模拟降雨条件下不同植被覆盖度/格局的坡地土壤铵态氮流失特征

尽管采取各种措施控制农业氮素污染,但大量氮素的流失仍然成为农业非点源污染的主要来源之一。采用室内模拟降雨的方式,选用了3种植被覆盖度(25%,50%和75%)、9种不同的植被格局,对21°坡面铵态氮随径流和泥沙流失迁移规律进行了研究。结果表明:径流和泥沙流失的控制关键期在初期产流阶段。植被覆盖度25%时,铵态氮流失规律不明显。植被覆盖度50%时,在中期和后期产流阶段径流和泥沙携带的铵态氮流失量分别占累计流失量71.2%~82.8%,应加强中期和后期产流阶段铵态氮流失量控制。植被覆盖75%时,初期产流阶段是铵态氮流失控制的关键时期。径流与径流结合态铵态氮流失量呈幂函数关系,两者呈显著正相关(p0.05),泥沙与泥沙结合态铵态氮流失量均呈幂函数关系,并具有极显著正相关性(p0.01)。径流和泥沙流失是坡面铵态氮流失的两种途径。从削减水沙和养分流失量角度来看,坡下植被格局最强,坡上植被格局次之,坡中植被格局最弱。     

不同农作措施红壤坡耕地水土流失特征的研究

研究了 6种不同农作措施下红壤坡耕地水土流失特征 ,结果表明 :同顺坡农作措施相比 ,其它农作措施均具有明显减轻水土流失的作用 ,休闲处理能减少径流流失 4 2 .8% ,减少泥沙流失量 85 .0 2 % ;等高土埂处理能减少径流流失 70 .2 0 % ,减少泥沙流失量 95 .0 4 % ;水平草带能减少径流流失 3 2 .3 3 % ,减少泥沙流失量 4 5 .88% ;水平沟处理能减少径流流失 4 5 .6% ,减少泥沙流失量 63 % ;等高农作能减少径流流失 5 6.3 3 % ,减少泥沙流失量 87.70 %。等高土埂、等高农作、休闲处理减轻水土流失的作用优于水平草带和水平沟处理 ;泥沙流失除等高土埂和等高农作以外 ,其它处理均是推移质流失量大于悬移质流失量 ;径流流失和泥沙流失主要集中在 5～ 8月份 ,约占全年流失总量的 80 %以上。影响径流和泥沙流失的主要因素为降雨量、降雨侵蚀力、植被覆盖度等因素。     

施肥条件下坡面菜地径流携氮流失模拟降雨试验

借助室内人工模拟降雨试验研究手段,以强降雨过程中红壤丘陵区坡菜地随径流、泥沙迁移的氮流失状况和规律为研究目的,分别在不同坡长(2 m,4 m)、不同植被覆盖度(0,30%,60%)和不同施肥处理(空白(CK),无机复合肥(CF))条件下进行有效模拟降雨试验共计12场次,每场次降雨试验的产流历时设计为30min,固定雨强为120mm/h。试验结果表明:(1)径流中全氮(TN)流失以硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)为主要形式,两者(NO3--N、NH4+-N)之和占TN流失量及流失浓度的54.16%~91.41%,其中又以NO3--N流失为主要流失形态。坡长对径流中NO3--N和NH4+-N流失量的影响大于植被覆盖度。(2)通过比较CK和CF两施肥处理条件下全氮(TN)流失量,CF为CK的2.29~2.32倍,说明施肥可明显增加坡面径流和泥沙中各形式氮的流失量,其中径流中坡长的增加可降低氮流失强度。(3)侵蚀泥沙中氮流失主要受到植被覆盖度的影响,土壤侵蚀模数(Ms)与全氮在泥沙富集值(ERTN)可建立对数方程。(4)坡面TN流失主要以径流携带为主,径流是坡面TN流失的主要途径。     

