20世紀(jì)60年代以來黃土高原小流域泥沙來源的方法與歷史侵蝕過程研究進(jìn)展

劉婧春，岳大鵬，郭坤杰，王朋曉，程金文，達(dá) 興

(陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710062)

20世紀(jì)60年代以來黃土高原小流域泥沙來源的方法與歷史侵蝕過程研究進(jìn)展

劉婧春，岳大鵬*，郭坤杰，王朋曉，程金文，達(dá) 興

(陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710062)

摘要：小流域作為黃土高原水土流失綜合治理的基本單元，賦存了大量的泥沙侵蝕特征和侵蝕環(huán)境變化信息。它在減少黃土高原土壤侵蝕方面發(fā)揮著十分重要作用。概述了20世紀(jì)60年代以來黃土高原小流域泥沙來源和歷史侵蝕過程方面的研究進(jìn)展，小流域泥沙來源主要從傳統(tǒng)方法、元素示蹤法及REE稀土元素示蹤法方面進(jìn)行了分析，展望了未來小流域泥沙來源及泥沙侵蝕研究的發(fā)展，為小流域開展水土保持工作、對(duì)水土資源進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)和開展更深入的研究提供了重要參考。

關(guān)鍵詞：黃土高原；小流域；泥沙來源；歷史侵蝕過程

黃土高原是全球水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)之一，是水土保持人士關(guān)注的焦點(diǎn)之一[1-3]。由于黃土高原地形破碎，土壤侵蝕嚴(yán)重，增加了水土保持治理工作的難度[4]。小流域水土流失能夠引起土壤退化、土壤養(yǎng)分流失和土地資源的破壞，導(dǎo)致大量泥沙淤塞江河，引起洪水災(zāi)害。小流域是黃土高原水土流失綜合治理的基本單元，每個(gè)小流域都是一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)沙單元，賦存了大量的泥沙侵蝕特征和侵蝕環(huán)境變化信息。明確黃土高原小流域泥沙來源與侵蝕歷史過程的規(guī)律，能夠反映歷史生態(tài)環(huán)境的變遷，控制黃土高原地區(qū)的水土流失、發(fā)展生產(chǎn)、促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展等，研究其侵蝕產(chǎn)沙規(guī)律也對(duì)水土保持的防治及措施的提出具有重要作用。因此，研究小流域侵蝕泥沙的來源和歷史侵蝕過程對(duì)防止小流域土壤侵蝕具有十分重要的作用，為繼續(xù)研究小流域內(nèi)的水沙分布規(guī)律或者更大尺度的水土流失過程提供基本信息，為提出有效的水土保持措施提供科學(xué)依據(jù)。本文回顧了黃土高原小流域泥沙來源及侵蝕歷史過程，對(duì)前人所做的研究和取得的成果進(jìn)行了概括和總結(jié)，列舉了小流域侵蝕泥沙的來源和歷史侵蝕過程的內(nèi)容，小流域泥沙來源主要采用傳統(tǒng)方法、元素示蹤法及REE稀土元素示蹤法進(jìn)行分析，展望了未來小流域泥沙來源及泥沙侵蝕研究的發(fā)展，對(duì)流域內(nèi)治理重點(diǎn)的選擇、防止水土流失和治理措施具有至關(guān)重要的理論意義，對(duì)后期的研究選擇具有指導(dǎo)作用。

1泥沙來源研究方法

小流域作為黃土高原水土保持綜合治理的基本單元，其侵蝕產(chǎn)沙規(guī)律研究對(duì)于防止水土流失具有重要意義，同時(shí)也是實(shí)施水土保持措施的基礎(chǔ)和保證。因此，長(zhǎng)期以來人們?nèi)匀粚㈥P(guān)注的重點(diǎn)集中于黃土高原小流域泥沙來源。目前，對(duì)于小流域泥沙來源方面的研究存在多種方法和手段，包括傳統(tǒng)方法、放射性核素示蹤法及REE稀土元素示蹤法。本文就從這幾種方法出發(fā)，簡(jiǎn)單地介紹了黃土高原小流域侵蝕泥沙的來源。

