Soil erosion and surface runoff on

Soil erosion and surface runoff on different vegetation covers and slope gradients: A field experiment in Southern Shaanxi Province, China

Hany El Kateba, Haifeng Zhanga, , , Pingcang Zhangb, Reinhard Mosandla
a Lehrstuhl für Waldbau, Technische Universität München, Germany
b Changjiang River Scientific Research Institute, China
Received 16 August 2012, Revised 28 November 2012, Accepted 29 December 2012, Available online 31 January 2013

 Show less
doi:10.1016/j.catena.2012.12.012
Get rights and content
Abstract
The southern of the Shaanxi Province in central China is a region of great magnitude for water conservation. Long term anthropogenic interference in terms of deforestation and inappropriate land use has dramatically accelerated soil erosion in this region. A field experiment in the Shangnan County using 33 small erosion plots of 7 m2 in size was carried out to determine and compare the soil loss and surface runoff from five vegetation covers and three levels of slope gradient (> 10°–≤ 20°, > 20°–≤ 30°, and > 30°). The five vegetation covers embraced the most frequent rural land-use forms in the study area: farmlands including horticulture (tea plantation with peanut as an intercrop) and agriculture (maize in a winter-wheat–summer-maize rotation) activities, grasslands that have developed on abandoned farmlands, and forestlands including low and high forests (Chinese cork-oak coppices and pine plantations, respectively). The change in the runoff among the vegetation covers and slope gradients was high but not as significantly pronounced as for the change in the soil loss. Results showed that the slope gradient has an impact on the runoff and soil loss: the greater the slope gradient the higher the potential for runoff and soil loss. In addition, results exhibited that the rate of erosion is substantially affected by changes in vegetation cover. Farmlands generated the highest runoff and soil loss, whereas the tea plantations at slopes > 30° were most susceptible to erosion. Grasslands had less runoff and soil loss than farmlands. Forestlands provided evidence for their suitability for soil and water conservation in the study area, as negligible soil-losses in comparison to the other vegetation covers were generated.

Highlights

► A field experiment using small erosion plots was conducted in the Shaanxi Province. ► Five vegetation covers and three levels of slope gradient were investigated. ► Soil loss and surface runoff were determined and compared at different rainfalls. ► Erosion depends on vegetation covers, slope gradients, and rainfall intensities. ► Forestlands are most suitable for soil and water conservation in the study area.

Keywords
The Qinling mountains; Soil erosion; Surface runoff; Field erosion plots; Farmland; Forestland
1. Introduction
According to the Chinese Ministry of Environment Protection and Chinese Academy of Science (MEP and CAS, 2008), the mountainous area of southern Shaanxi Province is considered as an important ecological region in central China. Qinling Mountain in this region is a natural physical boundary that subdivides the territory into different climatic zones. The northern part of the Qinling Mountain is a warm temperate region, while the southern has a humid sub-tropical climate. Being a transitional area, southern Shaanxi Province is characterised by diverse and abundant flora and fauna, and, hence, is a hot spot for biodiversity and natural resources. However, the natural vegetation in this region has been strongly degraded in particular over the last century (Jia et al., 2002). Forestlands were converted to agriculture or horticulture lands. In addition, excessive logging was practiced to satisfy the increasing demand of the growing population for fuel wood. So, over the last five decades, the total forest area declined from 64% to 46% of mostly unmanaged forests of low quality (Li and Li, 2007 and Qin, 2009). Hu and Zhang (2003) estimated the average rate of soil erosion in southern Shaanxi Province at 34 t ha− 1a− 1, which is ten times more than the overall natural soil erosion in the upstream of the Changjiang River (Jing and Zhang, 2007).

It can be said, that the land ecosystems in southern Shaanxi Province are degraded and have lost their natural potential functions, both protective and productive. However, the Qinling mountainous region in southern Shaanxi province has been considered as soil water conservation area since 1981 (Wang, 1981). With the approval of the plan for “South to North Water Diversion Project” by the Chinese central government in the mid 1990s, southern Shaanxi Province became the headstream area for supplying water to the capital city Beijing and its surrounding industrialised regions (Zhu et al., 2008). Therefore, highest priority was given to improve the situation in southern Shaanxi Province, e.g., rehabilitation of degraded land ecosystem including restoration of the natural vegetation covers and optimisation of land use, enhancement of soil and water conservation measures, and improvement of the surface water quality.

Since 1999, the Chinese government has exerted numerous efforts to combat degradation of land ecosystems. These efforts include measures such as banning tillage on steep slope lands, protecting natural forest, and even relocating residents to localities out of the protected areas (Hu, 2004 and Wang and Ma, 2008). To support policy-making processes related to rehabilitation and restoration of degraded land ecosystems, evidence based on scientific research is required. Therefore, a Sino-German research project on the rehabilitation of degraded land ecosystems was conducted in southern Shaanxi Province (El Kateb et al., 2009). The research is an integrative approach, which includes three field experiments on erosion, reforestation, and assessment of forests potential, in addition to a socio-economic survey. The results of these studies will be integrated in a system-analysis component on modelling and development of a decision support system for a sustainable land use planning. The final outcomes of the project will be provided to local and regional administrative authorities as a planning tool to rehabilitate degraded land-ecosystems and, thus, improving surface water-quality.

