河南省淮河流域不同土地利用类型氮磷流失的特征分析

为了解河南省淮河流域农业面源污染特征,根据河南省淮河流域的地形地貌、降雨量、土地利用类型等因素,选择区域内有代表性的土地类型和试验点位,建立径流小区,通过测试连续2年的氮磷流失,分析不同土地利用类型径流水中氮磷浓度差异、氮磷流失量差异,并分析氮磷流失量与径流量和径流泥沙量的相关性。结果表明:土地利用类型不同氮磷流失存在明显差异,5种土地类型中种植蔬菜的土地氮的流失量最大,达10.21kg/hm2,种植花卉的土地磷的流失量最大,达3.98kg/hm2;地表径流中氮流失以溶解态氮为主要形式,磷的流失以吸附态磷为主要形式;氮磷流失量与径流量和径流泥沙量存在明显相关性。     

崂山水库流域不同土地利用类型地表径流的氮磷流失特征

在崂山水库流域非点源污染发生区.于2009年7-8月5次天然降水条件下,选择林地、果园、耕地、村庄4种典型的土地利用类型进行降雨、径流水质同步监测,分析不同土地利用类型地衰径流中氮磷的流失情况.结果表明,村庄径流中铵态氮、溶解总磷的质量浓度高于其他地块的,最高值分别达4.51,1.337mg/L,耕地径流中硝态氦浓度最高,可达15.52 mg/L.基于SCS模型估算不同土地利用类型的氮磷年径流负荷和年径流流失量,总体来看,硝态氮的输出负荷明显高于铵态氮和溶解总磷的,耕地中硝态氮径流负荷最大,可达40.61 kg/(hm2·a),耕地中化肥的大量施用是硝态氮流失负荷高的主要原因.     

土地利用和气候变化对四川省紫色丘陵区径流泥沙变化的影响研究

嘉陵江紫色丘陵区的土壤侵蚀是造成该流域下游水土流失严重的主要根源.选取四川省紫色丘陵区的李子溪流域为研究区,根据反映“长治”工程实施前后的1986,1999和2001年影像数据,应用GIS技术解译得到了该流域3个时期的土地利用图,并利用SWAT模型对这3个时期的土地利用情形进行了产流产沙模拟.在1986年土地利用图的基础上,假设了7种不同土地利用情景以及9种不同气候组合,以评价土地利用变化和不同气候条件对李子溪流域径流泥沙的影响.研究结果表明:(1) 1989年实施“长治”工程后,林地面积持续增加,水田、旱地面积持续减少,且林地增加的面积主要来自于水田和旱地;(2)林地覆盖率增加,耕地减少的土地利用变化对流域产流产沙量的减小影响显著,说明了“长治”工程实施后,以退耕还林和植树造林为主的理措施具有水土保持作用,且在大于25°的坡耕地上实施退耕还林措施对减少地表径流,拦截泥沙效果更显著.     

澄江尖山河小流域不同土地利用类型面源污染输出特征

研究了自然降雨条件下澄江尖山河小流域4种不同土地利用类型径流小区中面源污染输出特征。结果表明,不同土地利用类型径流小区中面源污染物输出量不同,农地的全磷输出量最大,其次是人工林,次生林和灌草丛较小;氨氮和COD输出量表现出农地和人工林大于次生林和灌草丛。不同土地利用类型径流中面源污染物输出浓度没有显著差异,但从总体上来看,植被覆盖度越高,径流水中的氮、磷浓度越高,而COD、氨氮浓度越低,硝态氮浓度是亚硝态氮浓度的8.5~111倍,可溶态氮以硝态氮形式流失为主;侵蚀泥沙有富集养分的特征,且次生林和灌草丛的富集率高于农地。不同土地利用类型侵蚀泥沙中全氮和全磷的输出量依次为:农地>人工林>灌草丛>次生林,速效氮和速效磷则为:农地>人工林>次生林>灌草丛。与氮相比,表层土壤中的磷更容易随径流流失,磷的输出以泥沙结合态为主,特别是速效磷。     

