小浪底库区坡地不同利用方式入渗规律与产流产沙特征研究

坡耕地水土流失已成为小浪底库区生态环境和农业可持续性发展所面临的一个重大问题。通过饱和入渗和模拟降雨试验,对不同退耕利用方式(撂荒坡地、造林幼林地、林草间作、农林间作)和传统坡耕地利用方式(坡耕地翻耕休闲、坡耕地翻耕后种植玉米)入渗规律与产流、产沙特征做了研究。结果表明:(1)退耕后坡面饱和入渗率均高于传统方式,其四种方式平均饱和入渗率是传统利用方式的1.48倍;撂荒坡地的饱和入渗率最高;同一坡面,坡底饱和入渗率高于坡中、上部。(2)初始产流时间,撂荒坡地、造林幼林地、林草间作、农林间作分别比翻耕种玉米延迟26.16min、14.89min、13.48min、6.01min,两种传统方式差别不大。持续产流时间退耕方式也长于传统方式。(3)传统方式径流总量是上述四种退耕方式的2~5倍,平均产流速率明显高于退耕方式;产沙总量是退耕方式的3~50倍左右,平均产沙速度是其的1.72~9.4倍;产沙、产流总量和与产流降雨历时密切相关。     

红壤小流域不同土地利用方式下土壤N,P流失特征研究

研究了次降雨过程中红壤小流域5种不同土地利用方式土壤N,P养分流失特征。结果表明,在降雨后,花生地、花-橘间作、橘园、板栗园和水田5种利用方式表层土壤N,P养分含量均有不同程度下降,其中花生地N,P含量下降最为明显,水田N,P含量降幅则最小;不同形态养分平均降幅依次为有效氮(5.49%)、有效磷(5.25%)、全氮(1.45%)、全磷(0.59%)。各样地地表径流中水溶态N,P养分含量花生地明显高于其他样地,而泥沙中N,P养分含量则以水田最高;各样地侵蚀泥沙中N,P养分有明显的富集现象,板栗园和橘园N,P养分富集率高于其他样地,水田N,P养分富集率最低。不同形态养分富集率也不同,全氮平均富集率为1.30,有效氮1.18,全磷1.11,有效磷1.38。侵蚀径流中N,P养分与表层土壤相同形态养分之间呈显著正相关。     

次降雨过程中北京市不同土地利用方式下土壤养分流失特征

研究了次降雨过程中北京市不同土地利用方式下(草地、农田、林地和果园)土壤养分流失特征。结果表明:(1)在不同土地利用方式下,地表径流量的变化均随着降雨时间的增加呈对数变化趋势,在同一降雨时间内,地表径流量均表现为草地农田林地果园。(2)草地泥沙流失量随降雨历时变化幅度较大,在降雨后期出现陡增陡降的变化趋势,其他3种土地利用方式下泥沙流失量的增加变化幅度较小;不同土地利用方式下泥沙流失量大小顺序为:草地农田林地果园。(3)草地和农田地表径流量显著高于林地和果园(P0.05),地表径流量和壤中流均表现为:草地农田果园林地;从壤中流总量变化特征来看,草地和农田产生的壤中流显著高于林地和果园(P0.05)。(4)不同土地利用方式下的泥沙积累量均随降雨历时而呈指数的变化趋势。(5)不同土地利用方式下水相氮磷流失量、泥沙氮磷流失量和氮磷流失总量均表现为:草地农田果园林地。(6)降雨径流过程中,不同土地利用方式下磷的流失是以侵蚀泥沙相为主,氮素的流失以径流水相为主。(7)不同土地利用方式降雨前期土壤全氮和全磷含量大小基本表现为:草地农田林地果园,泥沙N和P含量比雨前土壤表层N和P含量有所增加,说明侵蚀泥沙对N和P具有一定的富集作用,并且不同土地利用方式下侵蚀泥沙对P的富集高于对N的富集,综合比较可知,草地侵蚀泥沙富集养分的能力最高。(8)不同土地利用方式下泥沙量与侵蚀泥沙中全氮和全磷含量均存在显著或者极显著的正相关关系(P0.05),与土壤全氮和全磷含量存在不同的正相关关系(相关系数较低),说明侵蚀泥沙量的增加会引起泥沙中养分含量不同程度的增加效应,并且草地和农田侵蚀量与养分含量的相关系数高于林地和果园。     