The present study deals with the erosion research. Its objective is to determine the degree of soil erosion and surface runoff on different vegetation covers and slope gradients.

2. Methodology
2.1. Study area

The field experiment was carried out in Suo Yu He valley, Shangnan County (33°06′–33°44′ N and 110°24′–111°01′ E), which is located in the Qinling mountainous region at the eastern part of southern Shaanxi Province (Fig. 1). The area is representative for the Shangnan County and characterised by hilly topography at low altitudes (350 m to 700 m above sea level). According to the Agricultural Planning Committee of Shangnan County (1984) annual total sunshine is 1900 h, frostless period is 199 to 230 days, annual temperature ranges between 12.7 °C and 15.0 °C, and the dominated soil type in the study area is slight acidic, yellow-brown soil developed from granitic gneiss. The study area is at the edge of the subtropical humid climatic zone with 700 mm to 850 mm annual precipitation, which mainly falls during June to September, mostly as storm with high intensity. According to Zhang et al. (2000) the rainy season in the study area lasts from May to October. The summer precipitation in the mountainous region in southern Shaanxi Province is mainly convective rainfall (Bi et al., 2006).


Fig. 1. 
Location of the study area.
Figure options
The landscape in the study area is highly fragmented as a result of the practiced traditional land-use over many decades. The major vegetation covers are forestlands, farmlands (agriculture and horticulture), and abandoned farmlands developed to grasslands. All vegetation types, except the forestlands which reach few hectares in size, have very small area size, which mostly does not exceed a quarter hectare.

2.2. Layout of the experiment

The study deals with the dominating vegetation covers and slope gradients in the study area. Table 1 shows the investigated levels of the study factors, for both the vegetation cover and slope gradient. The experiment was carried out on the dominating yellow-brown soil (a sandy-loam soil with 60, 25 and 15% sand, silt and clay, respectively) in the study area. Based on land use and contour maps, a map was constructed to facilitate the identification of the location of the different vegetation covers and their slope gradient. In the field, a re-check of the location and slope gradient of the identified vegetation covers were made. Only those vegetation covers which had had uniform slope-form were determined in the map. From the combinations of the vegetation cover and slope gradient, a selection of the experimental units was made at random. As the dominant slope class was the moderate, three experimental units from each vegetation cover level were selected at random. For the other two slope classes (slight and steep), only two units were randomly selected from each level of the vegetation cover (Fig. 2). However, as agriculture activities had been ceased at steep slopes, agriculture lands with slopes exceeding 30° could not be found. In total, 33 experimental units were selected. The underlying experimental design is a Completely Randomised Factorial Design with unequal number of replicates.

Table 1.
Description of the levels of the study factors.
Study factor Description
Vegetation cover
Agriculture land (summer maize) Farmlands with winter wheat and maize during summer. The vegetation coverage was 80% during the survey.
Horticulture land (tea plantation) Farmlands under tea cultivation in rows having a distance of 40 cm between each two rows. The age of the tea plantations varied between 8 and 10 years. Under the tea, peanut was cultivated as