1.1傳統(tǒng)方法

傳統(tǒng)研究黃土高原小流域泥沙來源的方法主要依據(jù)野外觀測(cè)資料和搜集的數(shù)據(jù)，具有直觀性，是研究小流域泥沙來源最有效和最接近實(shí)際的手段，黃土高原在20世紀(jì)中期逐步建立了以小流域?yàn)閱卧那治g產(chǎn)沙動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，用來搜集數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)方法也因此被廣泛應(yīng)用于黃土高原小流域泥沙來源方面的研究。

蔣德麒等[5]根據(jù)地貌部位確定黃河中游小流域泥沙來源，同時(shí)采用流域徑流分配的原理分析了小流域坡溝泥沙產(chǎn)生的部位，認(rèn)為黃河中游小流域的泥沙主要來源于溝道內(nèi)，但是在分析中未考慮坡面徑流通過溝坡時(shí)徑流中所增加的泥沙。關(guān)于坡溝徑流與泥沙之間的關(guān)系，曾伯慶[6]提出了溝谷區(qū)年徑流和泥沙量分別占全流域的67%和80%，當(dāng)控制坡面徑流后,溝谷不受上部來水的影響,則其徑流和泥沙來量分別可減少58.9%和77.7%，這揭示了坡溝與侵蝕泥沙的關(guān)系十分密切。唐克麗等[7]對(duì)杏子河流域坡耕地的產(chǎn)沙方式及泥沙來源進(jìn)行了研究，認(rèn)為產(chǎn)沙根源和產(chǎn)沙方式與坡面有直接的關(guān)系。張平倉(cāng)等[8]利用粒徑分析法，初步計(jì)算了流域內(nèi)各地層的產(chǎn)沙量，結(jié)果得出基巖相對(duì)產(chǎn)沙量為68.49%，認(rèn)為基巖產(chǎn)沙是流域泥沙的主要來源，但是張平倉(cāng)等并未考慮泥沙在運(yùn)輸過程中的沉積部分，也并未考慮運(yùn)輸過程中摩擦作用對(duì)泥沙粒徑的影響。焦菊英等[9]探討了小流域溝間地與溝谷地的徑流泥沙來量，認(rèn)為溝谷地是黃土丘陵區(qū)泥沙的主要來源區(qū)，且人類活動(dòng)加劇了溝谷地的侵蝕狀況。甘枝茂等[10]在黃土高原禿尾河、窟野河、孤山川流域劃分了土壤侵蝕類型，并分析了各流域內(nèi)不同土壤侵蝕類型泥沙的來源，提出“三條河”流域土壤侵蝕強(qiáng)度大,地區(qū)差異懸殊，且各個(gè)流域的泥沙來源不均。劉萬銓[11]認(rèn)為河龍區(qū)間黃土丘陵區(qū)侵蝕泥沙的主要來源為坡耕地與自然荒坡。陳浩[12]運(yùn)用成因分析法，分析了黃土高原的3條支溝，確定了小流域的泥沙來源主要是坡面，認(rèn)為坡面是治理黃土高原水土流失的重點(diǎn)部位，并提出應(yīng)將溝道泥沙中的坡面水下溝產(chǎn)生的泥沙應(yīng)屬坡面侵蝕而不是區(qū)分開來，這也是成因分析法與不同地貌部位確定小流域泥沙貢獻(xiàn)百分比存在明顯不同的原因。王曉[13-14]應(yīng)用粒度分析法，得出砒砂巖區(qū)小流域泥沙主要來源于溝谷地。魏天興[15]通過長(zhǎng)期定點(diǎn)觀測(cè)提出山西黃土區(qū)的小流域泥沙主要來源于溝谷地，且占流域總產(chǎn)沙量的60%以上。劉卉芳等[16]根據(jù)7個(gè)典型小流域14年的觀測(cè)結(jié)果，分析得出研究區(qū)域小流域泥沙來源主要為溝谷地，占流域總產(chǎn)沙量的60%以上。馬寧等[17]根據(jù)高分辨率遙感圖像結(jié)合GIS技術(shù)分析了小流域泥沙主要來源于溝谷地，土壤侵蝕量占流域總侵蝕量的73%。張風(fēng)寶等[18]通過對(duì)比分析淤地壩與壩控小流域內(nèi)有機(jī)質(zhì)含量的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)沉積泥沙中的土壤養(yǎng)分含量與溝壁土壤相近，表明淤地壩內(nèi)的泥沙沉積主要來源于溝壁與溝道。

