不同耕作方式和植被覆盖对土壤养分流失的影响研究

为研究天然降雨条件下不同耕作方式及植被覆盖条件下水土流失中养分流失的变化规律,根据当地不同的种植模式,在野外标准径流小区进行试验。结果表明:①在相同降雨条件下,顺垄耕作的坡面侵蚀产沙量大于横垄耕作。30°天然坡面次降雨过程平均侵蚀产沙量远小于三个坡面的径流小区。②次降雨过程中,玉米顺垄耕作土壤养分流失量大于横垄,30°天然坡面土壤养分流失量低于三个坡面的径流小区。     

黄土台塬坡耕地种植多年生牧草对水土流失的影响

黄土台原坡耕地常年耕作种植传统作物小麦和玉米,或因坡耕地不能机械化作业,人工耕作辛苦且收成靠天不稳定而撂荒,致使黄土台原坡耕地水土流失严重,为了调整坡耕地资源利用结构,减少水土流失,进行坡耕地种植多年生牧草试验,对不同坡度的坡耕地种植小麦、玉米和裸地对照种植多年生牧草处理研究,结果表明:种植牧草比种植小麦、玉米等传统作物防止水土流失效果好;5°坡面的坡耕地产流量和产沙量远小10°和15°坡耕地产流量和产沙量;建议5°以上坡耕地改造成坡面小于5°的梯田,可以有效的防止水土流失,若梯田种植多年生牧草防止水土流失效果更好。     

不同施肥与耕作对紫色土坡耕地土壤侵蚀及氮素流失的影响

【目的】研究重庆紫色土坡耕地“冬小麦-夏玉米”种植模式在不同施肥制度和耕作模式下由降雨而引发的水土流失特征及氮素流失规律,可为该区农业生产及生态环境保护提供科学依据。【方法】设置4种施肥制度（顺坡耕作对照、顺坡耕作农家肥和化肥配合施用、顺坡耕作单施化肥、顺坡耕作单施化肥增量）和2种耕作模式（顺坡耕作单施化肥、横坡垄作单施化肥）,采用野外径流小区长期（2008—2012）定位监测,研究施肥与耕作对坡面土壤侵蚀及氮素流失的影响。【结果】不同施肥制度和不同耕作模式间产流量、产沙量、氮素流失量差异均显著,不施肥处理产流量、产沙量及氮素流失量均最大,施肥、横坡垄作均能有效降低坡面产流产沙及氮素流失量。与相同施肥水平的顺坡耕作相比,横坡耕作分别减少产流量、产沙量、全氮流失量25.9%、20.5%和33.4%,与相同耕作方式的对照相比,农家肥和化肥配合施用可分别减少产流量、产沙量和全氮流失量35.7%、40.5%和41.2%。紫色土区年降雨量与年产流产沙量均呈幂函数关系（y=ax^b,a＞0,b＞0）,氮素流失量与径流量呈线性关系（y=ax+b,a>0）,但与降雨量相关性不显著,旱坡地氮素流失以总可消化养分（total digestible nutrients,TDN）为主,占全氮的62.1%。农家肥和化肥配合施用可以降低总可消化养分（TDN）和铵态氮（NH₄⁺-N）占全氮的比例。【结论】紫色土区不宜采取顺坡耕作和不施用任何肥料的土地管理方式。农家肥和化肥配合施用、横坡垄作是防治重庆紫色坡面水土流失及径流氮素流失的有效途径,径流中氮素流失以总可消化养分为主。     

黄土丘陵区丰水年产流产沙特征分析

设置标准径流小区进行长期定位监测,探讨天然降雨条件下,流域内不同土地利用方式对坡面产流产沙的影响,以期为该流域土地利用规划、水土流失综合治理、生态环境改善提供理论依据。基于汾河上游阳坡小流域内2种坡度、6种不同土地利用方式的8个径流小区,开展自然降雨观测、径流泥沙观测。结果表明：（1）试验期降雨超过多年同期平均雨量,属于丰水年;且年内雨量分布较多年平均差异较大;（2）不同土地利用方式条件下,坡面产流量差异明显,坡面为15°时,各径流小区的产流量大小顺序为裸坡地>坡耕地>草地;而18°各径流小区的产流量大小为裸坡地>草地>油松林地>灌木林地（黄刺玫）;（3）土地利用方式不同,坡面产沙量差异明显。15°径流小区坡面产沙量裸坡地>胡麻>土豆>草地;相比之下,18°径流小区产沙量以灌木林地和油松林地最少,均为0.30 t/hm²;裸坡地产沙量最多,是林地的92.08倍;林草地减流减沙效果明显。研究结果可为该流域的生态重建,土地利用以及汾河上游其他小流域的土地利用规划,从而减少水土流失提供借鉴。     