不同土地利用方式对土壤侵蚀及养分流失的影响

研究川中丘陵区次降雨过程中不同土地利用方式对土壤侵蚀及养分流失的影响。结果表明:(1)不同土地利用方式下,地表径流量的变化均随着降雨时间的增加呈对数变化趋势,在同一降雨时间内,地表径流量均表现为农田果园草地灌丛林地。(2)农田泥沙流失量随降雨时间的增加幅度较大,且在降雨后期出现陡增陡降的变化特征,其他土地利用方式下泥沙流失量的增加幅度较小;不同土地利用下泥沙流失量大小顺序为:农田果园草地灌丛林地。(3)农田和果园地表径流量和壤中流总量显著高于灌丛和林地(p0.05),地表径流量和壤中流均表现为:农田果园草地灌丛林地。(4)不同土地利用方式下泥沙积累量均随降雨时间的延续而呈指数变化趋势。(5)不同土地利用方式下水相氮磷流失量、泥沙氮磷流失量和氮磷流失总量均表现为:农田果园草地灌丛林地;不同土地利用方式下降雨径流过程中,氮素的流失是以径流水相为主,而磷的流失是以侵蚀泥沙相为主。(6)不同土地利用方式降雨前期土壤全氮和全磷含量大小均表现为农田果园草地灌丛林地,泥沙氮磷含量比雨前土壤表层氮磷含量有所增加,说明侵蚀泥沙对氮、磷具有富集作用,并且不同土地利用方式下侵蚀泥沙富集磷素能力高于富集氮素能力,综合比较可知,农田和果园侵蚀泥沙富集养分的能力最高,而灌丛和林地是减少水土流失的土地利用方式。     

重庆南平镇岩溶槽谷区不同土地利用类型地表水土流失

研究岩溶区水土流失特征有助于更好地开展岩溶地区水土保持,防止石漠化。通过在岩溶区不同土地利用类型布设9个径流场,利用2008-01－2010-08野外雨季的监测资料,得到岩溶区地表水土流失特征。结果表明：速效钾在土壤中易被淋失,磷富集度平均值最低,全氮、水解氮、有机质富集度的平均含量居中。从土地利用类型来看,富集度表现明显的是坡耕地（自然坡耕地强于移土培肥坡耕地）,其次是林地,金银花地和草地富集度最低。根据相关系数可知淤泥养分含量与降雨强度呈极显著相关关系,淤泥养分含量与降雨量成正相关,但是相关性差。淤泥养分流失总量是通过泥沙量与淤泥养分含量来共同体现的。土壤侵蚀模数从大到小的顺序依次为自然坡耕地>移土培肥坡耕地>草地>金银花地 >林地。岩溶区并不是每场降雨都要产生径流,主要是大雨尤其是暴雨才生产径流。岩溶区水土流失径流系数平均值在2.31%～14.72%。该研究有助于更好地理解岩溶区水土流失特征,为治理岩溶区水土流失提供科学依据。     

复兴流域径流泥沙调控措施体系研究

以定西市安定区的复兴流域为研究对象,通过布设径流小区进行径流泥沙观测和开展不同下垫面土壤入渗试验,确定了区域内径流泥沙产生的源地主要是荒坡和坡耕地,并据此建立了流域径流泥沙调控措施体系:坡耕地修梯田、造林种草或建设径流聚集工程,荒坡造林种草或建设径流聚集工程。治理水土流失、提高降水利用率,是改善山区农业生产条件、增加农民收入的有效途径。     

喀斯特坡地侵蚀泥沙养分流失与粒径分布的关系

在丹江口库区喀斯特地区,研究分析自然降雨条件下5种不同植被覆盖类型(疏林地(C1)、乔木林地(C2)、坡耕地(C3)、荒草地(C4)、灌草地(C5))坡面侵蚀泥沙的氮、磷、钾养分流失及泥沙粒径分布特征,探讨泥沙养分流失与粒径分布的关系。结果表明:(1)侵蚀泥沙以粉粒(2～50μm)、砂粒(50～2 000μm)为主,0～20μm颗粒含量随降雨强度的增加而减少。0～2μm颗粒富集度集中在3.08～6.62,2～20μm颗粒富集度集中在2.48～3.58,20～2 000μm颗粒富集度集中在1左右。C4的0～2μm颗粒含量及其富集度明显高于其他植被覆盖类型。(2)速效钾的流失量远高于速效氮、磷流失量。氮素富集度集中在1左右,TP富集度集中在1.41～1.96,AP富集度集中在5.00～8.77,AK富集度集中在1.79～3.05,泥沙对磷、钾养分有明显富集作用,而对氮素富集作用很小。不同植被覆盖类型中,C4的TP、AK含量显著高于C1、C2、C3、C5(P0.05),C4有增加TP、AK养分含量的作用,且C2、C4的氮、磷富集度相对较大。C3的养分流失总量最大,C1、C2、C4、C5有明显减小养分流失的作用,其中C2控制养分流失的效果最明显。(3)侵蚀泥沙的TN、TP、AP、AK含量与0～2,2～20,20～50μm含量呈正相关关系,且与0～2μm的相关性显著(P0.05),侵蚀泥沙的养分含量会随着0～50μm颗粒含量的增加而增多。     

