侵蚀模数为9.40 t/(hm^(2)·a),且多集中在坡中和坡底侵蚀沟位置;沉积面积占流域面积的53.22%,平均沉积模数为-4.39 t/(hm^(2)·a)。受降雨的变化影响,2000—2021年间小流域平均侵蚀模数整体呈上升趋势,侵蚀性降雨集中发生在7,8月。SHI模型结果显示,小流域2017年春季平均融雪侵蚀模数为1.65 t/(hm^(2)·a),占该年总侵蚀量的32.07%,高于基于降雪量数据计算的融雪侵蚀模数。研究结果可为东北典型黑土小流域水土流失模拟和科学防控提供依据。