不同雨强条件下红壤坡地养分流失特征研究

采用人工模拟降雨装置 ,对红壤坡地养分流失特征进行了试验研究 ,结果表明 :在雨强较大情况下 ,土壤养分以泥沙形式随径流迁移 ;当雨强较小时 ,随径流迁移的可溶态养分流失量占流失泥沙养分量的比例较高 ,土壤养分流失氮、磷、钾分别达到 5 3.12 % ,2 3.1% ,2 1.5 % ;不同形态的养分在流失泥沙中均有养分富集现象 ,但富集率各不相同 ;土壤养分流失量与雨强及泥沙流失量呈正相关关系。     

毛竹林生态系统地表径流及其氮素流失形态研究

通过在四岭水库流域代表性毛竹林地设置定位径流小区,研究了不同施肥条件下毛竹林生态系统地表径流及其氮素流失状况。该定位试验设有对照(CK,不施肥)、农民常规高产栽培(FFP)与适地养分科学管理(SS-NM)共3个施肥处理。结果表明,在2009年6-12月的观察期内,各处理(CK、SSNM、FFP)在各次自然降雨条件下产生的径流总量分别达到279,284,267m3/hm2,泥沙流失总量分别达到393,369,396kg/hm2,全氮流失量分别为0.87,0.92,0.82kg/hm2。径流量、泥沙流失量和全氮流失量都与降雨量之间呈极显著正相关。径流量的产生主要集中在8月份,泥沙流失量主要集中在6,7,8三个月。土壤氮素流失的主要形态是颗粒氮(PN)和水溶性总氮(DN),分别占全氮流失量的51%和49%。CK、SSNM、FFP处理在此期间的径流可溶性氮(DN)流失量分别为0.37,0.46,0.49kg/hm2。与农民常规施肥措施相比,适地养分科学管理(SSNM),不仅可以明显减少毛竹林地泥沙的流失量,而且可以减少径流可溶性氮的流失量。     

稻田径流侵蚀泥沙对磷素流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下稻田径流泥沙流失规律及其对磷素流失的影响。结果表明:常规施肥(T0)条件下,稻季径流侵蚀泥沙量可达5 113.63kg/hm2,秸秆还田(T1)和还田减肥(T2)处理均显著降低侵蚀泥沙量,分别达6.02%和7.18%。T1、T2处理能降低侵蚀泥沙中全磷(TP)和速效磷(AP)的平均浓度,分别达6.23%,22.16%和3.99%,13.40%。同时,T0处理的稻季侵蚀过程中由泥沙流失的磷素总量达1 115.34g/hm2,T1、T2和T3(肥料运筹)处理均能显著降低侵蚀泥沙TP流失量,分别达18.14%,23.93%和15.21%,磷素流失率也显著地降低。     

放水冲刷条件下工程边坡产流产沙及氮磷输出特征

为揭示工程堆积体平台汇流造成的水沙及氮磷养分流失特征,以矿区堆土场为研究对象,采用室内放水冲刷试验,研究不同上方来水流量(1.7,2.3,2.9 L/min)和坡度(25°,30°,35°)下地表径流、壤中流及侵蚀泥沙产生过程,分别测定氮磷养分浓度并计算流失量及贡献占比。结果表明:蒙东地区覆土排土场边坡产流方式主要为地表径流,随坡度和冲刷流量的增大,地表径流量增大,壤中流量减小。产沙量随坡度的增大先增大后减小,侵蚀产沙的临界坡度在30°附近。地表径流中铵态氮及磷酸盐流失浓度均大于壤中流,硝态氮浓度在冲刷流量较大(2.9 L/min)时低于壤中流。径流中磷酸盐及侵蚀泥沙中氮磷损失均随坡度的增大先增大后减小。冲刷流量越大,地表径流及侵蚀泥沙中的氮、磷流失量越多。径流中养分流失量表现为硝态氮＞铵态氮＞磷酸盐。侵蚀泥沙是磷酸盐的主要输出途径,占流失总量的59.69%以上;氮素流失量仅在坡度30°时表现为侵蚀泥沙中最大,在25°,35°坡面,地表径流为氮素的主要流失途径,小流量(1.7,2.3 L/min)时壤中流输出的氮素次之。     