广州郊区菜地氮磷养分径流流失特征初步研究

通过对广州市白云区某菜地在天然降雨条件下氮磷养分随地表径流输出的定位动态研究,结果表明:径流量与氮、磷流失量呈显著线性相关。菜地径流流失的氮素以硝态氮为主,雨季期间(4月—7月)其他形态N流失量占总N流失量的比例上升,铵态氮含量一直很低;整个试验期间,TN与NO3--N呈极显著正相关;磷素径流迁移以颗粒态为主。与未施肥对照组相比,菜地常规施肥显著增加N径流流失量,对P未造成显著影响;因而菜地常规施肥对径流水体N富营养化具有较高风险。     

滇中地区4种覆被类型地表径流的氮磷流失特征

采用径流小区研究自然降雨条件下,滇中地区4种覆被类型(荒坡灌草丛、云南松林、针阔混交林、桉树人工林)2010年雨季的径流量、泥沙输出量、氮磷流失量及动态变化特征。结果表明:年累积地表径流量和泥沙输出量荒坡灌草丛(7.14m~3/hm~2,0.06kg/hm~2)显著低于其它3种覆被类型,针阔混交林(29.38m~3/hm~2,0.31kg/hm~2)显著低于云南松林(46.26 m~3/hm~2,0.79kg/hm~2)和桉树人工林(49.18 m~3/hm~2,1.66kg/hm~2),云南松林和桉树人工林无显著差异;4种覆被类型降雨—径流呈对数关系,变率dy/dx大小顺序为荒坡灌草丛针阔混交林云南松林桉树人工林;荒坡灌草丛、针阔混交林、云南松林和桉树人工林溶解性TN流失量分别为5.24,15.96,26.61,46.5g/hm~2,颗粒态TN流失量分别为8.83,8.59,69.15,88.57g/hm~2,溶解性TP流失量分别为0.19,0.90,1.52,4.89g/hm~2,颗粒态TP流失量分别为0.44,2.31,4.73,12.04g/hm~2,各覆被类型之间均存在显著性差异,其中桉树人工林氮磷流失显著高于其它覆被类型,表明结构单一的人工林控制水土流失能力较差;4种覆被类型氮磷流失量与地表径流量、泥沙输出量均呈极显著正相关关系,且以泥沙结合态为主,因此控制泥沙输出是减少研究区面源污染负荷的重要措施。     

太湖湖滨缓冲带农田初雨径流的氮磷流失特征

以稻麦轮作田和高产蔬菜地为试验田,研究太湖湖滨缓冲带农业面源污染源氮磷等营养物质随降雨径流流失对太湖水体富营养化的影响。对雨季(6—9月)太湖湖滨缓冲带农田初雨径流流失氮磷的监测结果为:稻麦轮作试验田初雨径流中TN、TP、CODMn浓度波动范围分别为3.88～10.81、0.60～1.50、6.51～12.50 mg/L;PN平均值为2.24 mg/L,占TN的29.75%;NH4+-N平均值为1.13 mg/L,占DTN的14.99%;NO3--N平均值为1.16 mg/L,占DTN的15.37%;PP平均值为0.30 mg/L,占TP的30.06%。高产蔬菜试验田初雨径流中TN、TP、CODMn浓度波动范围分别为10.27～26.27、2.47～6.07、12.43～26.88 mg/L;PN平均值为1.87 mg/L,占TN的11.11%;NH4+-N平均值为2.05 mg/L,占DTN的13.75%;NO3--N平均值为1.57 mg/L,占DTN的10.51%;PP平均值为2.08 mg/L,占TP的72.7%。     

不同植被类型对降雨径流和泥沙的影响

植被对控制水土流失、调节气候、减缓径流、削减洪峰有特别重要的作用。本文通过对乔木型、乔灌混交型、灌木型不同植被降水径流及泥沙观测,分析了不同植被类型对降水径流及泥沙的影响,为水土流失治理采用生物措施提供科学依据。     

