碎石土坡地不同植被配置下的养分流失途径

为了解不同植被类型及覆盖度对碎石土壤坡地养分流失途径的影响,采用模拟径流小区降雨,研究了6种植被配置模式下地表径流、壤中流及侵蚀泥沙氮、磷养分流失特征。结果表明:植被覆盖坡地氮流失量比裸地减少了0.91~4.60倍,磷流失量减少了6.25~63.9倍,养分控制效果排序为草灌草本灌木裸地。6种植被配置下的地表径流、壤中流及侵蚀泥沙养分流失量存在显著差异,裸地氮、磷的主要损失途径是侵蚀泥沙,灌木是地表径流,草本与草灌结合处理则是地表径流和壤中流;而草本、灌木以及草灌结合土壤磷的主要损失途径是侵蚀泥沙与地表径流共同作用的结果。不同植物覆盖措施对含碎石土裸地氮、磷的流失起到显著的截留作用,主要通过由侵蚀泥沙向非侵蚀泥沙途径转化而实现对氮磷的截留。灌木覆盖度与地表径流的氮磷流失量、径流总量的氮磷流失量之间呈现显著的正相关性,与壤中流的氮磷流失量呈现显著的负相关性。     

华西雨屏区退耕地不同植被经营模式坡面径流和产沙特征分析

利用建立坡面径流观测场,对洪雅县低山区退耕还林中几种植被恢复模式进行定点观测。结果表明:(1)该区域产生坡面地表径流和土壤侵蚀最更本的原因是土地的耕作与否,3年未被直接扰动土壤的退耕地土壤侵蚀量仅是耕地的13.3%～37.9%;(2)林 草、竹 草种植模式的地表径流和土壤侵蚀特征既不同于农耕地,又与未被扰动的生态林植被相差较大。表现为随植被经营利用而出现阶段性的变化,牛鞭草的刈割对退耕地地表径流和土壤侵蚀影响较大。进一步研究、完善林 草、竹 草生态经营技术体系,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。     

林草复合系统削减滇池流域农业面源污染研究

2013年6—9月在试验地进行了自然降雨条件下的田间试验,目的是分析滇池流域面山垦殖区3种种植模式下的径流、泥沙流失量和养分流失情况。试验结果显示:黑麦草+苜蓿+桃树的林草间作模式地表径流流失量为0.74m L/m2,TN、TP和SS流失量分别为1.83、0.17、3.37 mg/m2;黑麦草+苜蓿的牧草单作模式地表径流流失量为0.84m L/m2,TN、TP和SS流失量分别为2.51、0.25、4.21 mg/m2;桃树单作地表径流流失量为0.92 m L/m2,TN、TP和SS流失量分别为2.69、0.26、4.10 mg/m2。结果表明黑麦草+苜蓿+桃树的林草间作种植模式削减农田地表径流和径流污染的效果较好。     

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。     

自然降雨条件下香根草生物篱对菜地土壤地表径流和氮流失的影响

通过修建径流小区,开展了自然降雨条件下香根草生物篱对种植辣椒土壤地表径流的发生及其引起的水土流失和氮素流失影响的研究.试验结果表明,在菜地土壤种植香根草生物篱能有效地降低地表径流以及减少因地表径流引起的土壤氮素流失.在辣椒种植期间,香根草生物篱种植小区的总产流量比传统辣椒种植小区的降低了41.9%.与传统辣椒种植小区相比,香根草生物篱种植小区的地表径流中NH+4-N和NO-3-N流失量平均分别降低57.9%和59.7%,土壤侵蚀量平均降低64.5%,侵蚀土壤的氮流失量平均降低64.8%,试验结果还显示,降雨强度与地表径流量、地表径流NH+4-N、地表径流NO-3-N、地表径流全N流失量、土壤侵蚀量和侵蚀土壤N流失量之间的相关性均达到极显著水平,这一结果说明降雨强度影响水土流失和土壤氮素流失的主要因素.     

