黑背山小流域保护性耕作防治坡耕地水土流失效应的研究

通过坡面径流小区试验,对黑背山小流域2009年和2010年5—8月径流小区径流量、侵蚀量和养分流失量进行了研究。结果表明,在天然降雨条件下,各径流小区的径流量、侵蚀量和养分流失量具有相似性,从大到小依次为裸地、垄作区田、等高垄作、地膜覆盖和等高深松。与裸地小区相比,保护性耕作措施可减少小区径流量29.8%～63.3%,减少侵蚀量64.6%～96.6%,减少全氮流失量54.0%～89.5%,减少全磷流失49.4%～92.2%。说明保护性耕作措施具有很好的保持水土和减少养分流失的作用。     

湘中丘陵区紫色土坡耕地水土保持措施效益的试验研究

以衡南县为试验区,设置同一坡度和同一农业种植方式的径流小区,进行了不同水土保持措施的控制试验,通过对全年无遗漏降雨场次的径流及泥沙观测,研究了坡耕地土壤侵蚀模数和水土保持措施的水土流失控制效益。结果表明:(1)2016年全年产流降雨19场,降雨量1 145mm,属于正常降雨年。(2)没有任何防护措施的裸坡地土壤侵蚀模数4 450.57t/(km~2·a),达到了中度侵蚀;(3)农耕地与裸坡地相比均具有保土保水效果,但是不同水土保持措施对减少地表径流、降低产沙量有显著差异,保水效果(地表径流量年减少比例)从大到小依次为石坎梯田(85.07%)坡式梯田(81.50%)土坎梯田(64.57%)植物篱(57.96%)顺坡耕作(37.49%);保土效果(产沙量年减少比例)依次为石坎梯田(98.74%)坡式梯田(98.66%)土坎梯田(97.39%)植物篱(86.16%)顺坡耕作(61.98%),石坎梯田和坡式梯田始终可以发挥较好的保水保土作用。准确观测了土壤侵蚀背景值,定量评价了坡耕地主要水土保持措施效益。     

赣北第四纪红壤坡耕地水土及氮磷流失特征

坡耕地水土及养分流失严重,该研究于2011年利用赣北第四纪红壤区野外径流小区定位观测试验数据,分析坡耕地水土及氮、磷、有机质流失特征。结果表明：地表产流产沙为裸露地最高、顺坡耕作和顺坡+植物篱次之,横坡耕作最小,横坡耕作比顺坡耕作减少径流62.71%、减少土壤侵蚀82.9%;坡耕地径流携带的可溶性氮、铵氮、硝态氮、可溶性磷的流失量都表现为裸地最大,横坡耕作最小;坡耕地泥沙携带的全氮、全磷、碱解氮、速效磷的流失量表现为裸地最大,横坡耕作最小;坡耕地可溶性氮中以有机氮流失为主,无机氮中以铵氮流失为主,泥沙中磷的流失主要以泥沙结合态流失。该研究可为坡耕地水土流失和面源污染防治提供科学依据。     

坡度与种植方式对紫色土侵蚀与养分流失的影响研究

在涪陵区水土保持监测分站内建立6个径流小区,对紫色土坡耕地水土流失进行试验监测,结果表明:各小区径流量、产沙量总体随降雨量的增大而增大.自然生态修复措施防治水土流失效果显著,3.66 m3的径流量仅有0.41 kg·m3的产沙量,可有效防治紫色土坡耕地的水土流失.采用顺坡耕作措施的小区径流量与降雨量达显著正相关,而产沙量与降雨量未显著相关.径流量和产沙量大小顺序均为25°坡耕地>20°坡耕地>10°坡耕地>15°坡耕地,在15°耕地上径流量与产沙量均为最小,但15°是否是涪陵区最适宜的耕地坡度,仍有待今后收集更多的降雨资料加以分析说明.对一次强降雨进行养分流失观测,养分流失量与径流量及产沙量大小顺序基本一致.开发建设项目弃土弃渣监测点径流量与产沙量均大大高于其他小区,说明开发建设水土保持项目中防治水土流失的重要性.     