丘陵区不同土地利用类型紫色土入渗特征研究

对三峡库区4种土地利用类型下紫色土入渗特征进行了研究。结果表明,农林混作型耕地与传统农耕地相比,砂粒含量增加21.37%,粉粒含量和粘粒含量分别减少11.63%和4.14%,其土壤总孔隙度和非毛管孔隙度是4种土地利用类型中最高的,分别为45.80%和8.96%;4种土地利用类型土壤入渗速率随时间变化呈幂函数关系,土壤稳定入渗率差异明显,表现为竹林地(55.89 mm/h)>农林混作型耕地(5.91 mm/h)>园地(2.71 mm/h)>传统农耕地(1.87 mm/h);农林混作型耕地达到稳渗时间比传统农耕地长70 min,稳定入渗率是传统农耕地的3.16倍,能够延缓地表径流产生,增加土壤水分入渗,可以在三峡库区范围内推广;紫色土入渗能力与砂粒含量、总孔隙度及非毛管孔隙度呈正相关关系,与粘粒含量、容重、初始含水量呈负相关关系。     

基于“4R”技术的紫色丘陵区农业面源污染防治体系

紫色丘陵区坡耕地是长江中上游地区水土流失最为严重的土地利用类型,它是三峡库区最主要的农业面源污染来源。基于农村面源污染治理的"4R"理论,系统总结了紫色丘陵区农业面源污染防治的技术体系。"4R"技术包括源头减量、过程阻断、养分再利用及生态修复。源头减量技术是农业面源防治最优对策,包括平衡施肥、氮肥运筹优化等减少肥料用量技术与节水灌溉、保水抗旱保护性耕作等减少排水量技术;过程阻断技术包括坡地农林复合经营系统、生物篱技术等农田内部的拦截技术和人工湿地塘、生态拦截沟渠等面源污染物离开农田后拦截技术;循环利用技术主要包括秸秆直接或间接还田技术,畜禽粪便农肥化技术,基于稻田湿地生活污水工程尾水净化技术等;生态修复技术包括水体修复的生态浮床技术及水生植物恢复技术等,河岸带修复的生态护坡技术及生物隔离技术等。该研究可为紫色丘陵区农业面源污染防治提供技术支持。     

紫色丘陵区不同土地利用方式土壤剖面微团聚体组成及分形特征

通过野外采样和室内分析相结合的方法,研究了紫色丘陵区不同土地利用方式下的土壤剖面微团聚体组成及分形特征。结果表明:林地、花椒地、旱地、水田和柑橘园土壤微团聚体组成以0.25~0.05mm粒级为优势粒级,0.05~0.01mm次之,占比18.80%~35.57%,0.001mm粒级含量最少,为0.33%~2.57%;0—20cm土层土壤微团聚体平均重量比表面积(MWSSA)表现为林地(161.04cm2/g)柑橘园(134.49cm2/g)花椒地(117.31cm2/g)水田(100.67cm2/g)旱地(96.94cm2/g),且林地土壤微团聚体MWSSA显著大于其他土地利用方式;0—20cm土层林地土壤团聚状况和团聚度显著高于其他土地利用方式,且其团聚体状况分别比花椒地、旱地、水田和柑橘园提高了16.55%,20.15%,11.23%和7.68%;20—40cm土层各土地利用方式土壤微团聚体分形维数D值表现为柑橘园(2.41)林地(2.40)花椒地(2.32)水田(2.31)旱地(2.12),且旱地土壤微团聚体D值显著低于其他利用方式;5种土地利用方式土壤微团聚体分形维数与各因子的相关性分析有一定的相似性,同时也存在一定的差异性。因此,不同土地利用方式下土壤微团聚体分形维数在一定程度上能表征土壤物理性质的优劣、养分肥力的高低以及抗蚀能力的强弱。     