稻田径流侵蚀泥沙对氮素流失的影响

采用田间小区定位试验研究了自然降雨条件下稻田径流侵蚀泥沙对氮素流失的影响。结果表明:常规施肥(T0)条件下,稻季径流侵蚀泥沙量可达5113.63 kg hm-2,秸秆还田(T1)和还田减肥(T2)处理均显著降低侵蚀泥沙量达6.02%和7.18%。T1、T2和肥料运筹(T3)处理均能降低侵蚀泥沙全氮(TN)和速效氮(AN)平均浓度,分别达0.46%、6.46%、0.47%和5.57%、18.67%、13.98%。同时,就稻季侵蚀泥沙流失氮素总量而言,T0处理TN流失达14.24 kg hm-2,T1和T2处理均能显著降低侵蚀泥沙TN流失量,分别达7.58%和14.10%。同时,T1处理能够显著降低TN流失率7.58%,而T2处理则显著增加TN流失率7.37%。     

人工模拟降雨条件下石灰土养分流失规律

通过对三峡库区香溪河流域选取具有代表性石灰土坡耕地进行原位人工模拟降雨试验,研究了在不同降雨强度下石灰土中氮磷养分随地表径流的流失规律。结果表明:雨强越大,地表径流量、径流总量、泥沙流失量越大,初始产流时间越短,但是雨强对泥沙流失浓度的影响不显著;不同雨强下TP、TN浓度都随着产流时间的延长逐渐变小,最后趋于平衡,而且雨强越大,TP、TN浓度流失越严重,其中TP主要以PP形式流失,达到80%以上,TN的流失在大雨时PN占优,中雨时以DN占优;地表径流磷素的流失主要以泥沙携带为主,泥沙养分流失浓度与雨强无关,但是泥沙养分流失量却与雨强和泥沙流失量成正比。     

三峡库区退耕还林土壤侵蚀及养分流失控制——以兰陵溪小流域为例

以秭归县兰陵溪小流域为研究对象,基于2016年5—9月自然降雨条件下,对三峡库区内典型退耕还林模式(茶园、板栗林、柑橘园)及原有农耕地(对照)径流小区的土壤侵蚀及养分流失情况进行了监测和分析,评估退耕还林工程实施后对小流域土壤侵蚀及氮磷养分流失的影响。结果表明:(1)退耕还林后土壤侵蚀量和总氮、总磷流失量明显减少,与农耕地相比,板栗林、柑橘园和茶园地表径流流失减少幅度分别为41.95%,22.78%,6.11%,土壤侵蚀减少幅度分别为87.91%,75.26%,58.94%,总氮流失量减少幅度分别为52.42%,44.08%,31.26%,总磷流失量减少幅度为72.87%,70.45%,43.24%。(2)相较农耕地,退耕还林模式速效氮流失量明显减少,硝态氮流失量顺序为农耕地332.09g/hm~2茶园243.42g/hm~2板栗林124.76g/hm~2柑橘园123.18g/hm~2,铵态氮流失量顺序为农耕地184.22g/hm~2茶园132.18g/hm~2柑橘园117.62g/hm~2板栗林91.42g/hm~2,且硝态氮流失量占总氮流失量比率高于铵态氮。(3)总氮、总磷主要通过侵蚀泥沙途径流失,速效氮流失的主要途径是地表径流。流域内主要污染物为随侵蚀泥沙流失的总氮。     