翻耕除草对不同坡长下紫色土氮磷流失的影响

为揭示自然降雨下翻耕除草和坡长对紫色土氮、磷流失的影响,通过野外设置径流小区(2个坡面:翻耕除草与自然恢复;3种坡长:20,40,60 m,共9个小区),定位监测研究不同处理下产流产沙及氮、磷流失特征。结果表明,同一坡面不同坡长间产流产沙差异不显著(P0.05);同一坡长不同坡面处理小区的径流量、产沙量差异极显著(P0.01)。与翻耕除草相比,自然恢复坡面20,40,60 m坡长小区径流量分别减少77.55%,62.62%,79.56%,产沙量分别减少85.21%,94.97%,96.25%。仅在40 m坡长下,不同坡面处理径流中DN、DP流失量差异不显著(P0.05),其他坡长DN、DP流失量差异显著(P0.05);各坡长不同坡面处理下泥沙中TN、TP流失量差异极显著(P0.01)。与翻耕除草相比,自然恢复坡面处理径流中DN、DP流失量分别减少75.13%,80.22%,泥沙中TN、TP流失量分别减少96.07%,96.38%。在翻耕除草坡面处理下,降雨强度与径流量、产沙量及泥沙中的TN和TP流失量呈极显著幂函数关系;在自然恢复坡面处理下,上述关系均不显著。研究结果可为紫色土氮、磷流失及面源污染防治等提供理论参考依据。     

密云水库上游不同土地利用方式下的土壤侵蚀特征

[目的]为了合理配置北京密云水库水土流失重点治理区的水土保持综合措施。[方法]基于石匣小流域坡面径流小区定位观测资料,分析了不同土地利用方式及水土保持措施的坡面土壤侵蚀特征。[结果](1)5种土地利用方式的土壤侵蚀量差异明显,与裸地相比较,耕地、人工草地、封禁荒草地和林地的减沙率达63.88%~99.63%;(2)梯田比坡耕地措施小区的土壤侵蚀量减少了95.62%,起到了显著的水土保持作用;(3)采用水平条和鱼鳞坑措施林地小区的减沙率分别为83.56%和96.53%,具有十分明显的减蚀作用;(4)与人工草地相比较,封禁荒草地的侵蚀产沙量减少了98.25%,可以有效地控制水土流失。[结论]增加地表植被覆盖,减少人为干扰以及合适地配置梯田、鱼鳞坑和水平条等水土保持工程措施具有良好的水土保持作用。     

不同治理措施在红壤坡耕地的水土保持效益

在云南省抚仙湖流域澄江尖山河小流域坡耕地建立了野外标准径流小区,并布设了1.2m宽等高反坡阶和2.0m宽草带两种坡耕地水土保持措施,观测次降雨的地表径流量和土壤流失量,并与原状坡耕地进行对比,分析两种措施的水土保持效益。结果表明:(1)两种措施之间的地表径流量和土壤流失量差异性均显著。修筑等高反坡阶的地表径流深为113.64mm,比原状坡耕地减少了61.9%,土壤流失量为714.7t/km2,比原状坡耕地减少了77.4%;布设草带的地表径流深为82.76mm,比原状坡耕地减少了72.2%,土壤流失量为370.1t/km2,比原状坡耕地减少了88.3%。(2)两种措施之间的减流和减沙效益差异性均显著,等高反坡阶的减流和减沙效益指数平均分别达0.57和0.97,草带的减流和减沙效益指数平均分别达0.79和0.76。(3)两种措施均大幅削减了地表径流和泥沙的氮、磷养分输出总量,发挥了较好的保肥作用。与原状坡耕地相比,等高反坡阶对总氮削减率为81.9%,对总磷削减率为44.3%;草带对总氮削减率为74.7%,对总磷削减率为83.7%。     

模拟降雨条件下3种类型土壤氮磷钾养分流失量的比较

通过模拟降雨试验方法,研究比较了褐土、棕壤与红壤氮磷钾养分流失量。结果表明:在模拟降雨条件下,3种类型土壤中褐土径流量及产沙量最小,红壤最大;土壤全氮、有效磷、速效钾养分随径流流失量占到流失总量的77.27%~99.79%,径流是土壤养分流失的主要驱动力;红壤全氮、有效磷、速效钾养分流失总量最大,褐土最小,棕壤与褐土相比高出4.70%~41.01%,比红壤减少0.30%~17.69%。土壤类型及性质不同使土壤养分流失量存在根本差异,有效地改良土壤,控制及减少径流与泥沙流失是防治土壤养分流失的关键。     