混播草带控制水源区坡地土壤氮、磷流失效应

坡地土壤氮、磷流失是湖库型饮用水源区污染的主要来源。本文以云南最大的城市集中式饮用水源地为研究区域,在昆明云龙水库库区周边的坡耕地红壤上开展了混播草带防治土壤氮、磷流失效应的研究。研究结果表明:选择适宜草种进行混播,所形成的草带控制水土及氮、磷流失效果优于自然植被;对地表径流量、土壤侵蚀量的控制效果均为:混播黑麦草+紫花苜蓿>混播黑麦草+白三叶>自然植被>无草带种植;草带对土壤侵蚀量的控制效果要好于地表径流量。其中处理混播黑麦草+紫花苜蓿、混播黑麦草+白三叶径流量分别比无草带种植降低35.19%、46.26%;侵蚀量比无草带种植降低73.51%、78.13%;坡耕地地表径流中氮素流失形态主要以泥沙中氮流失为主,占到80%～85%左右,磷素流失以颗粒态磷流失为主,占到90%～95%左右;对地表径流中的氮、磷流失量控制效果均为:混播黑麦草+紫花苜蓿>混播黑麦草+白三叶>自然植被>无草带种植,对总氮流失量的控制效果要好于总磷流失量;混播黑麦草+白三叶处理中径流中总氮、总磷流失量分别降低59.96%、48.57%;混播黑麦草+紫花苜蓿处理径流中总氮、总磷流失量分别降低63.31%、56.91%;自然植被处理中径流总氮、总磷流失量分别降低29.46%、26.03%。     

次降雨条件下鲁中南山区砂质壤土赤松林地产流与氮磷流失特征

为了研究水源地上游林地产流及其氮磷运移规律,采用人工模拟次降雨试验方法,选择鲁中南山区泰安市黄前水库上游药乡小流域赤松林地作为研究对象,以荒草地为对照,对其地表径流和壤中流及其氮磷流失特征进行研究。结果表明:(1)次降雨条件下赤松林地地表径流量低于荒草地,而荒草地壤中流量低于赤松林地,赤松林地及荒草地土壤入渗量与植被覆盖度呈正相关。随着降雨的进行,赤松林地和荒草地地表径流产流量不断增加且趋于稳定,壤中流产流时间比地表径流晚,径流量较平稳。(2)次降雨条件下地表径流全氮(TN)流失量呈现初期输出浓度较高,随降雨的进行,输出浓度减少并逐渐趋于稳定状态,壤中流呈现相对稳定的状态。TN流失量与输出浓度呈正相关。赤松林地地表径流及壤中流TN流失量均低于荒草地。(3)次降雨条件下赤松林地地表径流全磷(TP)的输出浓度与流失量呈正相关;赤松林地地表径流及壤中流TP流失量均低于荒草地的。(4)赤松林地及荒草地前期降雨TN、TP总流失量均低于次降雨的;次降雨TN总流失量是前期降雨的1.11倍;次降雨TP总流失量是前期降雨的1.15倍。同时,次降雨赤松林地TN、TP流失量均低于荒草地的。因此,与荒草地相比,赤松林地具有较好的调控氮磷流失的作用。     

不同草被格局坡面水土-养分流失动力过程试验研究

利用模拟降雨试验研究不同草被格局对坡面水土-养分流失过程及径流侵蚀动力的影响,分析水土-养分流失量与径流侵蚀功率、草被格局、盖度及坡面坡度等因素之间的关系。结果表明:径流侵蚀功率随着草被盖度的增大呈幂函数减小,且28°坡面的径流侵蚀功率大于相同条件下的21°坡面;在相同植被盖度、坡度和降雨条件下,径流侵蚀功率随草被覆盖格局不同而不同,表现为坡下聚集格局径流侵蚀功率坡中坡上;坡面水土-养分流失量随径流侵蚀功率的增加呈对数递增关系,径流侵蚀功率可作为坡面水土-养分流失过程的驱动力指标。     

