黄土高原梯田对侵蚀地形指标的影响.pdfVIP

资助项目

本研究得到国家重点研发计划课题（土壤修复决策支持系统研发，

2022YFE011530006）的资助。

摘要

土壤流失是一个全球性生态和环境问题，在世界范围内受到广泛关注。黄

土高原是中国也是全球水土流失最严重的区域，过去数十年来，国家和地方投

入大量资金，在黄土高原开展了长期的、系统性的治理，先后修建了大面积的

梯田、淤地坝等工程措施。作为一种最为传统的、效益最为明显的水土保持措

施，梯田修建使局部坡面的坡度变缓、截断径流，从而减轻土壤侵蚀及其向河

流的输沙。近年来，修筑梯田的方式和对梯田的研究技术方法都有了比较大的

变化，在高分辨率条件下对梯田展开研究，十分必要。

本文选取黄土高原中的岔巴沟流域、六道沟流域、纸坊沟流域、王茂沟流

域的典型样区，基于无人机获取的高分辨率数字高程模型（DigitalElevation

Model，DEM）、数字正射影像（DigitalOrthophotoMap，DOM）数据，通过

地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）分析，从微小流域、景观

尺度和田块尺度上，全面分析梯田对坡度、坡长、坡度坡长因子、单位汇水面

积和地形湿度指数等土壤侵蚀和水文地貌属性指标的影响，认识梯田对侵蚀地

形的影响。主要研究结论如下：

（1）梯田的修建使得梯田区坡度、坡长、坡度坡长因子（slopelengthand

steepnessfactor，LS）分别较小28.1%、60.0%、52.4%。梯田区，坡度、坡长、

LS因子均沿等高线呈条带状分布，田面处的坡度、坡长、LS因子值均小于田坎

的值；非梯田区，坡度、坡长、LS因子从分水线向下逐渐增加，到沟底这些值

又逐渐减小。

（2）梯田的修建使梯田区单位汇水面积、地形湿度指数分别增加16.5%、

18.6%。较高部位单位汇水面积较小、低洼部位较大，梯田区的单位汇水面积小

于自然坡面；梯田区地形湿度指数与坡度有相反的空间分布格局，非梯田区地

形湿度指数与单位汇水面积类似。田面处的单位汇水面积和地形湿度指数值均

大于田坎的值。

（3）微观尺度上，坡度、坡长、LS因子、单位汇水面积、及地形湿度指

数均沿田面坡降方向呈增加趋势，由此在较大暴雨条件下有可能导致沟蚀和洞

穴等侵蚀的发生。所以在修建梯田或维护梯田时，应尽量保持田面水平或有微

小反坡。

（4）梯田的修建能够重塑地形，改变径流流向，降低水文连通性，可有效

降低土壤侵蚀速率，具有良好的水土保持的效益。但在田坎、道路、田面内沿

处易发生侵蚀风险，需在风险区布设相应的防护措施。

关键字：梯田；高分辨率DEM；侵蚀地形因子；水文地形因子

ABSTRACT

Soillossisaglobalenvironmentalproblem,whichhasbeenwidelyconcernedin

theworld.TheLoessPlateauisoneoftheworstsoillossinourcountryandeveninthe

world.Inthepastfewdecades,thestatehasinvestedalargeamountofmoneytocarry

outlong-termandsystematictreatmentoftheLoessPlateau,successivelybuildinga

largeareaofterracedfields,damsandotherengineeringmeasures.Asoneofthemost

traditionalsoilandwaterconservationmeasureswiththemostobviousbenefits,the

constructionofterracechangestheoriginalslopeslope,interceptsrunoff,slowsdown

runoffvelocity,andholdsupslopesediment,thu