径流功率理论在黄土坡面侵蚀产沙计算中的应用

介绍了径流侵蚀产沙功率理论的基本原理,并应用这一理论对放水冲刷试验中不同坡度和流量条件下的侵蚀产沙特征进行了分析和比较。结果表明,当坡度为3~°27°时,单位径流的侵蚀功率随坡度的增加而增大;当坡度增加到27°时,单位径流功率达到最大值,而后随着坡度的继续增加,单位径流功率有所减少。实测数据和据单位径流侵蚀功率理论计算的坡面单宽径流侵蚀产沙量表现出了相似的变化规律,两者都随坡度的增加呈抛物线变化,坡面单宽径流侵蚀产沙量的最大值都出现在21°左右,且二者之间具有良好的线性关系。说明径流功率理论可以较好地应用于坡面单宽径流侵蚀产沙量的计算。     

自然降雨条件下不同水土保持措施对坡耕地土壤侵蚀的影响

吉林省是坡耕地较多的省份之一,坡耕地土壤侵蚀是东北主要面临的持续性自然灾害,是人们关注的生态环境问题。在自然降雨条件下,采用收集径流的方式得到产沙量与径流量,探讨不同水土保持措施对坡耕地土壤侵蚀的防治效应。结果表明：地埂植物带、土坎水平梯田与顺坡垄作的土壤侵蚀量表现为顺坡垄作>地埂植物带>土坎水平梯田;在5°和10°坡度下采用地埂植物带措施对土壤侵蚀治理效果明显;坡度为10°的土坎水平梯田的年径流量为7.83 mm,保土率为98.09%;2种措施与顺坡垄作相比,地埂植物带与土坎水平梯田的产沙量和降雨侵蚀力均达到极显著相关。可见,说明地埂植物带与土坎水平梯田措施有良好的保土、保水效应。地埂植物带和土坎水平梯田措施可显著降低土壤侵蚀量,有效地拦截地表径流,减慢径流流速和拦蓄水流,因而减少径流量。     

模拟条件下不同耕作措施和雨强对地表糙度的影响

【目的】研究不同耕作措施和降雨强度下地表高程和糙度的空间分布特征以及降雨前后二者的变化,以探讨不同耕作措施和降雨强度对坡耕地地表糙度的影响。【方法】人工降雨条件下,模拟人工锄耕、人工掏挖、等高耕作3种耕作措施和对照组直型坡,测量、计算并分析了各坡面高程信息和地表糙度的空间分布特征以及降雨前后二者的变化。【结果】降雨前坡面的高程空间分布在不同耕作措施之间具有显著性差异。直型坡高程的统计方差最小,高程分布最集中;与直型坡相比,等高耕作坡面高程的统计方差最大,高程分布最离散;其次是人工掏挖和人工锄耕坡面。雨前地表糙度大小为等高耕作＞人工掏挖＞人工锄耕＞直型坡。降雨能显著改变地表糙度值的大小,并呈现同一耕作措施随雨强增大地表糙度值改变越多的规律。降雨后等高耕作、人工掏挖和人工锄耕这三种措施的地表糙度均呈减小趋势,同一雨强下,等高耕作糙度减小最多,人工掏挖次之,人工锄耕糙度减小最少。直型坡的地表糙度在雨后却有所增加,在60、90和120 mm·h^-1雨强下,直型坡雨后糙度分别增加了10.9%、22.5%和36.5%。雨后各措施地表糙度值均改变,但仍为等高耕作＞人工掏挖＞人工锄耕＞直型坡。【结论】耕作措施是形成坡耕地地表糙度的主要原因,不同的耕作方式造成地表起伏状态的差异,使不同耕作措施下的地表糙度具有空间异质性。降雨作用会减小各耕作坡面的地表糙度,增加对照组的地表糙度,且随降雨强度增大,地表糙度变化越剧烈。耕作措施造成的地表初始糙度越大,降雨对糙度的减小作用越显著。但人工锄耕、人工掏挖和等高耕作3种耕作措施对地表糙度的影响大于降雨对地表糙度的影响。     