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ดินพังทลายและไหลบ่าผิวครอบคลุมพืชแตกต่างกันและการไล่ระดับสีลาด: เขตทดลองในจังหวัดมณฑลส่านซี จีนตอนใต้โพลิเอล Kateba, Haifeng Zhanga,, Pingcang Zhangb, Reinhard Mosandlaการ Lehrstuhl für Waldbau, Technische Universität โฮเต็ลมันเช็น เยอรมนีขแม่น้ำฉางเจียงทางวิทยาศาสตร์ สถาบันวิจัย จีนได้รับ 16 2555 สิงหาคม แก้ไข 28 2555 พฤศจิกายน 29 2012 ธันวาคม มีการยอมรับออนไลน์ 31 2013 มกราคม แสดงน้อยลงdoi:10.1016/j.catena.2012.12.012ได้รับสิทธิและเนื้อหาบทคัดย่อทางตอนใต้ของจังหวัดมณฑลส่านซีภาคกลางของจีนมีพื้นที่ขนาดใหญ่สำหรับการอนุรักษ์น้ำ รบกวนมาของมนุษย์ในแง่ ของการทำลายป่า และไม่เหมาะสมที่ดินใช้ระยะยาวได้อย่างมากเร่งการพังทลายของดินในภูมิภาคนี้ ทดลองฟิลด์ในเขต Shangnan ใช้ผืนเล็กกัดเซาะ 33 7 m2 ขนาดถูกดำเนินการตรวจสอบ และเปรียบเทียบในดินสูญเสียและผิวไหลบ่าจากครอบคลุมพืชห้าและไล่ระดับความชันได้ 3 ระดับ (> 10° – ≤ 20°, > 20° – ≤ 30° และ > 30°) ครอบคลุมพืชห้ากอดแบบชนบทที่ดินใช้บ่อยในพื้นที่ศึกษา: ถีได้แก่พืชสวน (ไร่ชากับถั่วลิสงเป็น intercrop การ) และกิจกรรมการเกษตร (ข้าวโพดในการหมุนเวียนของฤดูหนาวข้าวสาลีร้อนข้าวโพด) grasslands ที่ได้พัฒนาถีละทิ้ง และ forestlands รวมทั้งป่าสูง และต่ำ (coppices คอร์กโอ๊กจีนและสวนสน ตามลำดับ) การเปลี่ยนแปลงไหลบ่าครอบคลุมพืชและไล่ระดับสีความชันได้สูง แต่ออกเสียงไม่เป็นอย่างมากสำหรับการเปลี่ยนแปลงในการสูญเสียดิน ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่า การไล่ระดับความลาดชันมีผลในการสูญเสียดินและไหลบ่า: ยิ่งลาดระดับสีสูงโอกาสที่สูญเสียดินและไหลบ่า นอกจากนี้ ผลการจัดแสดงว่า อัตราการกัดเซาะมากผลจากการเปลี่ยนแปลงในพืชปก ถีขึ้นสูงสุดที่ไหลบ่าและการสูญเสียดิน ในขณะที่การปลูกชาที่ลาด > 30° ถูกสุดที่ไวต่อการกัดเซาะ ขาดทุนน้อยที่ไหลบ่าและดินกว่าถี grasslands ได้ Forestlands มีหลักฐานสำหรับความเหมาะสมของการอนุรักษ์ดินและน้ำในพื้นที่ศึกษา เป็นระยะดินขาดทุน โดยครอบคลุมพืชพรรณอื่น ๆ ที่สร้างขึ้นไฮไลท์►เขตทดลองใช้ผืนเล็กกัดเซาะได้ดำเนินการในจังหวัดมณฑลส่านซี ► 5 พืชครอบคลุม และถูกสอบสวนไล่ระดับความชันได้ 3 ระดับ ►สูญเสียดินและไหลบ่าที่ผิวถูกกำหนด และเปรียบเทียบที่น้ำแตกต่างกัน ►กัดเซาะขึ้นอยู่กับพืชครอบคลุม ไล่ระดับสีลาด และการปลดปล่อยก๊าซปริมาณน้ำฝน ► Forestlands เหมาะที่สุดสำหรับการอนุรักษ์ดินและน้ำในพื้นที่ศึกษาคำสำคัญภูเขา Qinling พังทลายของดิน ไหลบ่าผิว ฟิลด์กัดเซาะผืน พื้นที่การเกษตร Forestland1. บทนำตามกระทรวงคุ้มครองสิ่งแวดล้อมจีนและจีนสถาบันวิทยาศาสตร์ (MEP และ CAS, 2008), พื้นที่ภูเขาของจังหวัดมณฑลส่านซีทางภาคใต้จะถือเป็นภูมิภาคระบบนิเวศสำคัญในประเทศจีนที่เซ็นทรัล ภูเขา Qinling ในภูมิภาคนี้เป็นขอบเขตทางกายภาพตามธรรมชาติที่ subdivides อาณาเขตเข้าไปในโซน climatic ต่าง ๆ เหนือของภูเขา Qinling เป็นภูมิภาคซึ่งอบอุ่น ในขณะภาคใต้มีสภาพภูมิอากาศย่อยเขตร้อนชื้น การตั้งอีกรายการ จังหวัดมณฑลส่านซีทางภาคใต้มีประสบการ์มีความหลากหลาย และอุดมสมบูรณ์พันธุ์พืชและสัตว์ป่า และ ดังนั้น จุดร้อนสำหรับความหลากหลายทางชีวภาพและทรัพยากรธรรมชาติ อย่างไรก็ตาม พรรณนาธรรมชาติในภูมิภาคนี้มีการขอเสื่อมโทรมโดยเฉพาะกว่าศตวรรษที่ผ่านมา (เจียและ al., 2002) Forestlands มีแปลงการเกษตรพืชสวนที่ดิน บันทึกมากเกินไป มีประสบการณ์เพื่อตอบสนองความต้องการเพิ่มขึ้นของประชากรที่เพิ่มขึ้นสำหรับไม้เชื้อเพลิง ดังนั้น ทศวรรษห้า ป่ารวมปฏิเสธจาก 64% เป็น 46% ของส่วนใหญ่ไม่มีการจัดการป่าของคุณภาพต่ำ (หลี่ และ หลี่ 2007 และ ฉิน 2009) หูและเตียว (2003) ประมาณอัตราการพังทลายของดินในจังหวัดมณฑลส่านซีภาคใต้เฉลี่ยที่ 34 t ha− 1a− 1 ซึ่งเป็นสิบครั้งมากกว่าพังทลายดินโดยรวมจากธรรมชาติในการขั้นต้นน้ำของแม่น้ำฉางเจียง (จิงและจาง 2007)มันสามารถจะกล่าว ระบบนิเวศบกจังหวัดมณฑลส่านซีทางภาคใต้มีการเสื่อมโทรม และได้สูญเสียธรรมชาติเป็นหน้าที่ ประสิทธิภาพ และป้องกัน อย่างไรก็ตาม ภูมิภาคภูเขา Qinling ในจังหวัดมณฑลส่านซีทางภาคใต้ได้รับการพิจารณาเป็นพื้นที่อนุรักษ์น้ำดินตั้งแต่ 1981 (วัง 1981) มีการอนุมัติแผนการ "ใต้ไปเหนือน้ำผันโครงการ" โดยรัฐบาลกลางจีนในกลางปี 1990 จังหวัดมณฑลส่านซีภาคใต้กลายเป็น ตั้ง headstream สำหรับขายน้ำเมืองหลวงปักกิ่งและของ industrialised รอบ ๆ (Zhu et al., 2008) ดังนั้น ให้ความสำคัญสูงสุดในการปรับปรุงสถานการณ์ในภาคใต้จังหวัดมณฑลส่านซี เช่น การฟื้นฟูสมรรถภาพของระบบนิเวศดินเสื่อมโทรมรวมทั้งฟื้นฟูครอบคลุมธรรมชาติ และคุณภาพของที่ดิน ใช้ เพิ่มประสิทธิภาพของมาตรการอนุรักษ์ดินและน้ำ และปรับปรุงคุณภาพน้ำผิวดินSince 1999, the Chinese government has exerted numerous efforts to combat degradation of land ecosystems. These efforts include measures such as banning tillage on steep slope lands, protecting natural forest, and even relocating residents to localities out of the protected areas (Hu, 2004 and Wang and Ma, 2008). To support policy-making processes related to rehabilitation and restoration of degraded land ecosystems, evidence