喀斯特裸露坡耕地径流养分流失试验研究

为揭示雨强对喀斯特坡耕地养分流失的影响,运用可调坡度、地下孔(裂)隙度试验钢槽装填土石模拟喀斯特裸露坡耕地,采用人工模拟降雨的方法研究不同雨强下喀斯特裸坡径流养分流失特征。结果表明:(1)雨强为15,30mm/h时地表不产流,雨强为50mm/h时地表有产流;试验雨强下地下孔(裂)隙均有径流产生。(2)地表径流中全氮和全钾流失量均随雨强增大而增大,全磷流失量则先增大后减小;地下径流中全氮流失量随雨强增大呈先增大后减小趋势,全钾流失量与雨强正相关,全磷流失量与雨强关系不明显。(3)雨强为30,50mm/h时养分以地下孔(裂)隙流失为主,其贡献率为100%;地下径流中全氮流失量对其总流失量的贡献率表现为:15mm/h30mm/h50mm/h70mm/h90mm/h,全磷与全钾为:15mm/h30mm/h50mm/h90mm/h70mm/h。(4)地表径流量、全氮、全钾流失量和地下全钾流失量与雨强均呈显著正相关,相关系数分别为0.926,0.919,0.982和0.955。15,30mm/h雨强下,径流养分仅通过地下孔(裂)隙流失,50mm/h及以上雨强时养分伴以地表径流流失,且地下流失量大于地表流失量。     

汾河上游不同土地利用方式对坡地水土流失的影响

以汾河上游阳坡小流域为研究区,在2015—2017年进行了天然降雨条件下的坡面产流产沙小区试验,结果表明:(1)研究区的侵蚀性降雨在年内和年际间分布很不均匀。少数几次强降雨对降雨侵蚀力的贡献很大。(2)不同侵蚀性降雨条件下,鱼鳞坑+乔木或灌木拦蓄径流或泥沙能力最强,裸地最弱;坡面产流量大小依次为:裸地坡耕地草地油松黄刺玫鱼鳞坑+油松鱼鳞坑+黄刺玫。坡面产沙量大小规律为:鱼鳞坑+乔或灌草地乔或灌坡耕地裸地。(3)随着雨量增加,各植被小区的径流调控率和泥沙调控率均呈下降趋势;相近雨量时,随着雨强的增加,径流调控率和泥沙调控率明显下降。(4)各小区的降雨量和产流量、产流量和产沙量之间呈现显著正相关(P0.05)。在裸地、黄刺玫及草地小区,I30与产流量之间是均无显著相关。在裸地、油松、黄刺玫、耕地小区,I30和产沙量之间无显著相关。     

辽西土石质低山区不同土地利用类型土壤侵蚀特征研究

以辽西地区阜新县国华乡二道岭村的二道岭小流域7种土地利用类型为研究对象,通过布设自然坡面径流小区、分析小区径流泥沙观测数据、建立数学模型,探索了辽西土石质低山区坡地产流与侵蚀产沙的特征。研究表明:径流量与侵蚀量有着较好的相关性,二者呈对数函数关系;各种水保措施保土率的排序为水平坑(95.16%)>水平梯田(87.11%)>地埂植物带(83.99%)>横垄耕作(40.23%)>生态修复(29.07%)>顺垄耕作(18.22%)。辽西土石质低山丘陵区5°~15°的坡耕地应以修筑水平坑和水平梯田为主,人少地多、自然条件差的山区应以生态修复为主。     

溪洛渡库区典型坡面水土流失试验研究

选择水土流失严重的金沙江下游青冈坪地区,通过在典型工程区布设标准径流小区,研究了溪洛渡库区典型坡面水土流失与影响因子之间的关系。结果表明:在同样降雨条件下,荒草地产流最大,4次降雨平均产流10 244 cm3,其余地类按产流大小排序依次为坡耕地>疏林地>裸地;坡耕地产沙量最大,产沙均值为14.85 g,其余地类按产沙量大小排序依次为荒草地>裸地>疏林地;各地类产流产沙按含沙量大小排序依次为坡耕地>荒草地>裸地>疏林地。梯田具有很好的保持水土的效果,在观测期内其径流小区未产流产沙;坡耕地是坡面侵蚀产沙最为严重的地类,是研究区内水土流失治理的重点对象。     

不同土地利用方式水土及养分流失响应机制研究——以鹦鹉沟小流域为例

以商南县鹦鹉沟小流域为研究对象,为分析天然降雨条件下坡面产流产沙及养分流失的变化规律,根据当地不同的种植作物,在野外建立标准径流小区进行试验。结果表明:坡度对径流影响不大,但不同坡度下产沙差异显著。草地小区的径流及产沙均低于其他耕地小区,表明了草地调节地面径流以及对于土壤的保持作用。随着径流的增加,各小区产沙量均变大,对于花生、辣椒和草地小区,坡度变大时含沙量也急剧增加,玉米缓坡小区径流含沙量较大,但其产沙总量仍小于陡坡小区。雨型和坡度对小区氮磷养分影响不同,其中短时阵型暴雨下全磷、速效磷和氨态氮易流失,坡度对全氮流失的影响较大;除草地外,陡坡小区硝态氮流失浓度普遍较低,而草地小区更利于氨态氮的保持。     