黄土区土壤结皮和垄高对坡面产流产沙的影响

通过室内人工模拟降雨方法,研究不同坡面处理(有结皮、无结皮)和垄高(7、10和13 cm)产流产沙情况,为黄土区等高耕作水土流失治理提供理论依据。结果表明,同一垄高下,土壤结皮使坡面初始产流时间提前,径流强度增大,径流总量增加;同一坡面处理下,随垄高增加,坡面径流总量和泥沙总量减少。垄高通过蓄积雨水能力影响土壤结皮对坡面泥沙总量作用。垄高7 cm时,蓄积雨水能力较小,坡面径流量较大,土壤结皮增大坡面产沙量,相比无结皮坡面增加38.70%;垄高为10 cm和13 cm时,蓄积雨水能力较强,坡面径流量较小,土壤结皮减少坡面产沙量,相比无结皮坡面分别减少21.10%和65.70%。坡面土壤侵蚀过程中,土壤结皮首先抑制坡面产沙,但随着降雨历时增加,土壤结皮促进坡面产沙。因此,在黄土区等高耕作中,应合理设置垄高,抑制结皮,以降低土壤侵蚀程度。     

我国南方山区坡耕地水土保持措施研究进展

坡耕地是我国南方山区重要的土地资源,也是水土流失重点区。从水土保持工程措施(包括坡面工程和沟道工程措施)、耕作措施、植被措施等方面,系统地分析了各类措施的优劣及在我国南方山区坡耕地的应用情况。我国南方山区坡耕地土壤侵蚀以面蚀为主,应根据我国南方地区物候条件及作物生长进度,科学选择作物品种、种植时间、种植结构(高、矮作物搭配)、空间布局、耕作方式(留茬耕作、少耕或免耕),形成一套可供选择和推广的水土保持种植制度和配套耕作措施技术体系,是该区域坡耕地水土保持措施的发展方向。     

元谋干热河谷坡面造林整地截流减沙作用研究

选择元谋干热河谷地区典型区段,采用坡面径流小区观测方法,以自然荒草丛坡面为对照,研究在自然降雨条件下,反坡梯田整地、水平阶整地两种造林整地方式对坡面径流泥沙的截流减沙作用。结果表明,反坡梯田和水平阶造林整地对地表径流的拦蓄都具有很好的作用,但反坡梯田整地方式比水平阶拦蓄径流能力更强,观测期反坡梯田整地和水平阶整地比自然坡面产流量分别减少71．42％和33．68％,产沙量分别减少56．02％和38．57％;实施造林整地措施后,随着时间的推移,产流产沙量越来越少,单场暴雨或特大暴雨对拦蓄径流和拦截泥沙效果起主导作用。     

土壤结皮对西南横断山区土壤坡面产流产沙及养分流失的影响

采用人工降雨方法,模拟在无结皮和有结皮不同发育程度下,研究结皮对横断山区土壤坡面产流形成、侵蚀过程及养分流失过程的影响.结果表明,结皮促使坡面产流提前发生,但对坡面产流量的影响不甚明显;对坡面产沙量却有明显的作用;5°坡面有结皮处理的坡面产沙量较无结皮减少54％,而10°坡面有结皮处理的坡面产沙量则增加16％,表明土壤结皮对坡面侵蚀的影响与地面坡度有密切关系.坡面土壤磷钾流失过程均呈幂函数衰减趋势,无结皮坡面衰减速率较快,随着结皮不断发育,钾素流失形式以浸提态为主,逐步被溶解态所取代,磷素始终以泥沙浸提态流失占优势;与无结皮相比较,结皮坡面K+流失总量降低62.39％,径流样溶解态磷(DP)、泥沙浸提态磷(SEP)和泥沙浸提态钾(SEK)的流失总量分别降低33.33％ 、37.10％和78.36％.土壤结皮具有减少土壤养分流失和延缓坡面土壤质量退化的作用.     