草被覆盖对养分迁移机制的影响

为探讨草被覆盖对养分流失机制的影响,采用室内模拟降雨试验,在30mm/h雨强下,对不同水土保持先锋植物种(紫花苜蓿、狗尾草)、4种植株密度(0,80,120,160株/m~2)、2种处理方式(保留整株植物、仅保留地下部分)下养分随泥沙和径流的流失浓度与流失总量进行研究。结果表明:草被覆盖能有效控制坡面侵蚀,其中紫花苜蓿和狗尾草植株控制土壤侵蚀作用与地下部分关系密切,地上部分作用不明显。裸坡养分随泥沙的流失量是有植被坡面的1.49~5.90倍(全氮),1.24~8.61倍(全磷),1.17~1.82倍(速效钾),但两者的流失浓度差异不显著,表明草被控制养分随泥沙流失作用主要来源于控制侵蚀量,其中狗尾草地下部分减少养分随泥沙流失的作用强于紫花苜蓿地下部分,紫花苜蓿地上部分减少养分流失的作用强于狗尾草地上部分;同时随植株密度增加,草被地下部分减少养分随泥沙流失的作用逐步增强。草被覆盖能有效减少坡面养分随径流流失,地下部分坡面与全株坡面的全氮流失量比值为1.02~1.05(狗尾草),1.10~1.14(紫花苜蓿),表明草被控制养分随径流流失作用主要来源于地下部分,其中狗尾草地下部分作用较紫花苜蓿明显;同时随植株密度增加,地下生物量控制全氮和全磷养分随径流流失的作用逐步强化,但地下部分控制速效钾流失作用的权重没有明显的定向变化。径流养分浓度动态变化前期不断下降,后期趋于稳定,其中幂函数对养分浓度动态变化的拟合效果最佳;同时全氮和全磷动态变化与植株状况关系密切,而全磷对植株完整状况变化响应不明显。     

植被覆盖条件下纳米碳对黄土坡面养分流失调控的试验研究

将纳米材料应用于坡面养分流失调控对减少黄土坡面养分流失等有着重要意义。基于神木六道沟流域上的坡面人工模拟降雨试验,分析了不同纳米碳含量(质量百分比分别为0%,0.1%,0.5%,0.7%,1.0%)对黄土坡面养分迁移过程的影响。结果表明:(1)同一作物的小区添加不同纳米碳含量对养分流失影响不明显;5种下垫面条件下,养分流失量均呈随纳米碳含量增加而降低的趋势,其中纳米碳含量为0.5%及0.7%对降低径流养分流失量的效果最好。不同纳米碳含量条件下,径流中的养分流失量从小到大为:空地玉米柠条绿豆苜蓿。(2)人工模拟降雨条件下,土壤表层养分在0—5cm内均有明显减少。而大于5cm深度的土壤中的养分值在降雨后有所增加,但随着深度增大养分增加量减少,而且添加不同浓度纳米碳导致养分值减少的速率不同。(3)不同纳米碳含量下与不同植被覆盖下径流中各离子的养分流失调控效果评价是径流中不同离子的平均浓度与平均流失率均随纳米碳含量的增加而减小,规律性较为明显。     

河岸生态护坡措施水土保持效益的模拟试验研究

[目的]研究不同河岸生态护坡措施的减流、减沙和抑制养分流失的效果,并筛选出较优配置的河流生态护坡模式,为华北地区生态治河实践提供参考。[方法]采用人工降雨试验,测定模拟河流岸坡不同植被护坡措施的径流量、产沙量、养分流失量,分析不同雨强、不同坡度、不同植被措施条件下的减流、减沙和减少养分流失效果;通过主成分分析对9个不同措施试验槽的减流、减沙和减少养分流失效果进行评价。[结果]高羊茅减流减沙效果最优,小冠花减少养分流失效果最优。河岸坡30o、堤顶坡度小于0o的岸坡宜采用高羊茅进行防护;河岸坡45o、堤顶坡度18o的岸坡宜采用小冠花进行防护;河岸坡45o、堤顶坡度0o的岸坡宜采用高羊茅进行防护。[结论]综合来看高羊茅减流减沙效果最好,小冠花次之;小冠花减少养分流失效果最好,紫穗槐次之。     