based on scientific research is required. Therefore, a Sino-German research project on the rehabilitation of degraded land ecosystems was conducted in southern Shaanxi Province (El Kateb et al., 2009). The research is an integrative approach, which includes three field experiments on erosion, reforestation, and assessment of forests potential, in addition to a socio-economic survey. The results of these studies will be integrated in a system-analysis component on modelling and development of a decision support system for a sustainable land use planning. The final outcomes of the project will be provided to local and regional administrative authorities as a planning tool to rehabilitate degraded land-ecosystems and, thus, improving surface water-quality.The present study deals with the erosion research. Its objective is to determine the degree of soil erosion and surface runoff on different vegetation covers and slope gradients.2. Methodology2.1. Study areaThe field experiment was carried out in Suo Yu He valley, Shangnan County (33°06′–33°44′ N and 110°24′–111°01′ E), which is located in the Qinling mountainous region at the eastern part of southern Shaanxi Province (Fig. 1). The area is representative for the Shangnan County and characterised by hilly topography at low altitudes (350 m to 700 m above sea level). According to the Agricultural Planning Committee of Shangnan County (1984) annual total sunshine is 1900 h, frostless period is 199 to 230 days, annual temperature ranges between 12.7 °C and 15.0 °C, and the dominated soil type in the study area is slight acidic, yellow-brown soil developed from granitic gneiss. The study area is at the edge of the subtropical humid climatic zone with 700 mm to 850 mm annual precipitation, which mainly falls during June to September, mostly as storm with high intensity. According to Zhang et al. (2000) the rainy season in the study area lasts from May to October. The summer precipitation in the mountainous region in southern Shaanxi Province is mainly convective rainfall (Bi et al., 2006).Fig. 1. Location of the study area.Figure optionsThe landscape in the study area is highly fragmented as a result of the practiced traditional land-use over many decades. The major vegetation covers are forestlands, farmlands (agriculture and horticulture), and abandoned farmlands developed to grasslands. All vegetation types, except the forestlands which reach few hectares in size, have very small area size, which mostly does not exceed a quarter hectare.2.2. Layout of the experimentThe study deals with the dominating vegetation covers and slope gradients in the study area. Table 1 shows the investigated levels of the study factors, for both the vegetation cover and slope gradient. The experiment was carried out on the dominating yellow-brown soil (a sandy-loam soil with 60, 25 and 15% sand, silt and clay, respectively) in the study area. Based on land use and contour maps, a map was constructed to facilitate the identification of the location of the different vegetation covers and their slope gradient. In the field, a re-check of the location and slope gradient of the identified vegetation covers were made. Only those vegetation covers which had had uniform slope-form were determined in the map. From the combinations of the vegetation cover and slope gradient, a selection of the experimental units was made at random. As the dominant slope class was the moderate, three experimental units from each vegetation cover level were selected at random. For the other two slope classes (slight and steep), only two units were randomly selected from each level of the vegetation cover (Fig. 2). However, as agriculture activities had been ceased at steep slopes, agriculture lands with slopes exceeding 30° could not be found. In total, 33 experimental units were selected. The underlying experimental design is a Completely Randomised Factorial Design with unequal number of replicates.
Table 1.
Description of the levels of the study factors.
Study factor Description
Vegetation cover
Agriculture land (summer maize) Farmlands with winter wheat and maize during summer. The vegetation coverage was 80% during the survey.
Horticulture land (tea plantation) Farmlands under tea cultivation in rows having a distance of 40 cm between each two rows. The age of the tea plantations varied between 8 and 10 years. Under the tea, peanut was cultivated as

