黄土高原

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黄土高原一景
黄土高原一景

黄土高原英语:Loess Plateau),中国四大高原之一,世界上黄土覆盖面积最大的高原,是中华民族古代文明的发祥地之一。范围在中国北方太行山以西,乌鞘岭以东,秦岭以北,长城以南,面积约有65万平方千米,占中国面积7%左右。地理坐标北纬34°~40°,东经102°~114°。包括山西省宁夏回族自治区全境、陕西省中部和北部、甘肃省中部和东部、青海省东北部以及内蒙古自治区河套平原鄂尔多斯高原等地区。

高原由西北向东南倾斜,海拔多在1,000~2,000米。除许多石质山地外,大部分为厚层黄土覆盖。黄土厚达50至80米,陇东、陕北厚达150米,最厚的地方达200米。经流水长期强烈侵蚀,逐渐形成千沟万壑的黄土地貌

地质与地貌

黄土高原范围与地形图
黄土高原地理位置示意图
阴影部分为黄土高原,其范围在中国北方太行山以西,乌鞘岭以东,秦岭以北,长城以南。

高原由西北向东南倾斜,海拔多在1,250至2,000米之间。除许多石质山地外,大部分为厚层黄土覆盖。经流水长期强烈侵蚀,逐渐形成千沟万壑、地形支离破碎的特殊自然景观

高原上主要山脉有太行山脉吕梁山六盘山等,这些高脉把黄土高原分成三部分:山西高原、陕甘黄土高原、陇西高原。

高原地处华北准地台的西部和祁连山地槽的东部。古地形的基本轮廓是在白垩纪燕山运动以后形成的。高原上主要山脉太行山吕梁山六盘山把高原分隔成三部分:

  1. 山西高原 吕梁山以东至太行山西麓,有许多褶皱断块山岭和断陷盆地,山岭多呈北北东走向,主峰海拔均超过2,000米,山地下部多为黄土覆盖。主要河谷盆地有太原盆地临汾盆地运城盆地榆社盆地寿阳盆地等。
  2. 陕甘黄土高原 吕梁山和六盘山(陇山)之间黄土连续分布,厚度很大,其堆积顶面海拔一般在1,000~1,300米。地层出露完整,地貌形态多样,是中国黄土自然地理最典型地区。
  3. 陇西高原 六盘山以西,高原海拔约2,000米,黄土厚度逐渐增大,成为波状起伏的岭谷。
黄土高原地貌
黄土高原地貌

黄土高原最基本的地貌类型有:

  1. 沟间地地貌 主要类型是塬、梁、峁、沟谷除河流的干支河谷外,还有为数众多的大小沟谷。塬是黄土堆积受流水侵蚀残留的高原面,地表平坦,坡度1°~3°,如泾河上游的董志塬、洛河的洛川塬等。塬面被沟谷强烈侵蚀后称为破碎塬。在大的地堑断陷谷地里,断裂往往呈复式阶梯状。覆盖其上的黄土塬称为黄土台塬。黄土台塬通常保存较完整,如汾渭断陷谷地里的黄土台塬。梁在平面上呈长条形,顶部宽度不大,多数仅长几十米到数百米至数千米,面积约2平方千米。梁的横剖面略呈穹状,坡度多在1°~5°,梁顶以下有明显的坡折。峁是孤立的黄土丘,平面上呈椭圆或圆形,峁坡多成凸形坡,坡度可达20°左右,面积约0.25平方千米。黄土梁峁区又称黄土丘陵沟壑区。此外,尚有黄土。主要分布在陕北白于山和甘肃省东部的河源地区。马兰黄土充填了古河沟长条凹地,尚未被现代沟谷切开,宽几百米至数千米,长达几千米至数十千米,成树枝状格局组合。黄土受现代流水侵蚀沟的破坏,谷坡两侧仍保存着局部平坦地形,则称黄土坪。
  2. 沟谷地貌 黄土高原沟谷发育,沟道密度2.35~10.9千米/千米2,一般塬面及四周切割密度小于3千米/千米2,广大丘陵沟壑区切割密度4~8千米/千米2,切割最严重的黄河峡谷河曲黄道沟一带10.9千米/千米2。黄土高原主干沟谷切割深度一般都在200~300米。黄土覆盖的流域面积和沟谷面积之比均已超过25%,最严重者56.7%,即被沟谷蚕蚀的面积已达黄土覆盖面积的1/2。沟谷地貌按其大小、形态特征和发育过程,可分为细沟、浅沟、切沟、冲沟和河沟等。细沟是坡面水流在片状侵蚀的基础上最先出现的一种沟形,横断面宽10~15厘米,深几厘米,沟形能被普通耕犁所消除。浅沟多出现在坡长较大的坡地上,随径流汇集成较大的股流,因冲刷能力增大而产生,横断面似宽三角形,深0.5~1米。坡面水流进一步汇集,流水侵蚀增大,当沟身切入黄土1~2米以上,开始形成明显沟头时,称为切沟。它具有明显的沟缘线,沟深10米以上,长几十米。故细沟、浅沟和切沟均是发育在坡面上的侵蚀沟。冲沟多由坡面侵蚀沟发展而成。
  3. 黄土微地貌 黄土微地貌是地表水沿着黄土中的裂隙下渗,机械侵蚀和化学溶蚀的结果,破坏了黄土结构,形成洞穴,并引起地面沉陷,造成黄土特有的潜蚀地貌。常见者有黄土碟、陷穴、黄土桥和黄土柱等。黄土碟分布在平缓地面,形似碟状凹地,一般深2~3米,直径10~20米,深与直径之比约1∶10。由于地表水下渗,溶解了黄土中可溶矿物,并把黏土微粒带到土层下部,破坏了土层结构,在重力作用下土层围绕中心缓慢下沉压实。陷穴是一种较深的圆形或椭圆形洼地,当地表水汇集到节理裂隙中,由潜蚀作用形成洞穴称陷穴,按其形态可分为竖井状、漏斗状和串珠状。黄土桥是溶蚀和侵蚀形成的地下洞穴受重力作用发生崩塌,残留的洞顶形如拱桥。黄土柱是地表水沿着黄土垂直节理溶蚀和侵蚀,残留柱状或塔状的黄土土体,一般高数米或十余米。