以上研究結(jié)果出現(xiàn)差異的原因可能是由于研究方法、不同研究區(qū)域的研究范圍、地貌差異等方面的差異導(dǎo)致結(jié)果不同，也可能與研究的小流域發(fā)育階段不同有關(guān)?，F(xiàn)階段僅依靠傳統(tǒng)方法研究小流域泥沙來源具有一定的局限性。一方面是由于黃土高原小流域內(nèi)侵蝕產(chǎn)沙資料僅在個(gè)別有監(jiān)測(cè)站的流域內(nèi)有可靠的侵蝕產(chǎn)沙實(shí)測(cè)記錄，且難以保證長(zhǎng)時(shí)期地采集數(shù)據(jù)，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間序列的研究存在一定的局限性；另一方面是因?yàn)槟承┩庠谝蛩叵拗?，如人為因素、?jīng)費(fèi)因素和其他因素等，使得數(shù)據(jù)和資料的完整采集存在一定的困難，因而得到的數(shù)據(jù)結(jié)果沒有連續(xù)性，限制了黃土高原小流域泥沙來源的研究。因此，目前應(yīng)將野外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)同其他先進(jìn)的技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步探索適用于小流域侵蝕泥沙來源且精度更高、更加便捷的研究方法。

1.2放射性核素示蹤法

由于野外定位觀測(cè)的研究方法存在著一定的局限性，不能完整地表述土壤侵蝕和泥沙沉積問題，與研究土壤侵蝕的傳統(tǒng)方法相比，放射性核素示蹤法具有簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)；不需要特殊的野外設(shè)施，適合多種地貌類型，尤其是對(duì)時(shí)空變化2個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)測(cè)更加具有優(yōu)勢(shì)，并且能夠真實(shí)地反映侵蝕、產(chǎn)沙和沉積的信息。在20世紀(jì)60年代初，Menzel應(yīng)用放射性核素方法研究了土壤侵蝕。放射性核素示蹤法是利用放射性核素或人為施加的某種不易被淋溶和植物吸收的元素的含量變化規(guī)律，追蹤小流域泥沙源地并反映泥沙的侵蝕過程，具有精確、快速和方法簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)。主要的示蹤元素有137Cs、226Ra、214Pb、210Pb和7Be等。隨著研究的深入，小流域土壤侵蝕方面出現(xiàn)了復(fù)合元素示蹤技術(shù)，能夠更加明確地追蹤各泥沙源地的泥沙貢獻(xiàn)率。

1.2.1單核素示蹤目前，國(guó)內(nèi)在研究小流域泥沙來源方面所使用的示蹤元素主要是137Cs，137Cs是核試驗(yàn)的產(chǎn)物，半衰期為30.1年，主要隨降雨沉降到地面，具有不易被植物吸收且不易被淋溶的特性，因此，在20世紀(jì)60年代國(guó)外學(xué)者將其引進(jìn)到土壤侵蝕方面的研究。在我國(guó)則是在20世紀(jì)80年代被張信寶等[19]初次應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的土壤侵蝕研究中，目前該方法已漸趨成熟，另外，李少龍等[20]利用天然放射性元素226Ra作為泥沙來源研究的標(biāo)志物來研究小流域泥沙來源，提出小流域內(nèi)的侵蝕泥沙主要來源于基巖，明確分析了黃土高原地區(qū)易侵蝕基巖泥沙的來源問題，并為黃土高原小流域侵蝕泥沙來源的研究提供了一定的數(shù)據(jù)資料，也豐富了單核素示蹤技術(shù)在泥沙來源方面的內(nèi)容。