天然降雨条件下裸坡、植被坡的产流产沙过程分析

[目的]分析天然降雨条件下,裸坡、植被坡的产沙产流特征。[方法]以10°、15°裸坡和植被坡为试验对象,分析了裸坡、植被坡在天然降雨条件下的产沙产流特征,以及裸坡与植被坡的降雨量与产沙量关系。[结果]裸坡与植被坡的产沙量、产流量都与降雨量、坡度、坡面植被有关。各坡面累积产沙量、产流量的大小关系均为15°裸坡〉10°裸坡〉15°植被坡〉10°植被坡。天然降雨情况下,各坡面产沙量与降雨量均呈幂函数关系。[结论]在相同坡度条件下,植被坡的产沙量、产流量都比裸坡要小,说明其具有较好的水土保持效应。     

上方汇水对黄土坡面侵蚀方式演变及侵蚀产沙的影响

【目的】定量评价坡面上方汇水对坡下方土壤侵蚀方式演变及侵蚀产沙的影响。【方法】利用由位于坡面上部的供水装置和位于坡面下部的试验土槽组成的试验系统,通过人工模拟降雨试验,分析不同降雨强度和坡度条件下,上方汇水对黄土坡面片蚀-细沟侵蚀-切沟侵蚀方式演变过程及侵蚀产沙量的影响。【结果】当坡面接受上方汇水后,各侵蚀方式演变速度明显加快,侵蚀产沙量迅速增大,且坡面侵蚀产沙增加幅度随上方汇水流量的增加而增大;在坡度和降雨强度相同条件下,坡面侵蚀产沙量和上方汇水引起的坡下方的净侵蚀产沙量,均随坡面上方汇水流量的增加而显著增大;受降雨强度、坡度和坡面侵蚀发育不同阶段的影响,坡面汇水引起的净侵蚀产沙量占总侵蚀产沙量的15.36%~78.15%。不同降雨强度和坡度条件下,坡面侵蚀产沙量与上方汇水流量呈幂函数关系。【结论】坡面上方汇水强度对坡面侵蚀方式演变和产沙过程具有重要影响,若能有效控制坡面上方汇水,将可有效减少坡面侵蚀产沙量,抑制沟蚀的发生和发展。     

坡度对农业耕作措施水土保持作用的影响

农业耕作措施是水土保持措施之一,在坡耕地水土保持中起关键作用。本文对不同坡度条件下农业耕作措施水土保持作用进行了研究,通过对坡度与产流量、产沙量的关系分析表明,在耕作坡面,坡度会影响产流量,但是大坡度与小坡度之间差异不显著。相反,坡度对产沙量具有显著影响,在小坡度条件下,产沙量受坡度的影响较小。     

赤红壤坡面径流含沙量及产沙特征研究

通过人工模拟降雨试验,研究不同坡度和雨强对赤红壤坡面径流含沙量过程及侵蚀产沙量的影响。结果表明:含沙量随径流历时有一个下降后趋于稳定的过程;侵蚀产沙量跟坡度、雨强的关系可用坡度和雨强的乘积的线性函数描述。     

降雨和坡度对植烟坡耕地产流产沙的影响

【目的】本文探明了紫色土坡耕地产流产沙特征,为植烟土壤管理提供科学依据。【方法】对不同坡度(5°、10°、15°、20°、25°和30°)野外径流小区开展长期定位观测,研究坡面产流、产沙随降雨强度及坡度的变化特征。【结果】(1)通过近10年降雨资料分析,研究区域降雨年内分配极不均匀,6-9月降雨量占全年降雨量的80.2%～92.5%;小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨的雨量分别占6-9月总雨量的14.6%、26.7%、31.5%、22.5%、4.7%,中到暴雨占雨季降雨总量的80.7%,是土壤侵蚀强度大的重要原因;(2)坡面径流系数随最大30 min雨强的增大而增加,5°、10°、15°、20°、25°和30°坡面径流系数最小分别为0.033、0.034、0.063、0.092、0.093、0.112,最大分别为0.646、0.666、0.673、0.738、0.742、0.786,同等雨强条件下,降雨量能显著影响坡面径流系数;(3)产沙量随最大30 min雨强的增大而增加,5°、10°、15°、20°、25°和30°坡面产沙量最小分别为1.7、1.6、3.1、4.8、2.3、1.7 t·km~(-2),最大分别为75.4、234.7、440.5、486.7、489.5、477.1 t·km~(-2),产沙量随最大30 min雨强的变化过程受到植被覆盖度的影响;(4)在小雨(0.14～0.46 mm·min~(-1))、中雨(0.54～0.88 mm·min~(-1))、大雨(1.1～1.9 mm·min~(-1))下,坡面径流系数随坡度的增大而增大,最大径流系数分别为0.326、0.565、0.712。不同雨强下,坡面产沙量随坡度的变化存在差异,小雨和中雨下,产沙量变化的临界坡度为20°,最大产沙量分别为113.8、193.5 t·km~(-2),大雨下临界坡度为25°,最大产沙量为389.1 t·km~(-2),临界坡度随雨强的变化而改变。【结论】雨季是区域土壤侵蚀发生的关键时期,坡度显著影响土壤侵蚀强度,加强雨季水土保持对区域土壤可持续利用至关重要。     