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การพังทลายของดินและการไหลบ่าผิวบนปกพืชแตกต่างกันและการไล่ระดับสีลาด: การทดลองในภาคใต้ของมณฑลส่านซีประเทศจีนHany El Kateba, Haifeng Zhanga,, Pingcang Zhangb, ฮาร์ด Mosandla Lehrstuhl für Waldbau, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งมิวนิก, เยอรมนีขริมแม่น้ำฉางวิทยาศาสตร์สถาบันวิจัยประเทศจีนที่ได้รับ 16 สิงหาคม 2012, ปรับปรุง 28 พฤศจิกายน 2012, ได้รับการยืนยัน 29 ธันวาคม 2012 ออนไลน์ที่มีจำหน่าย 31 มกราคม 2013  แสดงน้อยดอย: 10.1016 / j.catena.2012.12.012 รับสิทธิและเนื้อหาบทคัดย่อทางตอนใต้ของจังหวัดในภาคกลางของมณฑลส่านซีประเทศจีนเป็นพื้นที่ของความสำคัญที่ดีในการอนุรักษ์น้ำ ระยะยาวการรบกวนของมนุษย์ในแง่ของการตัดไม้ทำลายป่าและการใช้ที่ดินที่ไม่เหมาะสมได้พังทลายของดินเร่งอย่างมากในภูมิภาคนี้ การทดลองในสนาม Shangnan County โดยใช้ 33 แปลงเล็ก ๆ ของการกัดเซาะ 7 m2 ในขนาดที่ได้รับการดำเนินการเพื่อตรวจสอบและเปรียบเทียบการสูญเสียดินและพื้นผิวที่ไหลบ่ามาจากห้าครอบคลุมพืชและสามระดับของการไล่ระดับความลาดชัน (> 10 ° 20 °-≤> 20 ° 30 °-≤และ> 30 °) ห้าพืชครอบคลุมกอดที่พบบ่อยที่สุดในรูปแบบการใช้ที่ดินในชนบทในพื้นที่ศึกษา: นารวมทั้งพืชสวน (ไร่ชาที่มีถั่วลิสงเป็นแซม) ที่และการเกษตร (ข้าวโพดในการหมุนฤดูหนาวข้าวสาลีฤดูร้อนข้าวโพด) กิจกรรมทุ่งหญ้าที่มี พัฒนาบนผืนดินที่ถูกทอดทิ้งและ forestlands ป่ารวมทั้งต่ำและสูง (จีนเป็นต้นก๊อกโอ๊คและสวนสนตามลำดับ) การเปลี่ยนแปลงที่ไหลบ่าในหมู่ครอบคลุมพืชและการไล่ระดับสีลาดชันอยู่ในระดับสูง แต่ไม่เป็นที่เด่นชัดอย่างมีนัยสำคัญสำหรับการเปลี่ยนแปลงในการสูญเสียดิน ผลการศึกษาพบว่าการไล่ระดับความลาดชันมีผลกระทบต่อการไหลบ่าและการสูญเสียดินมากขึ้นไล่ระดับความลาดชันสูงกว่าศักยภาพในการไหลบ่าและการสูญเสียดิน นอกจากนี้ผลแสดงว่าอัตราการกัดเซาะได้รับผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญจากการเปลี่ยนแปลงในพืชพรรณ นาที่สร้างขึ้นสูงสุดที่ไหลบ่าและการสูญเสียดินในขณะที่ไร่ชาที่ผาลาด> 30 °เป็นส่วนใหญ่อ่อนแอต่อการพังทลาย ทุ่งหญ้ามีการไหลบ่าและการสูญเสียน้อยกว่าดินนา forestlands ให้หลักฐานสำหรับความเหมาะสมของการอนุรักษ์ดินและน้ำในพื้นที่ศึกษาเป็นสำคัญการสูญเสียดินในการเปรียบเทียบกับพืชอื่น ๆ ที่ครอบคลุมถูกสร้างขึ้น. ไฮไลท์►การทดลองใช้สนามการพังทลายของแปลงเล็ก ๆ ได้ดำเนินการในจังหวัดมณฑลส่านซี ►ห้าพืชครอบคลุมและสามระดับของการไล่ระดับความลาดชันถูกตรวจสอบ ►การสูญเสียดินและไหลบ่าผิวได้รับการพิจารณาและเมื่อเทียบกับฝนที่แตกต่างกัน การกัดเซาะ►ขึ้นอยู่กับครอบคลุมพืชไล่ระดับความลาดชันและความเข้มของปริมาณน้ำฝน forestlands ►มีความเหมาะสมมากที่สุดสำหรับการอนุรักษ์ดินและน้ำในพื้นที่ศึกษา. คำภูเขา Qinling; พังทลายของดิน; ไหลบ่าผิว แปลงการพังทลายของสนาม เกษตร; ป่า1 การแนะนำตามที่จีนกระทรวงคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและจีน Academy of Science (MEP และ CAS 2008) ซึ่งเป็นพื้นที่ภูเขาทางตอนใต้ของมณฑลส่านซีถือเป็นภูมิภาคที่สำคัญของระบบนิเวศในภาคกลางของจีน Qinling ภูเขาในภูมิภาคนี้เป็นเขตแดนทางกายภาพธรรมชาติที่แบ่งดินแดนเข้ามาในเขตภูมิอากาศที่แตกต่างกัน ทางตอนเหนือของภูเขา Qinling เป็นพื้นที่ที่อบอุ่นพอสมควรในขณะที่ภาคใต้มีสภาพภูมิอากาศกึ่งเขตร้อนชื้น