張信寶等[21-25]在不同的小流域內(nèi)分析溝間、溝谷地的137Cs元素，追蹤小流域內(nèi)侵蝕泥沙的來源，結(jié)果表明，小流域內(nèi)的侵蝕泥沙主要來源于流域溝谷地。文安邦等[26]通過對(duì)比淤地壩內(nèi)沉積泥沙與溝間地、溝谷地不同表層土壤的137Cs含量，分析得到陜西子長(zhǎng)趙家溝小流域的泥沙主要來源于溝谷地。楊明義等[27-28]應(yīng)用137Cs的含量變化規(guī)律，研究了安塞紙坊溝流域的麥地溝內(nèi)的泥沙來源，也認(rèn)為小流域溝谷地為流域的主要產(chǎn)沙源地，并提出黃土高原水土流失未處理或初處理地區(qū)主要的小流域土壤侵蝕強(qiáng)度空間變化規(guī)律是由梁峁頂向溝坡逐漸增大。淤地壩作為小流域的沉沙池，賦存了小流域的侵蝕泥沙的特征，能夠很好地反映小流域侵蝕泥沙的特征，因此馮明義[29]、文安邦等[26]測(cè)算了137Cs含量，并結(jié)合降水資料，分析了坡耕地土壤侵蝕量和速率、溝間地、溝谷地相對(duì)來沙量,發(fā)現(xiàn)淤地壩的主要泥沙源地為溝谷地。但是侯建才[30]、李勉等[31-32]在不同的小流域采集泥沙樣品運(yùn)用137Cs的指示作用，對(duì)比在溝間、溝谷地土體中的含量，結(jié)合流域降水資料，得出了不同的研究結(jié)果，他們認(rèn)為小流域淤地壩內(nèi)沉積泥沙的70%來源于溝間地，提出主要導(dǎo)致出現(xiàn)不同結(jié)果的原因是黃土丘陵區(qū)微小流域與較大流域在泥沙來源方面存在較大的差異。

單核素示蹤技術(shù)在小流域泥沙來源研究方面應(yīng)用較廣泛，并且技術(shù)已逐漸成熟，但是由于137Cs最早沉降發(fā)生在1954年，因此137Cs只能推算20世紀(jì)50年代以來的土壤侵蝕特性，對(duì)于更早時(shí)期的研究存在一定的局限性。另外，雖然137Cs可以反映侵蝕泥沙的主要源地，但是泥沙可能來源于很多沙源地，137Cs很難區(qū)分各泥沙來源的貢獻(xiàn)率，因此單核素示蹤技術(shù)對(duì)于深入研究泥沙來源存在一定的不足，然后發(fā)現(xiàn)復(fù)合核素示蹤法可以較好地解決不同源地泥沙貢獻(xiàn)率的問題，所以在未來的研究中，需要將小流域泥沙來源問題的重點(diǎn)集中于復(fù)合核素示蹤技術(shù)上，并與現(xiàn)代技術(shù)和方法結(jié)合。

1.2.2復(fù)合核素示蹤雖然單核素能夠追蹤小流域侵蝕泥沙的源地，但是由于單核素示蹤技術(shù)自身存在的缺陷，使其很難區(qū)分侵蝕泥沙不同源地在泥沙中的貢獻(xiàn)率，另外，不同地貌的泥沙運(yùn)移過程十分復(fù)雜，僅依靠單核素示蹤法研究泥沙來源也有一定的困難，因此在20世紀(jì)90年代，Wallbrink首先應(yīng)用復(fù)合元素示蹤法研究了Canberra地區(qū)小流域泥沙來源問題。復(fù)合核素示蹤技術(shù)是近些年來研究小流域土壤侵蝕方面的大趨勢(shì)，這種方法能夠?qū)κ聚櫾卦诓煌孛矖l件、不同氣候等狀況下的變異、遷移所導(dǎo)致的誤差起到削弱的效果，能夠很好地反映不同源地的泥沙貢獻(xiàn)率，對(duì)小流域泥沙來源研究的機(jī)理也更深入。