地表物质

黄土高原地区大部分为黄土覆盖,是世界上黄土分布最集中、覆盖厚度最大的区域。该地区黄土平均厚度50~100m,洛川塬超过150m,董志塬最大厚度超过250m。黄土高原地区的黄土主要为风成黄土,粉粒占黄土总重量的50%,结构疏松、富含碳酸盐、孔隙度大、透水性强、遇水易崩解、抗冲抗蚀性弱。

该区主要的土壤类型有褐土、黑垆土、栗钙土、棕钙土、灰钙土、灰漠土、黄绵土、风沙土等。根据黄土高原地区有关土壤有机质、全氮和有效磷含量分级组合研究成果,极低养分地区面积占21.1%,低养分地区面积占19.4%,中等养分地区面积占26.7%。

气候与水文

黄土高原属暖温带半湿润至半干旱气候,主要特征是冬季寒冷干燥,夏季温暖湿润;雨量稀少,变率大;日光充足,日照时数多,热量条件较优越。高原从西北向东南,年平均气温8~14℃,全区日平均气温10℃以上,活动积温为2,000~3,000℃,无霜期120~200天。气温日较差平均在10~16℃。降水年际变化大,季节分配不均,东南多于西北。平均年降水量200~700毫米,其中65%以上集中于7~9月。

区域水系以黄河为骨干,源于黄土高原的河流约有200条,较大的有洮河、祖厉河、清水河、黄甫川、窟野河、无定河、北洛河、渭河、沁河、汾河等,河川径流不丰(不包括黄河干流),年径流总量185亿立方米。大多数河流汛期受暴雨影响,洪峰急涨猛落,汛期水量占全年水量的70%以上。含沙量很高,往往一次洪水含沙量占全年70%~80%以上。高原浅层地下水补给主要来源于大气降水。大部分地区地下水贫乏,埋藏很深,多在50~60米以下,有的100~200米。

水系

黄土高原地区面积大于1000km2的直接入黄支流有48条,其中水土流失严重、对干流影响较大的支流有洮河、湟水、庄浪河、祖历河、清水河、浑河、杨家川、偏关河、皇甫川、清水川、县川河、孤山川、朱家川、岚漪河、蔚汾河、窟野河、秃尾河、佳芦河、湫水河、三川河、屈产河、无定河、清涧河、昕水河、延河、汾川河、仕望川、汾河、泾河、北洛河、渭河、伊洛河32条支流,以及内蒙“十大孔兑”。

泥沙

黄土高原地区的径流主要由暴雨洪水形成,区域差异明显。黄河兰州以上地区多湖泊、沼泽,降雨强度小、历时长、范围广,形成的洪水洪峰小,涨落平缓,含沙量小;兰州至河口镇区间两岸多为沙漠地带,无大的支流汇入,气候干旱,降雨量小,洪水过程更趋平缓;河口镇至花园口区间暴雨洪水频繁、洪峰高、含沙量大、历时短、陡涨陡落。该区间有三大暴雨中心,相应形成河口镇至龙门、龙门至三门峡、三门峡至花园口三大洪水来源区,常常形成大洪水和特大洪水,危害极大,如1958年7月17日由三花区间干支流洪水遭遇形成的特大洪水,花园口站实测洪峰流量22300m3/s;窟野河1959年实测洪峰流量达14000m3/s,最大含沙量达1700kg/m3。