เป็นพื้นที่การเปลี่ยนผ่านทางตอนใต้ของมณฑลส่านซีเป็นลักษณะพืชที่มีความหลากหลายและอุดมสมบูรณ์และสัตว์และจึงเป็นจุดร้อนสำหรับความหลากหลายทางชีวภาพและทรัพยากรธรรมชาติ อย่างไรก็ตามพืชพรรณธรรมชาติในภูมิภาคนี้ได้รับการเสื่อมโทรมอย่างมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงศตวรรษที่ผ่านมา (เจี่ย et al., 2002) forestlands ถูกแปลงเป็นที่ดินการเกษตรหรือพืชสวน นอกจากนี้การเข้าสู่ระบบที่มากเกินไปได้รับการฝึกฝนเพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นของประชากรที่เพิ่มขึ้นสำหรับไม้เชื้อเพลิง ดังนั้นในช่วงห้าทศวรรษที่ผ่านมาพื้นที่ป่าไม้รวมลดลงจาก 64% เป็น 46% ของป่าที่ไม่มีการจัดการส่วนใหญ่มีคุณภาพต่ำ (หลี่และลี่ฉินปี 2007 และ 2009) หูและจาง (2003) คาดอัตราเฉลี่ยของพังทลายของดินในจังหวัดภาคใต้ของมณฑลส่านซีที่ 34 ha- 1a- 1 ซึ่งเป็นสิบครั้งกว่าพังทลายของดินตามธรรมชาติโดยรวมในต้นน้ำของแม่น้ำ Changjiang (จิงและจาง 2007 ). อาจกล่าวได้ว่าระบบนิเวศที่ดินในจังหวัดภาคใต้ของมณฑลส่านซีมีการสลายตัวและมีการสูญเสียที่อาจเกิดขึ้นฟังก์ชั่นธรรมชาติของพวกเขาทั้งป้องกันและประสิทธิผล อย่างไรก็ตามพื้นที่ที่เป็นภูเขา Qinling ในจังหวัดภาคใต้ของมณฑลส่านซีได้รับการพิจารณาเป็นพื้นที่อนุรักษ์น้ำในดินตั้งแต่ปี 1981 (วัง 1981) ด้วยความเห็นชอบของแผนสำหรับ "ใต้ไปทางทิศเหนือน้ำโครงการผัน" โดยรัฐบาลกลางจีนในช่วงกลางปี ​​1990 ทางตอนใต้ของมณฑลส่านซีกลายเป็นพื้นที่ headstream สำหรับการจัดหาน้ำเพื่อเมืองหลวงกรุงปักกิ่งและบริเวณโดยรอบของอุตสาหกรรม (Zhu et al, 2008) ดังนั้นความสำคัญสูงสุดที่ได้รับการปรับปรุงสถานการณ์ในภาคใต้ของมณฑลส่านซีเช่นการฟื้นฟูสมรรถภาพของระบบนิเวศที่ดินเสื่อมโทรมรวมทั้งการฟื้นฟูครอบคลุมพืชพรรณธรรมชาติและการเพิ่มประสิทธิภาพของการใช้ที่ดิน, การเพิ่มประสิทธิภาพของมาตรการอนุรักษ์ดินและน้ำและการปรับปรุงคุณภาพน้ำผิวดิน . ตั้งแต่ปี 1999 รัฐบาลจีนได้ทุ่มเทความพยายามมากมายที่จะต่อสู้กับความเสื่อมโทรมของระบบนิเวศที่ดิน ความพยายามเหล่านี้รวมถึงมาตรการเช่นการห้ามดินแบบบนที่ดินลาดชันปกป้องป่าธรรมชาติและแม้แต่ประชาชนที่จะย้ายเมืองออกจากพื้นที่คุ้มครอง (Hu 2004 และวังและแม่ 2008) เพื่อสนับสนุนกระบวนการทำนโยบายที่เกี่ยวข้องกับการฟื้นฟูและการฟื้นฟูระบบนิเวศที่ดินเสื่อมโทรมหลักฐานจากการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่จะต้อง ดังนั้นจีนเยอรมันโครงการวิจัยเกี่ยวกับการฟื้นฟูสมรรถภาพของระบบนิเวศที่เสื่อมโทรมที่ดินได้ดำเนินการในภาคใต้ของมณฑลส่านซี (El Kateb et al., 2009) การวิจัยเป็นวิธีการแบบบูรณาการซึ่งรวมถึงการทดลองภาคสนามการพังทลายของการปลูกป่าและการประเมินของป่าที่อาจเกิดขึ้นนอกเหนือไปจากการสำรวจทางเศรษฐกิจและสังคม ผลจากการศึกษาเหล่านี้จะนำไปรวมในส่วนการวิเคราะห์ระบบในการสร้างแบบจำลองและการพัฒนาของระบบสนับสนุนการตัดสินใจสำหรับการวางแผนการใช้ที่ดินอย่างยั่งยืน ผลสุดท้ายของโครงการจะมีให้กับหน่วยงานฝ่ายบริหารท้องถิ่นและภูมิภาคเป็นเครื่องมือในการวางแผนที่จะฟื้นฟูระบบนิเวศที่เสื่อมโทรมที่ดินและดังนั้นการปรับปรุงพื้นผิวของน้ำที่มีคุณภาพ. ข้อเสนอการศึกษาปัจจุบันมีการวิจัยการกัดเซาะ มีวัตถุประสงค์เพื่อกำหนดระดับของการพังทลายของดินและการไหลบ่าบนพื้นผิวที่แตกต่างกันพืชครอบคลุมและการไล่ระดับสีลาดชัน. 2 วิธี2.1 พื้นที่การศึกษาทดลองที่ได้รับการดำเนินการใน Suo Yu เขาหุบเขา Shangnan