利用復(fù)合核素示蹤技術(shù)研究小流域泥沙來源首先需要篩選適用的指紋識(shí)別因子，然后利用多元判別法得到最佳指紋識(shí)別因子組合，最后利用多源混合模型定量研究各泥沙源地的貢獻(xiàn)率。李勇等[33]利用137Cs和210Pb的含量變化分析了流域泥沙的來源及各個(gè)源地的泥沙貢獻(xiàn)率。李勉等[32]應(yīng)用7Be、137Cs和210Pb分析了小流域不同地貌下的泥沙來源，發(fā)現(xiàn)坡耕地是該流域主要的產(chǎn)沙來源,其次是裸巖區(qū)，今后泥沙治理的重點(diǎn)應(yīng)放在這2個(gè)部位。徐龍江[34]利用復(fù)合元素示蹤法發(fā)現(xiàn)4個(gè)不同地貌所攜帶的泥沙貢獻(xiàn)率，證明了黃土高原地區(qū)洪水泥沙來源可以應(yīng)用復(fù)合指紋識(shí)別方法。薛凱[35]證明了黃土高原小流域侵蝕產(chǎn)沙的主要過程是溝道的演化過程，溝道是泥沙的主要來源。范利杰[36]也利用復(fù)合核素示蹤方法研究了壩控小流域的泥沙來源。楊明義等[37]根據(jù)復(fù)合核素示蹤技術(shù)，分析得到了4種泥沙源地的泥沙貢獻(xiàn)率，從大到小的順序?yàn)楣麍@、主溝道、支溝道和小塊的坡耕地。

復(fù)合核素示蹤技術(shù)是研究小流域泥沙來源問題的一個(gè)主要方法，近年來在研究中得到了廣泛的應(yīng)用。但是該方法在研究泥沙來源方面還是存在著有待解決的問題。首先，關(guān)于適用研究區(qū)域泥沙指紋識(shí)別因子的篩選，由于不同研究區(qū)域適用的指紋因子不同，需要測(cè)定各種可能的指紋因子，因此增加了復(fù)合核素技術(shù)應(yīng)用的難度，同時(shí)會(huì)消耗更多的人力和物力，如何能夠縮小指紋因子的范圍是目前需要考慮的問題。其次，參數(shù)取舍方面也是一個(gè)研究難點(diǎn)，需要在不同地區(qū)應(yīng)用不同的參數(shù)。最后，不同時(shí)期的侵蝕泥沙包含著不同的侵蝕環(huán)境信息，但過去時(shí)期的泥沙來源并未在當(dāng)時(shí)進(jìn)行測(cè)量，并且長(zhǎng)時(shí)期的泥沙連續(xù)監(jiān)測(cè)和測(cè)量也不現(xiàn)實(shí)，因此小流域內(nèi)采集的泥沙樣品是否具有代表性也是重要問題，另外黃土高原地區(qū)地貌類型復(fù)雜，在小流域內(nèi)何處進(jìn)行采樣也是重要的問題。

1.3REE示蹤法

稀土元素簡(jiǎn)稱REE(Rare Earth Elements)，包括La、Ce、Nd、Sm、Eu、Yb、Lu、Dy等10余種元素，元素本身含量在土壤中很少，不易被植物吸收，不易發(fā)生淋溶，且易被土壤顆粒吸附，并對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境無害，因此，可作為研究小流域土壤侵蝕的示蹤元素。國(guó)外20世紀(jì)80年代將稀土元素技術(shù)應(yīng)用在土壤侵蝕方面的研究，我國(guó)則是在90年代由田均良[38]首次利用稀土元素示蹤法研究了坡面侵蝕泥沙的運(yùn)移及沉積規(guī)律。稀土元素應(yīng)用原理是人工將稀土元素和土體混合布設(shè)在研究區(qū)域內(nèi)，使其隨著侵蝕泥沙的運(yùn)移、沉積，然后測(cè)定研究區(qū)域泥沙樣品中的REE示蹤元素含量，進(jìn)一步分析小流域土壤侵蝕、泥沙來源等的侵蝕產(chǎn)沙規(guī)律。但是在黃土高原小流域地區(qū)應(yīng)用稀土元素示蹤法進(jìn)行泥沙來源方面的研究尚顯不足。石輝[39-41]、李雅琦[42]、琚彤軍[43]、魏霞[44-45]、周佩華[46]等應(yīng)用稀土元素示蹤法研究了小流域坡面侵蝕不同地形部位的泥沙來源。