不同粮草种植模式对四川紫色丘陵区水土流失的影响

把饲草作为主要作物引入耕作制,通过3年3重复随机区组定位试验,研究了紫色土丘陵区坡耕地不同粮草种植模式对水土流失的影响。研究表明:夏季牧草在雨季需刈割多次,造成土壤覆盖度急剧降低,栽种夏季牧草后加大了土壤侵蚀。刈割后再生力较强的墨西哥玉米较再生力较差的高丹草有利于减少土壤侵蚀。在冬季小麦预留空行增种禾本科牧草能在夏季残留大量根系,固定泥沙,显著减少土壤侵蚀。因此,从控制土壤侵蚀的角度考虑,在四川紫色丘陵区发展饲草种植,首先应考虑冬季小麦的空行利用,在栽培夏季牧草时应选择再生能力和分蘖力强的牧草品种。     

不同土壤管理措施下坡耕地产流产沙和氮磷流失特征

采用野外径流小区定位观测法,研究次降雨条件下腐殖酸(HA)、聚丙烯酰胺(PAM)、绿肥(GM)3种土壤管理措施对紫色丘陵区坡耕地产流产沙及氮磷养分流失的影响。结果表明:A型(小雨量、短历时、低雨强)降雨发生频率最高,占降雨样本数的71%,B型(大雨量、长历时、中雨强)和C型(中雨量、中历时、高雨强)降雨是引发土壤侵蚀的主要降雨类型。不同土壤管理措施下侵蚀性降雨的临界降雨量差异不显著,降雨量10.0mm时坡面开始产流产沙。A型降雨下产流量:CK(123.49L)HA(60.67L)GM(53.67L)PAM(32.15L),差异显著(P0.05);产沙量:CK(30.91g)HA(10.49g)GM(5.50g)PAM(5.12g),CK组与GM组和PAM组差异显著(P0.05)。B型降雨下不同土壤管理措施间产流量与产沙量差异不显著(P0.05)。C型降雨下产流量:CK(375.45L)HA(26L)GM(239.00L)PAM(182.10L),CK组与PAM组间差异显著,措施间产沙量差异不显著(P0.05)。次降雨条件下各土壤管理措施径流中氮素流失量差异显著,对照组全氮流失量是绿肥和聚丙烯酰胺2.1~2.6倍,水解氮流失量约为绿肥和聚丙烯酰胺2.7倍。不同土壤管理措施径流中磷素流失量总体趋势为:对照腐殖酸聚丙烯酰胺绿肥,差异不显著(P0.05)。不同土壤管理措施径流中磷的流失形态主要以水溶态为主。研究结果表明,A型降雨下聚丙烯酰胺、腐殖酸、绿肥减流减沙和减少氮磷流失效益显著,其中聚丙烯酰胺效益最优。     

不同雨型下紫色土区坡耕地产流产沙特征

利用遂宁水土保持试验站5个径流小区1984—2015年次降雨和径流输沙数据,基于降雨过程定量划分出4种雨型,分析了雨型对不同坡度坡耕地产流产沙的作用。结果表明:径流深与各时段最大雨强均呈极显著相关(p0.01),随着坡度的增加,最大相关系数所对应的雨强时段越短;冲刷量均与Ⅰ平均呈极显著相关,且相关系数最大。径流深、冲刷量与雨强拟合关系均为幂函数,分别为凸型和凹型增函数,且拟合度区间分别为[0.79,0.88]和[0.90,0.97],说明冲刷量和雨强的关系更密切。各雨型下的产流产沙量随坡度的增大而增大,同一坡度下基本表现为雨型Ⅳ(短历时、大雨强)雨型Ⅲ(中历时、中雨强)雨型Ⅱ(长历时、中雨强)雨型Ⅰ(长历时、小雨强),其中,雨型Ⅳ明显大于雨型Ⅰ且达到显著水平(p0.05),且在15°小区的响应最为明显。雨型Ⅳ是造成该区坡耕地水土流失的主要降雨类型,且径流深和冲刷量随坡度的增大而增加,故应在水土保持工作中着重采取相应措施进行防治。     