เคาน์ตี้ (33 ° 06'-33 ° 44 'N 110 ° 24'-111 ° 01' E) ซึ่งตั้งอยู่ในพื้นที่ที่เป็นภูเขา Qinling ที่ ภาคตะวันออกทางตอนใต้ของมณฑลส่านซี (รูปที่ 1). พื้นที่ที่เป็นตัวแทนสำหรับ Shangnan มณฑลและโดดเด่นด้วยภูมิประเทศที่เป็นเนินเขาที่ระดับความสูงต่ำ (350 เมตรถึง 700 เมตรเหนือระดับน้ำทะเล) ตามที่คณะกรรมการการวางแผนเกษตร Shangnan เคาน์ตี้ (1984) แสงแดดประจำปีรวมเป็น 1,900 ชั่วโมงระยะเวลา frostless เป็น 199-230 วันช่วงปีอุณหภูมิระหว่าง 12.7 องศาเซลเซียสและ 15.0 องศาเซลเซียสและชนิดของดินที่โดดเด่นในพื้นที่ศึกษาเป็นเล็กน้อย เป็นกรดดินสีเหลืองน้ำตาลที่พัฒนามาจาก gneiss หินแข็ง พื้นที่การศึกษาเป็นที่ขอบของเขตภูมิอากาศที่ค่อนข้างร้อนอบอ้าวกับ 700 มิลลิเมตร 850 มิลลิเมตรประจำปีการเร่งรัดซึ่งส่วนใหญ่ตกอยู่ในช่วงเดือนมิถุนายนถึงเดือนกันยายนส่วนใหญ่เป็นพายุที่มีความรุนแรงสูง ตาม Zhang et al, (2000) ฤดูฝนในพื้นที่ศึกษาเป็นเวลาเดือนพฤษภาคมถึงตุลาคม ฝนฤดูร้อนในพื้นที่ภูเขาทางตอนใต้ของมณฑลส่านซีเป็นส่วนใหญ่ปริมาณน้ำฝนไหลเวียน (Bi et al., 2006). รูป 1.  สถานที่ตั้งของพื้นที่ศึกษา. รูปที่ตัวเลือกภูมิทัศน์ในพื้นที่ศึกษามีการแยกส่วนอย่างมากเป็นผลมาจากการฝึกฝนการใช้ที่ดินแบบดั้งเดิมในช่วงหลายทศวรรษหลาย ครอบคลุมพืชผักที่สำคัญคือ forestlands นา (ภาคการเกษตรและพืชสวน) และนาร้างเพื่อการพัฒนาทุ่งหญ้า ชนิดพืชทั้งหมดยกเว้น forestlands ที่ถึงไม่กี่ไร่ในขนาดมีขนาดพื้นที่ขนาดเล็กมากซึ่งส่วนใหญ่ไม่เกินเฮกตาร์ไตรมาส. 2.2 รูปแบบของการทดลองที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาครอบคลุมพืชมีอำนาจเหนือการไล่ระดับสีและความลาดชันในพื้นที่ศึกษา ตารางที่ 1 แสดงให้เห็นถึงระดับการตรวจสอบของปัจจัยการศึกษาทั้งพืชพรรณและการไล่ระดับความลาดชัน การทดลองดำเนินการในดินสีเหลืองน้ำตาลมีอำนาจเหนือ (ดินทรายดินร่วนปน 60, 25 และ 15% ทรายตะกอนและดินตามลำดับ) ในพื้นที่ศึกษา ขึ้นอยู่กับการใช้ประโยชน์ที่ดินและแผนที่เส้น, แผนที่ถูกสร้างขึ้นเพื่ออำนวยความสะดวกในการระบุสถานที่ตั้งของครอบคลุมพืชแตกต่างกันและการไล่ระดับความลาดชันของพวกเขา ในสนามอีกครั้งตรวจสอบสถานที่และลาดชันของที่ระบุครอบคลุมพืชที่ถูกสร้างขึ้น เฉพาะผู้พืชครอบคลุมซึ่งได้มีเครื่องแบบลาดชันรูปแบบที่ถูกกำหนดไว้ในแผนที่ จากการรวมกันของพืชพรรณและการไล่ระดับความลาดชันการเลือกหน่วยการทดลองที่ถูกสร้างขึ้นโดยการสุ่ม ในฐานะที่เป็นระดับความลาดชันที่โดดเด่นในระดับปานกลางที่สามหน่วยการทดลองแต่ละระดับจากพืชพรรณได้รับการคัดเลือกโดยการสุ่ม สำหรับอีกสองชั้นลาดชัน (เล็กน้อยและสูงชัน) เพียงสองหน่วยได้รับการคัดเลือกโดยการสุ่มจากแต่ละระดับของพืชพรรณ (รูป. 2) แต่เป็นกิจกรรมการเกษตรได้รับการหยุดที่ลาดชันที่ดินการเกษตรมีความลาดชันเกิน 30 องศาไม่พบ รวม 33 หน่วยการทดลองได้รับการคัดเลือก การออกแบบการทดลองภายใต้การออกแบบเป็นแบบสุ่มสมบูรณ์ปัจจัยที่มีจำนวนไม่เท่ากันของซ้ำ. ตารางที่ 1 คำอธิบายของระดับของปัจจัยการศึกษา. การศึกษาปัจจัยที่คำอธิบายพืชฝาครอบที่ดินเกษตร(ข้าวโพดฤดูร้อน) กับนาข้าวสาลีฤดูหนาวและข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ในช่วงฤดูร้อน ครอบคลุมพืชเป็น 80% ในช่วงการสำรวจ. ที่ดินการปลูกพืชสวน (ไร่ชา) นาเพาะปลูกกาแฟในแถวมีระยะทาง 40 ซมระหว่างแต่ละสองแถว อายุของไร่ชาที่แตกต่างกันระหว่าง 8 และ 10 ปี ภายใต้ชาถั่วลิสงได้รับการปลูกฝังเป็น