REE示蹤技術(shù)是研究土壤侵蝕較為理想的方法，能夠提高土壤侵蝕的精確性，但是目前稀土示蹤技術(shù)仍存在著一定的問題。首先，目前的REE示蹤技術(shù)研究土壤侵蝕多數(shù)在降雨大廳模擬野外降雨過程，然后分析土壤侵蝕過程及泥沙來源，但是由于黃土高原地形復(fù)雜多變，所以在模擬試驗(yàn)中完整呈現(xiàn)模擬地形也成為模擬試驗(yàn)中需要攻克的一個(gè)難點(diǎn)問題。第二，人工模擬降雨或放水沖刷試驗(yàn)與天然的降水存在著差異，如雨量分布、雨水降落角度等，都有可能使土壤侵蝕過程存在差異，并且植被覆蓋程度對(duì)徑流的形成具有一定的阻礙作用，所以對(duì)小流域坡面侵蝕也有影響，因此人工降雨模擬的土壤侵蝕過程并不能完全代表自然降雨導(dǎo)致的土壤侵蝕過程。最后，若REE要應(yīng)用于大尺度范圍的研究中，布設(shè)稀土元素的工作量會(huì)大大增加，需要探究節(jié)約人力物力的方法，另外也應(yīng)該注意大尺度下稀土元素的精度問題。

總之，核素示蹤技術(shù)是研究泥沙來源方面較為先進(jìn)的技術(shù)，在我國(guó)黃土高原小流域方面的研究力度還是不夠，單核素示蹤法的研究還是在研究中占主要地位。因此，在今后的研究方面，應(yīng)加強(qiáng)復(fù)合核素技術(shù)及REE示蹤技術(shù)在黃土高原小流域泥沙來源方面的研究，為更真實(shí)、可靠地研究小流域侵蝕產(chǎn)沙量變化提供依據(jù)，為減小黃土高原小流域土壤侵蝕工作提供科學(xué)依據(jù)。

2反演小流域侵蝕歷史

淤地壩作為小流域的沉沙池，賦存了小流域內(nèi)大量的侵蝕泥沙信息，能夠較好地記錄淤地壩運(yùn)行期間流域內(nèi)侵蝕產(chǎn)沙的歷史過程及特征信息，反映流域內(nèi)環(huán)境演變規(guī)律并解決個(gè)別小流域內(nèi)產(chǎn)沙資料不足的問題，對(duì)反演無水文資料地區(qū)的水沙運(yùn)動(dòng)機(jī)理具有重要意義，因此研究淤地壩內(nèi)的侵蝕泥沙歷史過程，對(duì)于有效治理小流域土壤侵蝕具有參考價(jià)值。重建小流域侵蝕產(chǎn)沙的歷史過程需要野外考察、采集樣品、實(shí)驗(yàn)室分析，并結(jié)合降雨資料、淤地壩的歷史運(yùn)行資料和旋回層中137Cs的含量變化，分析淤地壩庫(kù)泥沙的侵蝕、搬運(yùn)和沉積過程，反演小流域內(nèi)侵蝕歷史過程。

張信寶等[24]在陜北安塞云臺(tái)溝，根據(jù)137Cs示蹤斷代技術(shù)，實(shí)驗(yàn)室分析并結(jié)合流域內(nèi)的降雨資料和淤地壩歷史運(yùn)行資料對(duì)云臺(tái)溝Ⅰ號(hào)壩1960～1970年進(jìn)行斷代，確定了不同淤積層對(duì)應(yīng)的暴雨侵蝕產(chǎn)沙事件，推求了壩庫(kù)淤沙量，并分析了沉積剖面旋回淤沙量與降雨量之間的關(guān)系。李勉[32]在王茂溝中的關(guān)地溝3號(hào)壩應(yīng)用137Cs示蹤斷代技術(shù)，結(jié)合降水資料，確定了淤地壩1959～1987年沉積旋回層和降雨侵蝕事件的關(guān)系。薛凱等[47]通過野外采樣、室內(nèi)分析，結(jié)合降雨資料和137Cs示蹤斷代技術(shù)，建立了淤地壩運(yùn)行期間(1957～1990年)的沉積旋回的時(shí)間坐標(biāo)，并根據(jù)年泥沙積累曲線將淤地壩運(yùn)行期間的侵蝕歷史分為3個(gè)階段,并認(rèn)為人類活動(dòng)是該流域產(chǎn)沙強(qiáng)度變化的主要原因。龍翼等[48]通過對(duì)黃土洼古聚湫內(nèi)的泥沙粒度及孢粉濃度的測(cè)定將總深度為12.73 m的沉積泥沙剖面劃分為54個(gè)洪水沉積層，發(fā)現(xiàn)其中含有31個(gè)凍融擾動(dòng)層，表明54次洪水發(fā)生在31年內(nèi)，并求得淤地壩內(nèi)次洪水產(chǎn)沙量及年產(chǎn)沙量，為后期的研究提供了可靠的基礎(chǔ)資料。魏霞等[49-52]根據(jù)淤地壩歷史降雨資料反演壩控小流域的來水來沙情況。

