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宁夏靖边县风水复合侵蚀营力特征分析 沙漠-黄土过渡带主要指贺兰山以东、阴山以南、吕梁以西、白席山以北的欧特拉斯高原风沙带和洛杉矶高原以北的沙黄土带。主要分布在陕西省、山西省、内蒙古和宁夏。它是一个独特的生态脆弱地区，也是沙漠化和土壤侵蚀最突出的地区。该区冬、夏季风交汇,气候波动强烈,风、水两相营力十分活跃,风力和流水(降雨)对同一侵蚀对象进行共同或者交互(交替)侵蚀,故风力和降雨侵蚀力具有其独特且不同于单一的风蚀和水蚀区营力的特征,风力侵蚀和水力侵蚀在时间上不同步,延长了土壤遭受侵蚀的时间。近年来,对风水复合侵蚀的研究主要集中在侵蚀特点、土壤特性、侵蚀产沙研究等方面,如齐丽彬等指出,长期严重的土壤侵蚀使得侵蚀复合(交错)带土壤有机碳密度显著低于黄土高原中部;张平仓等研究出各种不同地层的产沙能力排序为:新黄土风成沙老黄土。然而,土壤侵蚀力(能量)的空间分布和再分配,与下垫面因素一起,决定土壤侵蚀的时空特征。以往对侵蚀力(能量)的研究主要集中在对单一的风蚀区风况和输沙势,及水蚀区降雨侵蚀营力的指标、时空分布及其区域性特征的研究,对流域风水复合侵蚀力的研究成果还较少。张平仓等对六道沟风水复合侵蚀区的侵蚀能量进行了研究,表明水力与风力侵蚀在一年之中相互交替,促进了研究区土壤强烈侵蚀。本文以北京师范大学陕西省靖边县榆林风沙科学野外实验站自动气象站数据为基础,分析本区降雨侵蚀力、起沙风、输沙势特征,以期为风水复合侵蚀能量及风蚀与水蚀贡献率的确定提供科学依据。 1 研究领域和方法 1.1 间沙黄土过渡带 靖边县(36°58′～38°03′ N,108°17′～109°20′E)位于陕西省北部偏西、榆林市西南120 km处,地处毛乌素沙漠南缘。全县分为3大地貌类型,北部风沙滩区(36.1%),海拔1 123～1 350 m,属鄂尔多斯地台毛乌素沙地,有大片风积沙丘、覆沙黄土低墚、风沙滩地,沙、滩、墚交错分布,是典型的沙漠与黄土过渡带。中部墚峁间滩地区(23.1%),海拔1 300～1 600 m,属于墚峁间沙黄土过渡地区,在接近风沙区的黄土地带形成大片覆沙墚峁的地貌。南部丘陵沟壑区(40.8%),海拔1 300～1 823 m,属陕北黄土高原白于山山脉,覆盖着深厚的黄土。靖边县属于中温带半干旱大陆性季风气候,年平均气温7.8 ℃,极端最高气温35.9 ℃,极端最低气温-28.5 ℃,年平均日照2 768.7 h,年平均降雨量395.4 mm,主要集中在7-9 月,且雨量年际变化大,水资源匮乏;年平均风速为3.3 m/s,盛行西北风,平均大风日数为19.2 d;年平均无霜期141 d,绝对无霜期110 d。全县共有11个土类,17个亚类,72个土种。植被资源以乔木和灌木为主,乔灌木树种多是人工栽植,仅有少量天然沙柳(Salix ammophila)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、踏郎(Hedysarum fruticosum)、河北杨(Populus hopeiensis),小叶杨(Populus simonii)小片分布。 1.2 野外实验站数据 2007、2008、2009年的降雨量、风速和风向数据来源于北京师范大学陕西省靖边县榆林风沙科学野外实验站自动气象站(37°45′ N,107°55′ E)(图1)。数据采集间隔时段为1 h。风速、风向的观测高度为10 m,原始风向数据用0～360°方位角表示。 1.3 降雨侵蚀力计算 降雨侵蚀力是指由降雨引起的土壤流失的潜在能力,是降雨物理性质的函数,是土壤侵蚀评价的必要指标,降雨侵蚀力用R表示。前苏联、美国、西非等国都确定了相应地区的降雨侵蚀力计算方法和经验方程,我国也根据各个地区的具体实际,确定了相应的降雨侵蚀力计算方法。本文采用章文波等使用的全国日降雨数据拟合的模型估算降雨侵蚀力。模型如下: Ri半月=α∑k=1m(Pk)β(1)Ri半月=α∑k=1m(Ρk)β(1) α=21.586β-7.189 1(2) β=0.836 3+18.144/Pd12+24.455/Py12(3) 式中:k= 1,2,3,…,m,是某半月内侵蚀性降雨日数;Pk是半月内第kd 的日雨量,本研究侵蚀性降雨量使用的标准是12 mm,否则以0 计算。Ri半月表示第i个半月时段的降雨侵蚀力R值。α和β是模型参数,Pd12表示日雨量≥12 mm 的日平均雨量(即1 a 中≥12 mm 日雨量的总和与相应日数的比值);Py12表示日雨量≥12 mm 的年平均雨量(即1 a 中≥12 mm 日雨量年累加值的多年平均)。利用式(1)～(3)计算逐年各半月的降雨侵蚀力,经汇总可得到月降雨侵蚀力、年降雨侵蚀力。降雨侵蚀力单位为MJ·mm/(hm2·h·a)。 1.4 不同方位起沙风的平均风速、出现频率 先选