耕作措施及雨强对南方红壤坡耕地侵蚀的影响

选择典型南方红壤区平均坡度为10°的坡耕地小区进行天然降雨观测,对横坡耕作、顺坡耕作、顺坡耕作+植物篱、稻草覆盖4种耕作措施在侵蚀过程中的径流泥沙和养分流失特征进行研究。结果表明,监测期间,径流深和泥沙流失量基本随雨强的增大而增加。随着耕作措施由顺坡耕作向顺坡耕作+植物篱、横坡耕作、稻草覆盖的转换,减流效益、减氮效益和减磷效益依次增大。稻草覆盖措施减流效益最佳,为91.77%;横坡耕作措施减沙效益最佳,为98.91%;稻草覆盖、横坡耕作和植物篱3种措施在防治高强度降雨引发的土壤侵蚀和养分流失具有较高的效益。耕作措施对泥沙粒径分布有影响。与顺坡耕作、横坡耕作相比,植物篱和稻草覆盖措施能够更有效地拦截径流中的粗颗粒。该研究可为南方红壤丘陵区坡耕地选择合适的耕作措施和防治农业非点源污染提供依据。     

秸秆覆盖对三峡库区坡面侵蚀的影响

[目的]分析农作物秸秆不同覆盖处理对坡面产流、产沙影响,为三峡库区坡耕地水土保持措施优化提供技术支持。[方法]利用人工模拟降雨技术,分析了5种不同雨强下不同秸秆覆盖处理的径流、泥沙过程。[结果]坡面覆盖秸秆能推迟坡面初始产流。在小雨强时,秸秆覆盖推迟初始产流显著,但随着雨强的增加,推迟初始产流的作用降低。在坡面下坡段覆盖秸秆推迟初始产流效果优于在坡面上坡段覆盖秸秆。对于产流产沙而言,在坡面上坡段覆盖秸秆与无覆盖差异不显著,但在坡面下坡段覆盖秸秆时径流模数和侵蚀模数为无覆盖的61.57%~69.1%和14.54%~18.31%,且减少地表径流和泥沙流失效果优于在坡面上坡段覆盖。秸秆覆盖后土壤流失比(SLR)介于0.022~0.611之间,且随着覆盖率的增加而降低,在坡面下坡段覆盖秸秆SLR值在上坡段的1/4。[结论]合理选择农作物秸秆在坡面覆盖的坡位及覆盖度,能有效降低坡面产流与侵蚀产沙,产生较好的水土保持效应。     

大渡河干旱河谷区横垄坡面产流产沙特征及水保效益

为弄清干旱河谷区横垄坡面水土流失特征及水保效益,采用野外调查与室内人工模拟降雨相结合的方法,以坡耕地平作坡面为对照,开展了4种降雨强度(30,60,90,120 mm/h)和4种坡度(10°,15°,20°,25°)条件下横垄坡面产流产沙特征及减流减沙效益。结果表明:(1)横垄坡面产流时间随降雨强度和坡度的增大而提前,且受坡度影响远小于降雨强度;同等条件下,横垄坡面产流时间滞后平作坡面8.14%~55.60%。(2)随着降雨强度和坡度的增大,横垄坡面产流率和产沙率均表现为增加趋势。(3)坡度与横垄坡面减流减沙效益随降雨强度的增大由正相关关系转变为负相关关系,而降雨强度与横垄坡面减流减沙效益关系复杂,无明显变化规律。降雨强度和坡度对横垄坡面产流产沙过程和减流减沙效益有重要影响,横垄坡面能够延长坡面径流形成时间,有效减少坡面产沙率,但横垄坡面减流减沙作用存在临界条件。研究结果可为区域坡耕地横垄措施合理布设和水土流失有效防控提供数据支撑和理论依据。     

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。     

定西黄土丘陵沟壑区不同土地利用类型水土流失研究

以坡耕地作为对照,通过自然降水条件下径流小区连续14年的观测资料,分析了人工乔、灌、草植被和自然草地的水土流失差异,揭示了不同土地利用类型小区的减水减沙效果:不同土地利用类型小区具有不同的产流、产沙量,年产流值具有显著性差异,坡耕地、牧草地和乔木林地间年产流没有显著性差异,自然草地与灌木林地间年产流也没有显著性差异;各类径流小区年产沙量具有显著性差异,牧草地与乔木林地、自然草地与灌木林地间的产沙量无显著性差异,坡耕地、牧草地和乔木林地的产沙量明显大于自然草地和灌木林地;乔木林地比自然草地、灌木林地有更高的土壤侵蚀强度及频率。在定西黄土丘陵沟壑区,控制水土流失的基本措施是保护好现有的自然植被,实行坡耕地退耕还林还草,建设人工植被应实行"灌木为主,草灌优先,草灌乔相结合"。