弄清淤地壩泥沙侵蝕過程有助于研究小流域侵蝕產(chǎn)沙過程，并且為治理小流域土壤侵蝕措施的實(shí)施提供基礎(chǔ)資料。但是，目前對(duì)于淤地壩沉積泥沙斷代的研究較少。由于137Cs最初的沉降始于20世紀(jì)中期，對(duì)于大時(shí)間尺度的淤地壩侵蝕產(chǎn)沙歷史研究具有限制作用。當(dāng)淤地壩內(nèi)降雨資料有所缺失時(shí)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)精度下降，降低了研究結(jié)果的可信度。建議未來在研究泥沙侵蝕過程時(shí)，除了探索可研究長(zhǎng)時(shí)間尺度先進(jìn)的技術(shù)方法外，還應(yīng)在黃土高原不同小流域的淤地壩內(nèi)開展泥沙侵蝕過程研究的對(duì)比，有利于揭示黃土高原泥沙侵蝕歷史的區(qū)域差異和摸清整個(gè)黃土高原侵蝕歷史過程。

3未來展望

黃土高原的水土流失狀況嚴(yán)重制約著當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展和政府政策的制定，小流域作為水土保持治理的基本單元，其土壤侵蝕研究對(duì)水土保持工作的順利進(jìn)行有著至關(guān)重要的作用。因此，弄清小流域侵蝕泥沙的來源及歷史過程有利于對(duì)未來黃土高原小流域治理、保持水土、水土資源評(píng)價(jià)與規(guī)劃和政府政策的制定產(chǎn)生促進(jìn)作用。今后在小流域侵蝕泥沙研究方面，應(yīng)探尋并利用先進(jìn)的研究技術(shù)和試驗(yàn)手段，提升數(shù)據(jù)的精度、信息的可靠度、分析結(jié)果的可信度等，為小流域大尺度、長(zhǎng)時(shí)間序列的侵蝕沉積泥沙特性方面的深入研究提供先決條件，進(jìn)一步豐富小流域侵蝕泥沙特性的研究，推進(jìn)小流域土壤侵蝕工作的進(jìn)程，深化黃土高原土壤侵蝕過程的研究，為黃土高原實(shí)施水土保持工作提供理論與實(shí)踐依據(jù)。

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(責(zé)任編輯：曾小軍)

Research Progress in Methods for Sediment Source and Historical Erosion Process of Small Watershed in Loess Plateau since 1960s

LIU Jing-chun, YUE Da-peng*, GUO Kun-jie, WANG Peng-xiao, CHENG Jin-wen, DA Xing

(College of Tourism and Environmental Sciences, Shaanxi Normal University, Xi’an 710062, China)

Abstract：A small watershed was the basic unit of the laws soil erosion and comprehensive measures which played a critical role in the loess plateau. Reviewed the sources and history of erosion process on the loess plateau watershed sediment, and summarized the loess plateau watershed sediment sources and history of erosion process research progress since 1960s. Sediment sources in small watershed mainly from the traditional method, elements tracer method and REE tracer method were analyzed, the prospect of the future development of the small watershed sediment source and sediment erosion research, provided an important reference for the small watershed water and soil conservation, and the scientific evaluation on water and soil resources.

Key words：Loess plateau; Small watershed; Sediment sources; Historical erosion process

收稿日期：2015-10-09

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“陜北黃土高原典型小流域近500年來侵蝕產(chǎn)沙量變化研究”(41071012)。

作者簡(jiǎn)介：劉婧春(1991─)，女，內(nèi)蒙古人，碩士研究生，研究方向：水土資源評(píng)價(jià)與規(guī)劃。*通訊作者：岳大鵬。

中圖分類號(hào)：S157

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-8581(2016)04-0077-06