模拟降雨条件下纳米碳对黄土坡面养分流失的影响

基于野外人工模拟降雨试验,初步研究了90mm/h的降雨强度下,条施不同纳米碳含量(质量含量分别为0,0.01,0.05,0.07,0.10kg/kg)对黄土坡面水分及养分流失调控的影响。结果表明:(1)纳米碳含量对降雨入渗过程及坡面产流量有显著影响,随着纳米碳含量的增大,平均入渗率呈增大趋势,而径流量呈减小趋势。(2)与对照相比较,纳米碳的存在可显著缓解土壤侵蚀。纳米碳的质量比为0.01,0.05,0.07,0.10kg/kg的小区可分别降低坡面径流量40%,41%,68%和74%,降低坡面产沙量为27%,50%,68%和79%。(3)条施纳米碳可以有效保持黄土坡面土壤养分含量。与对照组相比较,纳米碳的质量比为0.01,0.05,0.07,0.10kg/kg的小区分别降低径流氮的流失量为47%,52%,74%和79%,降低泥沙氮的流失量为10%,60%,74%,87%;分别降低径流磷的流失量为63%,63%,88%和86%,降低泥沙磷的流失量为29%,56%,86%,83%;分别降低径流钾的流失量为43%,46%,81%和83%,降低泥沙钾的流失量为25%,62%,78%,87%。     

秸秆覆盖对坡地红壤养分流失及烤烟质量的影响

连续2 a采用野外径流小区观测的方式,研究了秸秆覆盖对坡地红壤养分流失和烤烟质量的影响。结果表明:随着秸秆覆盖量的增加,泥沙中有机质、全氮、全磷和全钾流失量随之减少,且秸秆覆盖处理显著低于对照(P0.05),分别降低了53.97%～82.52%、61.49%～85.56%、44.69%～83.75%和52.52%～81.79%。与对照比较,秸秆覆盖处理径流中有机质、全氮、全磷和全钾流失量分别减少了59.94%～68.24%、45.97%～61.16%、59.74%～62.63%和47.14%～54.29%。各处理土壤养分流失量与泥沙中养分流失量的变化趋势表现一致,土壤有机质、全氮、全磷和全钾流失量较对照分别降低了56.98%～79.79%、54.46%～77.00%、47.88%～80.93%和51.36%～75.78%。此外,土壤有机质、磷和钾多以泥沙形式流失为主,而氮素则以泥沙和径流共同流失为主。秸秆覆盖降低了烟叶总糖和还原糖含量,增加了烟碱、总氮、钾含量及评吸总分。土壤有机质、全氮、全磷和全钾流失量与烟叶总糖和还原糖含量呈显著或极显著正相关,与烟碱和总氮含量呈显著或极显著负相关。以7 500 kg/hm~2小麦秸秆量覆盖措施综合效益较好,可以应用于红壤坡地烤烟生产。     

三峡库区紫色土旱坡地不同坡度土壤磷素流失特征研究

以三峡库区紫色土旱坡地为研究对象,采用野外径流小区观测方法,研究了三峡库区旱坡地不同坡度下土壤磷素的流失特征。结果表明,地表径流量和侵蚀泥沙量都随着坡度的增大而增大,且径流量和泥沙量是先增大后减小,最后趋于稳定。地表径流和侵蚀泥沙中磷素的流失量均呈17°>9°>4°的趋势。地表径流中,颗粒态总磷流失量是水溶态总磷流失量的1.50～1.51倍。全磷主要吸附在泥沙中流失,磷素随泥沙的流失量占总流失量的85.0%～94.1%。研究结果为三峡库区旱坡地磷素的管理提供理论依据。     

径流场监测结果在武汉黄陂区水土流失预测中的应用

基于武汉市黄陂区野佛沟径流场监测的径流和泥沙数据,通过类比法建立土壤流失量的预测模型,完成了从土壤流失监测到土壤流失预测研究的重大突破,为该类型区生产建设项目水土流失背景值的预测提供依据。同时对径流场监测的径流和泥沙数据进行统计分析,结果表明:土壤流失量的大小与降雨强度有着密切关系,其值的大小受环境因素的影响远比径流深度的影响复杂。     