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การกัดเซาะดินและผิวดินในพืชที่แตกต่างกันครอบคลุมและลาดไล่ : การทดลองในภาคใต้จังหวัดมณฑลส่านซี , ประเทศจีน

hany El kateba ไฮ่ฝง zhanga , , , , pingcang zhangb Reinhard , mosandla
เป็น lehrstuhl F ü r waldbau technische มหาวิทยาลัย , และ T M ü nchen , เยอรมนี :
b Changjiang River วิทยาศาสตร์วิจัยสถาบัน , จีน
รับ 16 สิงหาคม 2012 , แก้ไข 28 พฤศจิกายน 2554 ,รับ 29 ธันวาคม 2012 ออนไลน์ 31 มกราคม 2556 แสดงน้อยลง


ทำไมดอย : 10.1016 / j.catena . 2012.12.012


ได้รับสิทธิ และเนื้อหาที่เป็นนามธรรมในภาคใต้ของมณฑลส่านซีในภาคกลางของจีนเป็นเขตของขนาดใหญ่เพื่อการอนุรักษ์น้ำ การรบกวนของมนุษย์ในระยะยาวในแง่ของการตัดไม้ทำลายป่าและการใช้ที่ดินไม่เหมาะสมได้ เช่นเร่งการชะล้างพังทลายของดิน ในภูมิภาคนี้สนามทดลองใน Shangnan County ใช้ 33 ขนาดเล็กกัดเซาะแปลง 7 รึเปล่า m2 ขนาดมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและเปรียบเทียบการสูญเสียดิน และน้ำผิวดินที่ไหลจากพืช 5 ครอบคลุมสามระดับความลาดชัน ( ครั้งที่ 20 / 10 °–≤  > > ไหม 20 °–≤  30 องศาและ > ไหม 30 องศา ) 5 พืชคลุมกอดบ่อยที่สุดในชนบทใช้รูปแบบในพื้นที่ศึกษานา รวมทั้งพืชสวน ไร่ชา กับถั่วลิสงเป็นพืชแซม ) และเกษตร ( ข้าวโพดข้าวสาลีข้าวโพดในฤดูหนาวและฤดูร้อนหมุน ) กิจกรรม ทุ่งหญ้าที่มีการพัฒนาในนาร้าง และ forestlands รวมทั้งต่ำและป่า ( จีน coppices ไม้โอ๊คไม้ก๊อกและสน ( ตามลำดับ )การเปลี่ยนแปลงในดินของพืชคลุมและลาดไล่ระดับสีสูงแต่ไม่เป็นอย่างเด่นชัดสำหรับเปลี่ยนในการสูญเสียดิน ผลการศึกษาพบว่า ความชันลาดส่งผลกระทบน้ำไหลบ่าและการสูญเสียดิน : มากขึ้นลาดเนินสูงน้ำไหลบ่าและการสูญเสียศักยภาพของดิน นอกจากนี้ผลการวิจัยพบว่าอัตราการได้รับผลกระทบอย่างมากจากการเปลี่ยนแปลงครอบคลุมพืช นาสร้างน้ำท่าสูงสุดและการสูญเสียดิน ส่วนสวนชาที่ลาด > ไหม 30 องศามีความอ่อนไหวมากที่สุดในดิน ทุ่งหญ้ามีน้ำท่าน้อยลงและการสูญเสียดินมากกว่านา . forestlands ให้หลักฐานเพื่อความเหมาะสมของพวกเขาเพื่อการอนุรักษ์ดินและน้ำในพื้นที่ศึกษาเป็นกระจอกดินขาดทุนในการเปรียบเทียบเพื่อครอบคลุมพืชผักอื่น ๆขึ้น



►ไฮไลท์สนามทดลองใช้ขนาดเล็กกัดเซาะแปลงทดลองในมณฑลส่านซีจังหวัด ►พืช 5 ครอบคลุมสามระดับความลาดชันได้ ►และการสูญเสียดินและผิวดินโดยพิจารณาเปรียบเทียบที่ฝนตกแตกต่างกัน ►กัดเซาะขึ้นอยู่กับพืชคลุมความลาดชัน การไล่ระดับสี และปริมาณน้ำฝน ความเข้ม . ► forestlands เหมาะที่สุดเพื่อการอนุรักษ์ดินและน้ำในพื้นที่ศึกษา .

คำสำคัญ
Qinling ภูเขา ; ดิน ; น้ำผิวดินที่ไหลกัดเซาะแปลง ; สนาม ; การเกษตร ; forestland
1 บทนำ
ตามจีนกระทรวงคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและจีน Academy of Science ( เมพ และ CAS , 2008 )