不同雨强下喀斯特坡耕地养分流失特征研究

为揭示西南喀斯特坡耕地的养分流失特征,通过人工模拟降雨试验,研究不同雨强下喀斯特坡耕地养分流失的过程机制及特征。结果表明:(1)喀斯特坡耕地产流产沙从地下过渡到地表的临界雨强在30 mm·h~(-1)～50 mm·h~(-1)之间,产流量和产沙量均随降雨强度的增大而增大,且产流产沙主要以地表为主。(2)小雨强(15 mm·h~(-1)和30 mm·h~(-1))下,喀斯特坡耕地TN、TP、TK主要通过地下径流进行流失,大雨强(≥50 mm·h~(-1))下,喀斯特坡耕地TN、TP、TK地表流失比例为地下漏失的3倍左右;TP径流流失量及流失浓度均随雨强的增大而增大,TN和TK径流流失量及流失浓度却随雨强的增大变化不明显。(3)喀斯特坡耕地泥沙养分流失也主要是以地表流失为主,地表流失量较地下高出约5.03倍,且泥沙中流失的养分浓度均大于径流中流失的养分浓度;地表泥沙养分富集率整体高于地下漏失部分;地表、地下泥沙养分流失总量与养分流失模数均随降雨强度的增大而增大。(4)喀斯特坡耕地径流总量与径流养分(TP、TK)、泥沙养分(TN、TP、TK)均呈极显著正相关关系(P0.05),径流总量与径流TN呈现极显著正相关关系(P0.01)。研究结果可为喀斯特区坡耕地养分流失防治及面源污染治理等提供理论参考依据。     

雨强和土地利用方式对豫西南山区有机质流失的影响

[目的]研究丹江口水库水源区不同降雨强度和土地利用方式对土壤中有机质流失的影响,为该区域的面源污染和水土流失防治提供依据。[方法]通过人工模拟降雨试验,以豫西南山区5种常见土地类型的表层土壤为研究对象,应用双因素方差分析,研究雨强和土地利用方式对土壤中有机质的影响。[结果]雨强对径流中有机质的流失影响显著,雨强越大流失量也越大,而土地类型对其影响不大;泥沙中的有机质流失量受雨强和土地类型的影响均显著,随雨强增加而增大;农用地(梯田和坡耕地)中随泥沙流失的有机质含量较高,林草地则低;分别对径流和流失泥沙中的有机质含量与雨强作回归分析,均显示出多项式拟合效果最好(除灌草地的泥沙拟合外)。[结论]梯田作为一种水保措施,能够保持养分和水土流失,因此其土壤中富集的养分也最多;林草地土壤结构较好,能够减缓土壤侵蚀,因而流失的养分也较少。     

农田暴雨径流侵蚀泥沙对氮磷的富集机理

在农田暴雨径流条件下 ,地表径流携带的侵蚀泥沙比原土壤有较高的养分含量 ,表现出对氮磷等养分的富集作用 ,富集系数 (ＥｎｒｉｃｈｍｅｎｔＲａｔｉｏ,ＥＲ)随侵蚀泥沙流失的增加而减少[1 ] 。大多文献把侵蚀泥沙对养分的富集归因于径流对土壤表面富含养分的有机质和粘粒的选     

南方花岗岩红壤区不同土地利用类型坡地产流与侵蚀产沙研究

基于自然坡面径流小区,分析了南方花岗岩红壤区5种典型土地利用下坡面地表径流与侵蚀产沙规律.结果表明,不同地类地表径流与侵蚀产沙分异规律明显.裸露荒地、坡耕地、早地和疏林地的地表径流分别是典型林分林地的1 354.9%,1 099.9%,712.3%和285.4%;不同地类土壤侵蚀强度排序为裸露荒地＞坡耕地＞旱地＞疏林地＞典型林分林地,说明植被能较好地调蓄地表径流和减少侵蚀产沙.在不同降雨强度和雨型条件下,不同土地利用的坡面产流与侵蚀产沙也表现出显著的差异.裸露荒地、坡耕地、旱地、疏林地是研究区主要的侵蚀产沙地类.基于径流小区次降雨条件下径流和侵蚀产沙观测资料,建立了不同地类坡面径流与侵蚀产沙的回归方程.     