紫色土丘陵区生物埂不同植被类型土壤分离水动力学特征

野外采集紫色土区六棱型预制网格式护坡生物埂内不同植被类型原状土样,通过室内模拟细沟水槽(长4 m,宽0.12 m,深0.1 m)冲刷试验,探究不同植被类型影响下土壤分离能力与水动力学参数之间的关系。选择麦冬、韭菜2种生物埂类型,以单一网格式裸坡为对照,在3个坡度(15°,20°,25°)、5个流量(39.86,59.98,79.67,100.45,121.16 L/min)组合条件下进行冲刷试验。结果表明:生物埂内不同植被类型下土壤分离能力差异显著(P0.05),表现为麦冬(均值2.24 kg/(s·m~2))对照(均值1.34 kg/(s·m~2))韭菜(均值1.09 kg/(s·m~2))。幂函数方程可用于描述土壤分离能力与水流剪切力(R~2=0.75)、水流功率(R~2=0.73)、单位水流功率(R~2=0.46)及过水断面单位能量(R~2=0.63)间的数学关系。生物埂各植被类型下土壤发生分离的临界剪切力τ_c表现为τ_c麦冬(8.75 Pa)τ_c韭菜(6.47 Pa)τ_c对照(1.93 Pa),表明植被可增强网格式护坡生物埂土壤抵抗分离的能力。     

红壤丘陵区次降雨条件下果园不同间套种模式径流与泥沙输移特征

以江西德安县燕沟小流域坡地原位径流小区长期（2002-2005年）观测试验为基础,对比分析了红壤丘陵区典型小流域内果园不同间套种模式下的径流与泥沙输移特征及其对降雨的响应,并探讨果园间套种模式下的土壤结构、持水力变化与系统环境协调的内在途径。长期监测结果表明：草本间作显著地减少了坡地果园地表径流（80%）和泥沙（95%）运移,其中百喜草种植最大程度地减少了地表径流与泥沙在坡地上的运移;套种农作物模式中,纵坡耕作比横坡耕作增加了20%的径流损失和77%的泥沙运移损失。尽管简易横坡耕作措施能减少水土流失,但其侵蚀量随径流量增大而增加幅度最高（拟合方程线性斜率为2.68）,因此在季风气候区暴雨多发的条件下,可能不是红壤丘陵区有效减少水土流失的最佳选择;降雨量是影响红壤丘陵区坡地土壤侵蚀的关键因素。基于降雨资料的预测模型可以为鄱阳湖流域综合治理提供有效的决策支持;多种间套种模式的水土保持效应对比研究为区域内农林复合系统的综合效益评估提供科学的评价基础。     

浙江红壤区经济林坡地氮素径流流失特征研究

以浙江省永康市方山柿经济林坡地为试验区,依据不同地形条件及林下管理措施,设置7个径流小区和沉砂池,定期采集沉砂池水样,测定径流中不同形态氮素浓度。通过为期一年的监测分析,得到如下结论：（1）试验区氮素流失与水文年内降水具有明显的同步性,氮素流失多发生在降水集中的梅雨和台风季节。这两个季节的降水量占全年降水的66．2％,TN、NO;-N和NH4＋ -N流失量分别占全年总流失量的80．3％、78．2％和83．0％。（2）坡顶、凸坡和凹坡径流小区的氮素流失符合养分流失的“临界坡度”规律,临界坡度在坡顶（10．22°）与凹坡（18．55°）之间。水文年内TN和NO33^- -N流失量关系为坡顶〉凹坡〉凸坡,NH4^＋ -N流失量关系为凹坡〉坡顶〉凸坡。三种地形径流小区的年内氮素累积流失量均呈幂函数型增加。（3）对照林下管理措施不同的6号（林下除草）和7号（林下不除草）径流小区,发现草被覆盖对减少经济林坡地氮素径流流失具有明显效果。保留草被覆盖的7号小区比除草的6号小区的TN、NO3^- -N和NH4^＋ -N径流流失分别减少了22．1％、36．2％和44．1％。     