黄河泥沙有四个主要特点:

  1. 含沙量高、输沙量大 黄河三门峡站多年平均输沙量约16亿t,多年平均含沙量35kg/m3,实测最大含沙量911kg/m3(1997年),均为大江大河之最。河龙区间的皇甫川、孤山川和窟野河,洪水期含沙量常常超过1000kg/m3,实测含沙量达1700kg/m3(窟野河)。
  2. 地区分布不均 黄河兰州以上面积占34%,来沙仅占9%;河口镇至三门峡区间面积占17%,来沙占90%。特别是7.86万km2的多沙粗沙区,来沙占65.2%。
  3. 年内分配集中,年际变化大 黄河泥沙年内分配极不均匀,汛期6~9月沙量占全年的90%,尤其是7、8两个月来沙更为集中,占全年的71%。黄河沙量的年际变化不均,泥沙往往集中在几个大沙年份,三门峡站最大年输沙量39.1亿t(1993年),是最小年输沙量3.75亿t(2000年)的10.4倍。
  4. 泥沙主要来源于沟道 据皇甫川、清涧河、洛河流域典型小流域研究结果,沟间地产沙占20%,沟谷地产沙占80%。

气候特点

黄土高原的地区属温带季风气候区的边缘,大陆性和季风不稳定性更加突出,全年总雨量少,65%的雨水集中在夏季,降水的强度大,往往一次暴雨量就占全年雨量的30%,甚至更多,是造成黄土高原水土流失的原因之一。高原日照充足,高原从西北向东南,年均温度在8至14℃,无霜期为120至200天,属暖温带

黄土高原的水系是以黄河为骨干,发源于黄土高原的河流约有200条(参看小流域),较大的河流有渭河汾河洮河祖厉河清水河北洛河黄甫川窟野河无定河等,那里的河流水量不丰,年径流量只有185亿立方米(黄河干流除外),河流受汛期影响较严重,洪峰急涨急落,汛期水量占全年水量的7%以上,高原浅层地下水贫乏,大部分地区地下水的埋藏很深,多在60~70米以下。

黄土高原多年平均降雨量为466mm,总的趋势是从东南向西北递减,东南部600~700 mm,中部300~400mm,西北部100~200mm。以400mm降雨量等值线为界,西北部为干旱区,中部为半干旱区,东南部为半湿润区。

  1. 东南部半湿润区 主要位于河南西部、陕西关中、山西南部,年均气温8~14°C,年降雨量600~800mm,干燥指数1.0~1.5,夏季温暖,盛行东南风,雨热同季。该区的范围与落叶阔叶林带大体一致。
  2. 中部半干旱区 包括黄土高原大部分地区,主要位于晋中、陕北、陇东和陇西南部等地区,年均温4°C~12°C,年降雨量4 00~600mm,干燥指数1.5~2.0,夏季风渐弱,蒸发量远大于降水量。该区的范围与草原带大体一致。
  3. 西北部干旱区 主要位于长城沿线以北,陕西定边——宁夏同心、海原以西。年均温2°C~8°C,年降雨量100~300mm,干燥指数2.0~6.0。气温年较差、月较差、日较差均增大,大陆性气候特征显著。风沙活动频繁,风蚀沙化作用剧烈。该区的范围与荒漠草原带大体一致。

黄土高原地区降雨年际变化大,丰水年的降水量为枯水年的3~4倍;年内分布不均,汛期(6~9月)降水量占年降水量的70%左右,且以暴雨形式为主。

每年夏秋季节易发生大面积暴雨,24小时暴雨笼罩面积可达5~7万km2。河口镇至龙门、泾洛渭汾河、伊洛沁河为三大暴雨中心。形成的暴雨有两大类,一类是在西风带内,受局部地形条件影响,形成强对流而导致的暴雨,范围小、历时短、强度大,如1981年6月20日陕西省渭南地区的暴雨强度达267mm/60min。另一类是受西太平洋副高压的扰动而形成的暴雨,面积大、历时较长、强度更大,如1977年7、8月,在晋陕蒙接壤地区出现了历史罕见的大暴雨,笼罩面积达2.5万km2,安塞(7月5日,225mm)、子洲(7月27日,210mm)、平遥(8月5日,365mm),暴雨中心内蒙古乌审旗的木多才当(8月1日)10小时雨量高达1400mm。