三峡库区坡耕地土壤养分流失的实验研究

采用室内模拟降雨装置研究了三峡库区坡耕地土壤养分流失规律。无论是紫色土还是黄色石灰土,坡耕地表层土壤养分含量在人工降雨后发生衰减,并表现出随雨强增大,雨后表土各养分含量衰减幅度加大的趋势,但径流和流失泥沙的养分含量与雨强无关;径流中养分含量虽低于泥沙养分含量,但养分含量的差异主要体现在全量养分含量上,而速效养分含量的差异则相对较小。对三峡库区坡耕地土壤养分流失而言,紫色土坡耕地土壤养分流失主要以流失泥沙为载体,而黄色石灰土坡耕地土壤养分流失则由流失泥沙和径流共同携带。     

密云水库上游流域次降雨坡面产流产沙特征

以北京市密云县石匣小流域为研究区,利用2006-2010年连续5 a的坡面径流试验小区观测资料,运用统计方法,分析了密云水库上游流域的降雨、产流产沙特征以及在不同土地利用和不同坡度条件下,降雨量、降雨强度与产流、产沙之间的关系。结果表明:1)该研究区域水土保持治理措施实施的关键时间为每年的7、8月份,当降雨量大于10 mm时,应注意采取水土保持措施;2)在裸地、耕地和林地条件下,高雨量、中雨强型降雨为导致产流、产沙的主要雨型,在草地条件下,中雨量、高雨强型降雨为导致产流、产沙的主要雨型;3)中雨量高雨强型降雨条件下,林地的减流效益最好,低雨量低雨强型降雨和高雨量中雨强型降雨条件下,耕地的减流效益相对较低,草地和林地的减流效益差异不大;在3种不同雨型条件下,耕地、草地和林地的减沙效益差别不大;4)裸地条件下,降雨量与产流量间的关系更为密切,尤其在14.4°坡面下相关性最高;耕地条件下,产流量与降雨量的相关性较好,产沙量则与降雨强度的相关性较好,11.4°的坡面产流量、产沙量与降雨因子间的相关系数最高;草地条件下,降雨强度与产流量间的关系较为密切;林地条件下,产流量、产沙量与降雨因子间的相关性均不显著。研究结果可为密云水库上游水土保持措施及农业面源污染管理措施的科学实施提供依据。     

贵州省喀斯特地区坡面产流产沙特征

土壤侵蚀和石漠化严重影响了贵州喀斯特地区的可持续发展。为了有效防治该地区的土壤侵蚀,利用径流小区观测法,通过布设经济林地(梨树)、水保林地(香樟、柏树)、坡耕地(农作物)和裸地(对照)5种径流小区,对该地区不同地类坡面产流产沙特征进行研究。结果表明:坡度为13°的坡耕地和经济林地减流减沙效果显著,产流量分别减少了47.5%和25.8%,产沙量分别减少了78.5%和58.9%,香樟、柏树减流效果不明显,但产沙量分别减少了44.7%和79.3%;坡度为18°时,经济林地(梨树)、水保林地(香障)、水保林地(柏树)、坡耕地(农作物)4种地类的产流量减少45.8%,4.9%,3.8%,16.6%,产沙量分别减少了91.3%,81.1%,77.4%,61.6%。25°的坡耕地产沙量是对照的8.9倍,土壤侵蚀量大幅度增加。产流产沙量与降雨量(P)、最大30min雨强(I30)和坡度(s)均呈幂函数关系,产沙量与产流量呈线性关系。     

赣榆县夹谷山坡面侵蚀产沙特征及其影响因素

选取江苏省连云港夹谷山径流小区作为研究区域,以花岗片麻岩砾质砂壤土作为试验土壤,分析了近20a来6种典型土地利用方式的侵蚀产沙特性,研究了坡面侵蚀产沙特征及其影响因素。结果表明:(1)不同土地利用方式的年侵蚀产沙量均随年降雨量的增大而增大,梯田水保效益显著;(2)不同土地利用方式的年产沙量具有显著差异性,对产沙量的影响大小依次为:顺坡耕作区标准小区经济林区牧草区乔木用材林区梯田小区。在不同土地利用方式下,防止土壤流失最有效的是梯田,与之相反,顺坡耕作区水土流失量最大。(3)在不同土地利用方式下,坡面侵蚀产沙量与降雨侵蚀力均表现为幂函数关系,相关性较强,达到了极显著水平。     