紫色土区小流域不同土地利用类型非点源氮迁移特征

通过对紫色土区小流域旱地、居民点氮迁移过程的野外监测,研究紫色土区旱地、居民点氮流失特征.结果表明,地表径流是居民点氮迁移的主要途径,而旱地氮素主要通过壤中流迁移.次降雨事件中居民点氮迁移浓度、负荷变化显著,总氮(TN)、颗粒态氮(PN)、铵氮(AN)迁移呈现显著的“初始冲刷效应”,初期25.0％的径流量携带了37.0％的TN负荷、60.0％的PN负荷和36.0％的AN负荷,而旱地径流中氮浓度、负荷变化较小.居民点氮流失与降雨量密切相关,旱地氮流失则集中在施肥后初期降水事件.旱地、居民点是紫色土区小流域氮流失的主要“源”,其中旱地、居民点径流中TN年内浓度分别为16.43,14.68 mg/L,TN年内流失负荷分别为41.18,222.05 kg/hm2.     

不同耕种模式下遂宁组紫色土坡耕地产流产沙特征

基于遂宁水土保持试验站1989—2016年次降雨数据,划分出Ⅰ(小雨强长历时)、Ⅱ(中雨强长历时)、Ⅲ(中雨强中历时)、Ⅳ(大雨强短历时)4种雨型,依据耕种模式划分出4个时段,分析坡耕地产流产沙规律。结果表明:(1)1991—1992年,等高沟垄两端加档方式保水保土作用最佳,且在各雨型间差异不显著(P0.05),斜坡沟垄随角度增加保土保水作用逐渐减弱。(2)2004—2005年,农耕地顺坡垄作的产沙量为横坡垄作的10～20倍,而产流量为横坡垄作的1～3倍,说明横坡垄作减沙效应优于减流效应,且种植黄花较种植玉米水土保持作用更强。(3)2006—2008年,农耕地栽植新银合欢植物篱初期地表扰动大,产流产沙量较对照小区大;各小区产流量在不同雨型间差异不显著(P0.05);Ⅱ雨型下横坡红苕/玉米—小麦小区产沙量显著大于其余雨型(P0.05),为其余雨型的4.4～26.7倍。(4)2013—2016年,植物篱已定植3年,植物篱小区水土保持效果均优于对照小区,减沙效应优于减流效应,且香根草植物篱水土保持效果整体优于新银合欢植物篱,Ⅲ雨型下各小区产沙量呈极显著差异(P0.01)。整体来看,等高沟垄耕作两端加档方式最佳,利于农耕地保土蓄水;植物篱减沙效果明显,但定植初期产沙量增加,且存在占用农田和影响机耕等问题,故应结合实际选择适宜的耕种方式。     

紫色丘陵区不同弃土弃渣下垫面产流产沙试验研究

采用野外放水冲刷试验法研究紫色丘陵区不同弃土弃渣下垫面产流产沙规律。结果表明:(1)不同下垫面条件的产流量、产沙量均随放水流量增大而增大;放水流量为5,10,15,20,25L/min时,产流量随时间推移均呈先增加后趋于平稳的变化,产沙量呈先增加后减小的变化,二者均存在波动现象,而产沙过程波动更为剧烈,呈现出多峰多谷特点。(2)土石比对产流量、产沙量的影响随放水流量增大而增强;相同条件下坡度越大,则产流量越大,产沙量亦越大;放水流量从5L/min增加到25L/min时,土质下垫面平均径流率、平均产沙率增加量均达到最大,而土石混合质下垫面增加量最小。(3)在产流量、产沙量与放水流量的经验方程中,25°土质下垫面产流量、产沙量增长率最大,分别为51.883,18.770,而35°土石混合质的增长率最小,分别为7.270,2.325。