土壤和植被

黄土的特性

黄土高原地貌

黄土是最适合农耕文明诞生和延续的土壤。黄土质地细腻、颗粒细小、结构疏松,原始人类用简单的木质、骨质或石质工具就可以轻松翻开黄土,进行耕种,这就是黄土的易耕性。与黄土易耕性形成鲜明对比的是中国南方大部分地区覆盖的红土,因为气温高、雨量大,土层的淋溶非常严重,红土中大量的铁元素被淋溶下去,在距离地面20-30厘米左右的地方形成一个富含铁结核的淀积层,这一层非常坚硬,在没有铁质工具前,人类对其基本无计可施。所以农业的起源,只能发生在黄土这类易耕的土层之上。

只有土层足够深厚,才能让诞生于其上的农耕活动持续进行下去。如果土层太薄,在耕种了几季之后,就触到淋基岩层,那随后肯定无法再进行农耕活动了。中国东北地区的黑土以肥沃着称,它的土层厚度却只有1米左右,当现代人克服了气候寒冷的不利影响,在东北发展农业时,仍然时刻要担心黑土厚度不断减薄的土壤侵蚀问题。在黄土高原上,土层厚度却根本不成问题。研究表明,黄土高原上,黄土一般厚度堆积厚度在80-120米,最大厚度超过400米。

黄土还有一个至关重要的特性,即“自肥性”。20世纪初,美国地质学家庞波里(Raphael Pumpelly)在考察过中国的黄土后,曾发出这样的感慨:“它(黄土)的肥力似乎是无穷无竭!”一方面由于黄土堆积深厚,它具有垂直的纹理,灌溉后有利于下层的养分、水分被毛细作用带到地表。另一个重要原因是,季风对黄土的搬运和堆积一直都没有停止,每年都有新的黄土落在地面上,就好像它一直在进行“自我加肥”,所以不用担心土壤中养分元素耗尽而无法继续耕种的问题。“在中国辽阔的黄土带,几千年来农作物几乎不靠人工施肥就可以年复一年地种植。正是在这类土壤之上,稠密的人口往往继续不断地生长到它强大支持生命能力的极限”。

黄土高原的植被

黄土高原山地景色

历史上,黄土高原曾经拥有较多植被和森林,直到清朝时期,仍记载有大片森林存在。然而,由于气候变化和土地开垦等人为破坏,植被已经大面积消失,成为生态环境十分脆弱的地区。近年来,政府在黄土高原开展退耕还林等政策,减少人类活动对植被的破坏,以恢复脆弱的生态环境。

由于水土流失严重,熟化土壤不断流失,土壤偏碱性,腐殖质和氮素养分贫乏,土地贫脊,植物很难生长。加上滥砍滥伐以及对土地的不合理利用,高原上植被稀少,森林覆盖率低,东南部的植被条件好一些,西北部多为乾草原荒漠草原。根据中国政府的统计数字,1977年,黄土高原的森林覆盖率仅为11%;2014年,森林覆盖率增加至19.6%。

水土流失及其治理

黄土高原严重水土流失面积约27万平方千米。高原大部分侵蚀模数在4,000吨/千米2,窟野河神木至温家川区间3.57万吨/千米2。水土流失冲走耕地的熟化土层,降低蓄水保墒能力,作物生长不良,产量低而不稳。大量泥沙下泄,造成渠道、水库淤积和河流淤塞,增大了流域开发治理的困难。陕县三门峡站每年下泄泥沙约16亿吨,年最大输沙量39.1亿吨(1933),90%来自黄土高原。水流平均含沙量37.6千克/米3,黄甫川曾出现过1,570千克/米3的高含沙水流。

中华人民共和国建立后,对黄土高原开展了群众性的水土保持工作,设立了水土保持科学试验站,总结历代劳动人民水土保持的经验,根据土壤侵蚀特点和沟道的输沙特性,创造出许多有效的办法。具体治理措施因地区差异而不同,但水土保持的方针是:工程措施与生物措施相结合,以生物措施为主,以小流域为单元,综合治理、集中治理、连续治理。

图集

黄土高原风貌
黄土高原风貌
黄土高原风貌
黄土峁,黄土高原。黄土峁是指沟谷分割的穹状或馒头状黄土丘,是黄土地貌发育到中后期的产物,黄土峁所在地区通常水土流失十分严重,沟壑纵深,地形十分破碎,黄土峁的顶部面积通常较小。单独分布的黄土峁称为“孤立峁”,多个峁大体上排列在一条线上的为“连续峁”,连续峁通常是由黄土梁经外力侵蚀演化而形成。