不同降雨侵蚀力条件下紫色土坡耕地的养分流失

通过对川中丘陵区几次暴雨过程氮、磷流失的观测与分析,研究了不同降雨侵蚀力条件下的紫色土坡耕地的养分流失特征。结果表明在产流初始阶段,氮、磷流失严重,径流中养分输出浓度比较高,总氮最大可达8.0 mg/L左右,总磷在1.9 mg/L左右;坡耕地养分流失与土壤侵蚀的关系密切,氮、磷迁移以泥沙吸附态迁移为主,径流中的颗粒态氮、磷含量随降雨侵蚀力增大而增大,而溶解态氮、磷含量与降雨侵蚀力无明显相关。     

南方红壤区植被结构类型与降雨模式对林下水土流失的影响

植被和降雨是水土流失的关键因素,探究二者对水土流失的影响对开展水土保持具有重要意义。该研究基于鹰潭红壤生态试验站5种植被结构类型的径流小区2016-2018年93次降雨、径流、泥沙观测资料以及各小区植被结构参数,利用自组织映射(self-organizing maps,SOM)方法,根据雨量、历时、60 min最大雨强、平均雨强、降雨集中性等特征指标划分降雨模式,研究了不同降雨模式和植被结构类型的水土流失特征,并采用冗余分析(RDA)定量研究降雨与植被对林下水土流失的影响。结果表明,SOM方法能客观识别红壤区4种典型侵蚀降雨模式,R_Ⅲ模式(短历时、大雨强、雨量集中)是造成水土流失的主要降雨模式,R_Ⅳ模式(多雨量、大雨强、长历时)最具侵蚀性破坏力;植被结构类型显著影响水土流失,水土保持功能从大到小依次为:灌草混交林、草地、低灌林、乔木林、高灌林。RDA分析表明,降雨模式与植被结构类型能够改变降雨、植被对水土流失的影响,随着降雨模式由弱到强转变,植被的水土保持功能逐渐减小,降雨影响增强,水土流失由植被主控演变为平衡控制、降雨主控;随着植被结构类型由近地表植被向灌木、乔木的变化,植被的调节能力减小,降雨影响增强。     

青海高寒区典型植被地表径流及氮磷流失特征

研究自然降雨下青海高寒区典型植被地表径流与氮磷流失规律及其影响因素,可为青海高寒区植被建设及水土保持研究提供科学依据。该研究以青海高寒区青杨林、祁连圆柏林、青海云杉林、荒草地、华北落叶松林典型植被为研究对象,采用径流小区结合室内试验分析研究不同植被类型地表产流及氮磷流失特征,并基于冗余分析探明影响氮磷流失的主要因素。结果表明:1)自然降雨条件下,不同植被类型降雨截留效果不一致,且截留效果受降雨量大小影响。在雨量级0～50 mm中,各植被平均截留率表现为青杨林(49.37%)、祁连圆柏林(32.62%)、荒草地(21.21%)、青海云杉林(18.90%)、华北落叶松林(9.28%)。2)研究时段内穿透雨量与地表径流量呈正相关,地表产流受穿透雨量影响较大;不同种植被类型减流效果差异明显,华北落叶松林的减流效果最佳,青杨林减流效果最差。3)青海高寒区氮磷流失量相对较低,地表径流氮磷流失量表现为硝态氮氨氮磷酸盐;不同植被类型氮磷流失总量表现为青杨林荒草地青海云杉林祁连圆柏林华北落叶松林。4)冗余分析结果表明,氮磷流失主要受地表径流量、饱和含水率、容重影响。5种典型植被均能有效的降低地表径流、减少氮磷流失,华北落叶松林的截流、控制养分效果最佳,青杨林的最差;减少地表径流、降低饱和含水率、增加容重能有效减少氮磷流失。该研究为今后区域植被建设提供了参考。     