岩土覆被格局对西南喀斯特坡地产流产沙的影响

为研究不同岩土格局对喀斯特坡地水土流失/漏失的影响,利用人工模拟降雨试验,以裸坡为对照组,研究镶嵌格局、横坡格局、顺坡格局3种岩土覆被格局下的坡面产流产沙特征。结果表明：(1)顺坡格局的地表产流量最多,分别较镶嵌格局、横坡格局与裸坡的地表产流量增加88.6%,67.1%,576.1%,同时顺坡格局的地下产流量最少,分别较镶嵌格局、横坡格局与裸坡减少37.5%,36.1%,39.2%。(2)地表产沙量顺坡格局>镶嵌格局>横坡格局>裸坡,地下产沙量镶嵌格局>横坡格局>顺坡格局>裸坡。3种岩土格局的地表产沙量较裸坡均有明显增加,但地下产沙量相对增加较少。(3)岩土格局可改变地表径流泥沙关系,地表累积径流量与地表累积产沙量呈幂函数关系,镶嵌格局明显改变地表径流泥沙关系,使坡面地表侵蚀量显著提升。研究结果可进一步深化对喀斯特坡地降雨侵蚀规律的认识,为喀斯特地区的石漠化治理提供参考依据。     

不同土地利用方式下赤红壤坡面土壤侵蚀特征

为探究降雨和土地利用对南方赤红壤坡面侵蚀特征的影响,通过天然降雨观测试验,定量分析不同土地利用方式(坡耕地、果园、人工草地和撂荒地)下坡面径流和侵蚀泥沙特征,探讨降雨类型及土地利用对坡面侵蚀产沙的影响以及降雨特征参数与坡面水沙指标间的关系。结果表明:(1)2018年研究区降雨主要集中在5—9月,且每月降雨量主要由一场或几场暴雨及大暴雨组成;(2)坡耕地坡面年径流量和年侵蚀量均最大,分别是果园、人工草地以及撂荒地处理下的3.4,8.0,6.0倍和340.5,1605.3,1720.3倍;(2)次降雨下,坡面径流量在年内表现为前期平稳,后期波动增加,侵蚀量表现为前期波动较大,后期变化相对平稳,且侵蚀产沙主要集中在前期;(3)不同土地利用方式下,暴雨及大暴雨产生的径流量均占年径流量的75%以上,坡耕地、果园、人工草地以及撂荒地处理下由暴雨和大暴雨产生的侵蚀量分别占年侵蚀量的99.1%,71.8%,52.3%和51.6%;(4)降雨量和最大30min降雨强度是影响赤红壤坡面侵蚀最重要的降雨特征参数,降雨历时和植被覆盖度均显著影响果园、人工草地及撂荒地坡面径流量。研究结果有助于明晰南方赤红壤区不同土地利用现状土壤侵蚀特征,为区域水土保持提供参考依据。     

金沙江干热河谷典型区段水土流失特征

以金沙江干热河谷典型区段不同处理坡面和林地、农地集水区为研究对象,采用坡面径流小区和集水区卡口站三角形薄壁堰实测法,在坡面径流小区和集水区土地利用现状调查基础上,通过降雨、径流及泥沙观测,分析金沙江干热河谷典型区段水土流失特征。结果表明:(1)不同处理坡面径流小区产流量、产沙量大小依次为坡耕地>自然坡面>水平阶整地>反坡台整地,表明反坡台和水平阶造林整地以及植被良好的自然坡面对地表径流的拦蓄和对泥沙的削减都起到较好效果;(2)大暴雨对集水区尺度产流产沙贡献值大,产流降雨量在4.8～27.6mm区间,农地集水区径流深小于林地集水区,大于27.6mm时,农地集水区径流深反超林地集水区,而产沙量不受降雨量影响,为林地集水区低于农地集水区;(3)径流小区尺度与集水区尺度雨季水土流失起止时间一致,集水区径流系数小于径流小区,集水区产沙量大于径流小区。     

不同土地利用类型土壤侵蚀量的坡度效应

 研究不同土地利用类型土壤侵蚀量的坡度效应,以便为退耕还林及坡耕地水保措施提供依据。根据上舍河小流域2000年55场有效降雨资料,对不同土地利用类型(坡耕地、杉木林地)次降雨地表径流量、径流侵蚀模数与坡度、降雨量、降雨强度、植被盖度等影响因子进行相关分析。结果表明:坡耕地、杉木林地的次降雨地表径流量、地表径流侵蚀模数与坡度、降雨量、降雨强度、植被盖度等相关显著。在一定坡度范围内,坡耕地的次降雨地表径流量和径流侵蚀模数,随着坡度的增大而增加,而杉木林分的次降雨地表径流量和径流侵蚀模数,随着坡度的增加而降低。