窄草篱对径流中氮、磷的影响

在农田中施用有机肥料后 ,地表径流所挟带的氮和磷可导致地表水污染。草篱可以减少径流中氮和泥沙的流失。在耕作和免耕两种情况下 ,研究 0 75m宽的窄牛尾梢草草篱对施用牛粪的地块中磷和氮流失的影响。试验布置在平均坡度为 12 %、土质为莫诺纳粉质壤土上。采用裂区设计 ,免耕和耙耕处理系统安排在主区 ,施用有机肥、无机肥处理及设草篱和不设草篱的对照处理布置在副区 ,分别在初始模拟降雨阶段和随后的多雨模拟阶段采集径流样。只有 38%的免耕小区和 6 3%耙耕小区在降水量为 6 40mm/h的初始模拟降雨阶段有径流出现。与不设草篱的对照小区相比 ,单条窄草篱可以使施用有机肥的免耕小区在多雨模拟阶段径流中的可溶性磷 ,生物有效性磷 ,颗粒态磷的含量分别降低 47% ,48% ,38% ,同时使全磷含量降低 40 % ,使NH+ 4 N的含量降低 6 0 %。窄草篱与没有草篱小区相比使耙耕小区的径流中的上述磷氮含量分别降低了 2 1% ,2 9% ,43% ,38%和 5 2 %。窄草篱对减少农田施用有机肥和无机肥后径流中磷和氮的流失具有显著的效果。     

稻麦两熟农田茬口衔接期养分径流流失特征

采用田间小区定位试验研究自然降雨条件下稻麦两熟农田"稻季-麦季-稻季"茬口衔接期养分径流流失规律。结果表明:麦季常规施肥条件下麦稻茬口衔接期径流水量达77.59m3/hm2,径流侵蚀泥沙量达48.30kg/hm2,麦季少免耕处理较常规施肥处理增加径流水量达41.41%;径流水氮磷浓度分别达2.22,0.46mg/L,径流侵蚀泥沙氮磷浓度分别达1.15,1.65g/kg;麦稻茬口衔接期氮素径流流失量达227.84g/hm2,以径流水流失为主,占氮素总径流流失量的75%以上;磷素径流流失量达115.57g/hm2,以径流侵蚀泥沙流失为主,占磷素径流流失总量59%以上;麦季秸秆还田、秸秆还田减肥处理减少麦稻茬口衔接期氮素和磷素径流流失量分别达6.04%～9.74%和5.73%～11.54%,而麦季少免耕处理则增加21.75%和13.42%。     

模拟降雨对工程建设区裸露坡地产流产沙及氮素流失的影响

为揭示不同降雨强度下工程建设区裸露坡地土壤侵蚀过程和氮素流失特征,采用人工模拟降雨的方法,研究不同降雨强度(1,1.5,2mm/min)和处理(裸地、坡面覆盖纱网)对工程裸露坡地产流产沙及氮素流失的影响。结果表明:(1)径流强度、径流含沙量、土壤剥蚀率都与降雨强度呈正相关关系,土壤入渗率与降雨强度呈现负相关关系。(2)累积泥沙量与累积径流量在裸地处理中呈现线性函数关系,在纱网处理中呈现幂函数关系。(3)地表径流中氮素流失浓度随降雨历时呈现"下降—稳定"趋势,氮素流失量随降雨强度的增加而增大,其中NO_3~-—N流失量占总氮比重高于NH_4~+—N。(4)土壤坡面覆盖纱网后能有效控制水土流失量和氮素流失量,其中径流量和NO_3~-—N流失量在小雨强处降低效果显著,分别降低了60.21%和56.74%;TN流失量和NH_4~+—N流失量在小、中雨强处降低效果较好,均达到59.26%以上;侵蚀泥沙量在小、中、大雨强处均降低了79%以上。说明土壤坡面覆盖纱网这一措施对降低工程建设区裸露坡地土壤侵蚀量和氮素流失量具有效果显著,可以作为工程建设区水土流失防止措施。     

