三江源区高寒草甸退化草地土壤侵蚀响应与模拟研究

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针对三江源区高寒草甸退化草地土壤侵蚀问题开展研究,目的在于揭示高寒草甸退化草地土壤侵蚀对影响因子的响应规律,同时引入通用土壤流失数学模型(USLE),以USLE中的植被(C)、降雨侵蚀力(R)、土壤可蚀性(K)、地形(LS)、水土保持综合措施(P)诸因子作为模型参数构建基于NetLogo的模拟模型,模型的构建过程和结果如下:  1、研究样地植被覆盖度在不同年份间存在显著差异(P<0.05);坡地重度退化草地是高寒草甸土壤侵蚀发生的主要区域;坡地中度退化、坡地重度退化草地C为0.04、0.20,滩地中度退化、滩地重度退化草地C为0.04、0.05,坡地和滩地轻度退化草地植被覆盖度均大于阈值78.3%,C为0;研究样地P为0.9。  2、利用空间插值法-反距离权重法(IDW)获得了研究区降雨量数据,研究区平均降雨量535.60mm,多年平均R为106.29MJ·mm·km-2·h-1·a-1;R在30年间呈增加趋势,R在一年内集中分布在6-7月。  3、研究区草地土壤有机碳含量随草地退化程度加剧而下降;0-30cm土层土壤机械组成呈粉粒含量>沙粒含量>粘粒含量的变化趋势;研究区K变化范围为0.2594t·km2·h·MJ-1·mm-1·km-2至0.3085t·km2·h·MJ-1·mm-1·km-2,K随着草地退化程度的加剧而上升;研究区LS随地形不同而变化,范围为10.52-56.14。  4、利用USLE以及土壤侵蚀响应因子C、P、R、K、LS的取值,计算得到了研究区土壤侵蚀模数变化范围为0-331.354t·km-2·a-1;坡地重度退化草地土壤侵蚀强度达到轻度级,其他各样地土壤侵蚀强度为微度级。  5、在NetLogo模型中模拟研究区3年时限土壤侵蚀面积的变化,表现为随时间的延续侵蚀面积增大,模拟结果与实测结果间未达极显著差异(P>0.01)。另外,以研究区当前土壤侵蚀现状为初始状态,模拟单位草地面积上侵蚀比例达100%时经历的年限,则坡地中度退化、坡地重度退化、滩地中度退化、滩地重度退化样地经历的年限分别为27.10±0.23年、13.83±0.40年、32.03±0.29年、25.70±0.30年;对模型参数进行灵敏度分析,模型结果对不同参数的变化敏感程度不同,参数灵敏度排序为C>K>LS>R>P。
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