头塘小流域退耕地不同植被恢复模式坡面径流和产沙特征分析

建立坡面径流观测场,对头塘小流域退耕还林中几种不同植被恢复模式的径流量、产沙量进行了定点观测。结果表明:不同植被恢复模式、不同坡度等级、两者的交互效应对坡面径流系数、产沙量影响均比较显著。乔灌草模式在产沙量、径流系数方面均为最小,其水土保持功能最大,其次为灌草模式。随着坡度的增大,径流系数与产沙量均有增大趋势。进一步研究和完善乔灌草的生态经营技术体系,提高该类退耕种植植被恢复模式的调蓄降雨能力,对指导退耕还林及植被经营有重要的意义。     

不同配置乡村植被缓冲带阻控径流污染特征研究

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观测不同缓冲带对地表径流及其主要污染物（TN、TP、COD）的削减效果。结果表明：林地和3°、8°横垄耕地缓冲带对径流的拦截效率较高,减流率分别达到了62.4%、52.0%和60.6%,径流量随雨强增大先升高后下降。与8°坡耕地缓冲带相比,降坡（3°）处理竖垄、横垄缓冲带泥沙流失量分别降低53.3%、50.9%。降雨产流的养分流失以氮素和有机质为主,林地缓冲带对径流NH4+-N的拦截率平均高达95.2%,此外降坡和横垄耕作措施也能有效减少径流冲刷的氮素流失。不同处理缓冲带对径流TP均有较好的拦蓄效果。3°、8°横垄耕地缓冲带CODMn流失量较低,拦截率达到53.0%、58.6%。林地缓冲带中高覆盖度的植被和发达的根系能够有效减缓降雨对地表的冲刷,减少径流和养分流失。在南方丘陵山地的乡村地区实施横坡垄作是拦蓄径流、降低面源污染风险的有效措施。     

伊犁河谷缓坡地融雪侵蚀特征研究

采用坡面径流小区试验法,于2009年3月3～10日,对伊犁河谷缓坡地的春季融雪侵蚀特征进行了系统研究.结果表明:8°坡融雪强度始终较3°和5°坡的大,其径流强度的日变幅也最大;8°坡坡面日产流量和产沙量均最大,日产流量分别比5°和3°坡高24.5和28.7 mL/d,泥沙侵蚀量多4.23和5.85 kg/m3;坡度间坡面冲刷细沟的分布和细沟侵蚀强度也有差异,8°坡坡面的冲刷细沟多呈网状交错状,主要分布在坡面下部,冲蚀沟多而较长、浅且宽;5°和3°坡的冲刷沟则在坡面的中、下部呈分散状分布,冲蚀沟少而短、浅且窄;融雪后,0～20 cm土层的土壤含水量表现为:8°坡显著低于5°和3°坡.该研究结论将为伊犁河谷及干旱、半干旱区生态相似区域春季融雪径流的集蓄利用、侵蚀坡地的保护和治理提供了依据.     

金沙江干热河谷不同处理坡面的产流产沙规律研究

以金沙江干热河谷元谋区段不同处理坡面为研究对象,采用径流小区观测法,对水平阶、人工封禁和自然坡面的产流产沙规律进行研究.结果表明:水平阶和人工封禁坡面的产流产沙量比自然坡面明显减少,三者的径流量均与降雨量和3个时段最大雨强呈幂函数关系,自然坡面产沙量与降雨量和3个时段最大雨强也呈幂函数关系,但水平阶和人工封禁坡面产沙量只与降雨量和两个时段最大雨强呈幂函数关系,水平阶是三者中最好的一种减流减沙坡面整地方式.