碎石含量对三峡库区坡耕地土壤氮磷流失特征的影响

坡耕地是三峡库区水土流失的主要来源,导致土壤养分的损失,严重影响库区生态环境建设与社会经济可持续发展。库区坡耕地土壤浅薄化和砾质化特征明显,但目前对含碎石坡耕地土壤侵蚀和养分流失特征的研究尚不多见。该研究通过设置3个降雨梯度（60、90、120 mm/h）和4种碎石含量（0、10%、20%、30%）,开展人工模拟降雨试验,分析各试验条件下含碎石土壤产流产沙和氮磷流失特征。结果表明：1）碎石主要通过改变土壤结构以增大产流产沙量来促进氮磷流失,而对相应流失速率与流失浓度的变化规律影响较小,不同碎石含量下泥沙产量的变异系数更高,且泥沙中不同碎石含量下的氮磷流失量显著性差异更强（P<0.05）;2）泥沙中累计磷流失量略微大于氮流失量,有效磷几乎不随泥沙流失,有效氮约占全氮流失量的15%;径流中氮素流失量几乎为磷素的10倍且以有效氮为主,占总氮流失量的75%,有效磷占总磷流失量的25%;3）不同碎石含量下有效氮流失规律大致相同,径流中硝态氮约占有效氮流失量的70%,而泥沙中则以铵态氮为主,约占65%;4）不同碎石含量下土壤中氮磷元素均以随侵蚀产沙流失为主,累计产沙量与氮磷元素随侵蚀产沙流失...     

自然降雨下玉米秸秆堆沤还田对滇中小流域坡耕地氮素流失的影响

为探究自然降雨下不同堆沤方式秸秆还田对小流域坡耕地径流泥沙及氮素流失的影响,以滇中二龙潭流域坡耕地为研究对象,设置9种不同玉米秸秆堆沤方式,分别为CK及8种处理,各处理包括2种秸秆还田量(0.75,1.5 kg/m^2)、2种秸秆粒度(1,5 cm)、2种秸秆堆沤方式(水或水与尿素堆沤),研究烤烟坡耕地产流产沙及氮素流失特征。结果表明:(1)在4场具有典型产流的降雨中,施用较高秸秆还田量(1.5 kg/m^2)和粗颗粒秸秆(5 cm),均可有效减少坡耕地产流产沙量(10.06%~38.60%和10.07%~38.60%);(2)施用较低秸秆还田量(0.75 kg/m^2)、粗颗粒秸秆(5 cm)及未添加尿素堆沤的秸秆径流TN、NO3--N浓度低于施用高秸秆还田量(1.5 kg/m^2)、细颗粒秸秆(1 cm)及添加尿素堆沤的处理(1.96%~32.79%和3.97%~40.89%);(3)各处理下NO3--N/TN、NH4+-N/TN、PN/TN分别为63.64%~86.18%,5.31%~13.86%和5.33%~25.80%,表明坡耕地地表径流氮素主要流失形式为NO3--N,溶解态氮是径流中的主要氮素污染物;(4)施用较低秸秆还田量(0.75 kg/m^2)、粗颗粒(5 cm)秸秆、未加尿素堆沤的秸秆,泥沙TN流失浓度降低(16.87%~48.15%);(5)施用较高秸秆还田量、粗颗粒秸秆及未添加尿素堆沤可有效降低滇中坡耕地氮素的流失风险(0.32%~35.05%和54.52%~77.23%)。TN径流和泥沙流失中,以径流输出为主,占TN流失量的50.09%~71.67%。为了减少该流域氮素流失量,可选择施用较高秸秆还田量(1.5 kg/m^2)和粗颗粒(5 cm)秸秆,并依据烤烟不同生长期的吸收情况和土壤养分情况等选择少量或不添加尿素堆沤进行秸秆还田。     

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。