【摘要】：隨著黃土高原退耕還林還草政策的實施,糧食安全、水安全與耕地資源緊張矛盾問題突出,黃土丘陵溝壑區(qū)發(fā)展梯田高效農(nóng)業(yè)成為必然選擇。目前,黃土丘陵溝壑區(qū)梯田高效農(nóng)業(yè)主要形式有梯田大田、梯田大棚、梯田果園、川地農(nóng)業(yè)等,由于全球氣候變化影響,黃土高原干旱與水土流失矛盾進一步突出,極端天氣、氣候事件特別是極端降雨頻繁發(fā)生,土壤侵蝕出現(xiàn)新的特征。梯田作為防治水土流失、發(fā)展農(nóng)業(yè)的重要形式,在賦予梯田高效農(nóng)業(yè)的同時導(dǎo)致梯田下墊面改變,在產(chǎn)匯流條件變化和極端暴雨雙重作用下,梯田侵蝕災(zāi)害嚴重。本研究主要在2013年延安安塞地區(qū)發(fā)生的極端暴雨條件下,對黃土丘陵溝壑區(qū)典型高效農(nóng)業(yè)梯田水土流失狀況進行監(jiān)測,分析梯田侵蝕規(guī)律及侵蝕影響因素,在此基礎(chǔ)上提出了梯田防蝕技術(shù)建議,取得主要成果如下:1.氣候變化背景下研究區(qū)的極端暴雨特性分析。研究區(qū)多年平均降雨為505.3 mm,而2013年研究區(qū)出現(xiàn)了極端降雨,百年未遇,基于中國氣象科學數(shù)據(jù)共享網(wǎng)和安塞縣氣象局降雨資料分析結(jié)果表明,2013年研究區(qū)最大10 min雨強為1年一遇暴雨,最大20 min雨強為2年一遇暴雨,最大30 min和60 min雨強均為5年一遇暴雨,最大3 h和6 h雨強均為20年一遇暴雨,最大日降雨屬于14年一遇暴雨,最大月降雨屬于10 000年一遇暴雨,2013年總降水量屬于500年一遇標準。2013年6~9月降雨特點為雨期降雨強度相對低但歷時長、頻率高。研究區(qū)2014年雨期降雨為372.5mm,主要以長歷時的侵蝕性降雨為主,侵蝕性降雨達到總降雨量的80%左右。上述結(jié)果表明,氣候變化背景下研究區(qū)極端暴雨事件突顯,嚴重威脅梯田高效農(nóng)業(yè)的發(fā)展。2.極端暴雨條件下不同梯田高效農(nóng)業(yè)形式的水沙調(diào)控效果差異較大。在2013年6~9月極端暴雨條件下,由于梯田大田缺乏水沙調(diào)控措施,徑流由頂部向底部匯集,導(dǎo)致侵蝕異常嚴重,平均土壤侵蝕模數(shù)為23 921 t/km2;在梯田上種植蘋果樹修建水窖以后,在水窖、地表作物等因素的調(diào)控下,平均土壤侵蝕模數(shù)為2177 t/km2,較梯田大田減少侵蝕模數(shù)21 744 t/km2;在梯田上修建大棚以后,由于大棚棚面集流系數(shù)高,平均每一級梯田侵蝕模數(shù)為18 269 t/km2,較梯田大田減少侵蝕模數(shù)5 625 t/km2。2014年通過在梯田大棚上修建水沙調(diào)控系統(tǒng)后,棚面降雨徑流被攔截貯存起來,土壤侵蝕的原動力被消除,僅發(fā)生輕微面蝕,防蝕效果達100%。3.極端暴雨條件下典型梯田侵蝕特點分析。梯田水窖蘋果地土壤侵蝕等級都在中度侵蝕以下,侵蝕較輕。梯田大田由頂部到底部輕度侵蝕、中度侵蝕、強度侵蝕、極強度侵蝕、劇烈侵蝕等各種土壤侵蝕等級都存在,其中極強度侵蝕以上的梯田面積占總面積的64.26%。梯田大棚大棚棚面徑流量占總徑流量的84%~92%,其對梯田侵蝕具有決定性作用,大棚棚面徑流量與侵蝕量成對數(shù)關(guān)系,每一級梯田侵蝕等級都在極強度侵蝕以上。4.梯田防蝕措施建議。梯田大田應(yīng)控制在5級以內(nèi),各種防蝕措施應(yīng)該完善,如田埂修建完整、結(jié)實,田內(nèi)嚴禁裸地,有條件地方可修建反坡梯田;當梯田級數(shù)超過5級時,應(yīng)該因地制宜修建排水渠道、水窖等徑流調(diào)控設(shè)施。梯田大棚修建集流系統(tǒng)后應(yīng)該對大棚外側(cè)土地合理利用如種植柳枝稷過濾地表徑流,棚內(nèi)安裝滴灌系統(tǒng)等;大棚棚面面積與梯田面積之比應(yīng)該控制在0.4~0.5之間。對于梯田水窖蘋果地建議定期對集流面和水窖運行情況進行檢查、維護,雨季應(yīng)及時對梯田田埂進行修整,不建議對梯田內(nèi)的枯枝落葉和梯壁雜草進行清理。綜上所述,在氣候變化條件下,極端暴雨事件突顯,梯田設(shè)計標準應(yīng)提高。
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【學位授予單位】：中國科學院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心）
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S157

【參考文獻】

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本文編號：2280900