模拟雨强和地下裂隙对喀斯特地区坡耕地养分流失的影响

喀斯特坡面水土地下漏失直接观测难度大,其土壤养分地下漏失的研究仍处于空白,而雨强和地下孔(裂)隙度(以下简称地下裂隙)对其土壤养分流失影响作用尚不清楚。该文以喀斯特坡耕地为研究对象,通过模拟其地表微地貌及地下裂隙构造特征,采用人工模拟降雨试验研究雨强和地下裂隙对喀斯特坡面氮磷钾养分流失的影响。结果表明:雨强对地表产流产沙影响显著(P0.05),其产流产沙量均随雨强增大而增加,且地表产流产沙临界雨强在30~50 mm/h之间;雨强对地表径流各养分输出负荷、地下径流全氮(TN)输出负荷及径流TN总负荷影响亦显著(P0.05)。地下裂隙度对地下径流TN输出负荷影响显著(P0.05),而总体上对其产流产沙、地表径流泥沙各养分输出负荷及总负荷影响不明显。喀斯特坡面TN、全磷(TP)输出负荷总体以径流为主,而全钾(TK)输出负荷则以泥沙为主。雨强是喀斯特坡面土壤养分流失的重要影响因子,地下裂隙度对其养分流失影响不大,但地下径流是喀斯特坡面主要的养分流失方式。研究结果可为喀斯特坡耕地养分流失的机理揭示及源头控制提供基本参数和科学依据。     

大型丛生竹水土保持效益试验初探

通过对新平县退耕还林地上种植的大型丛生竹林的内外土壤理化性质、降雨、地表径流等进行对比实验定性观测和定量测定和对大型丛生竹水土保持效能作了初步研究,实验结果表明,大型丛生竹具有很好的经济效益、社会效益及明显水土保持效益,这有利于在退耕还林工作中对大型丛生竹的推广应用。     

不同配置模式毛竹林水土流失特征

选取安吉县毛竹纯林、毛竹—杨桐混交林、毛竹—杨桐—萱草混交林作为研究对象,对大气降雨和3种林分中的地表径流量、土壤流失量、养分流失量(总氮和总磷)进行了研究。结果表明:(1)安吉县6—10月份降雨量呈明显波动趋势,降雨量为6.0~106.0mm。根据降雨强度划分等级安吉县25场降雨划分为小雨、中雨、大雨和暴雨。(2)安吉县暴雨对应的径流系数相对较高,其次为大雨。3种林分中毛竹纯林径流系数最大,毛竹—杨桐—萱草混交林最小。(3)3种林分径流系数、土壤流失量和养分流失量变化趋势基本一致,均呈明显波动趋势。6月和8月径流系数、土壤流失量和养分流失量相对较大。(4)降雨量与地表径流回归方程和地表径流与土壤流失量回归方程均为线性回归方程,说明降雨量与地表径流、地表径流与土壤流失量均呈线性关系。     

红黏土侵蚀劣地集水区30年植被恢复中的水沙特征

为探究红黏土侵蚀劣地植被恢s复的水土保持效益,在自然降雨条件下,对红黏土区裸地对照及植被恢复的2个自然集水区进行长期降雨径流泥沙监测,得到30年的产流产沙数据.结果表明:1)植被恢复第6年裸地对照和恢复林地的产流差距显著,8年后恢复林地基本不再产沙.年内产流产沙集中在雨季4-6月,植被的减流和减沙效益分别超过40％和90％.在次降雨尺度上,植被能够显著降低径流泥沙曲线斜率,在降雨量相同的条件下减小地表产流产沙量.2)降雨过程产流产沙与降雨强度I60变化趋势一致,呈多峰型,总体上恢复区延缓产流1h以上,产流峰值减小67％ ～ 83％,中雨条件下植被延缓径流和降低产流峰值的效益最好.3)恢复林地径流中全N、全P、全K流失量分别减少54.62％、57.53％、56.46％,次降雨过程中全N和全K流失质量浓度高于全P浓度,且随径流过程波动较大.植被恢复后的红黏土集水区产流产沙及养分流失显著减少,水土流失得到有效控制.