黄土丘陵沟壑区沟道土地整治对径流-泥沙-氮素排放影响的模拟研究

针对黄土丘陵沟壑区沟道土地整治工程对水资源和水环境的影响难以评价的突出问题和现实需要,通过不同雨强和不同沟道土地整治比例的模拟降雨试验,研究了沟道土地整治工程对地表和地下径流过程的影响,分析了地表和地下径流氮素排放对沟道土地整治工程的响应,探讨了沟道土地整治工程对降水分配和氮素排放的作用机制。结果表明:沟道土地整治能调节降水分配、拦截地表径流、促进降水向地下径流转化,降水分配的调节程度随沟道土地整治比例的增加而增加;与无整治工况相比,在不同的降水强度下,30%和60%的沟道整治平均将降水的地表径流、土壤持留和地下径流比例从62∶21∶17分别调整为45∶22∶33和27∶23∶50。沟道土地整治减少地表径流中泥沙、硝态氮和铵态氮的输出,却有增加地下径流中硝态氮输出的风险;60%的沟道土地整治分别降低地表径流泥沙输出69%~82%、铵态氮输出63%~74%、硝态氮输出31%~48%,增加地下径流中硝态氮输出160%~337%,对地下径流铵态氮输出无影响。     

缙云山两种植被类型对坡面产流的影响

该文以重庆市缙云山的两个不同植被类型常绿阔叶林 (四川大头茶 )和楠竹林小区为研究对象 ,对小区中典型降雨后的地表径流、地下径流的实测资料进行对比分析 .结果发现在相同降雨条件下 ,楠竹林的地表径流量与地下径流量明显要比常绿阔叶林的大 ,楠竹林地表径流和地下径流出现的时间也比常绿阔叶林早 ;两种植被的地表径流与地下径流过程具有一定的相似性 ,地下径流量都比地表径流量大 .     

不同配置乡村植被缓冲带阻控径流污染特征研究

植被缓冲带是河湖的重要生态空间屏障,对于减缓人类活动对河湖的直接干扰、阻隔农业面源污染等具有重要意义。为系统研究不同类型缓冲带对农田氮磷等污染物的拦截功效,本研究在定远张山设计8个缓冲带小区,结合自然降雨方式,持续两年观测不同缓冲带对地表径流及其主要污染物（TN、TP、COD）的削减效果。结果表明：林地和3°、8°横垄耕地缓冲带对径流的拦截效率较高,减流率分别达到了62.4%、52.0%和60.6%,径流量随雨强增大先升高后下降。与8°坡耕地缓冲带相比,降坡（3°）处理竖垄、横垄缓冲带泥沙流失量分别降低53.3%、50.9%。降雨产流的养分流失以氮素和有机质为主,林地缓冲带对径流NH4+-N的拦截率平均高达95.2%,此外降坡和横垄耕作措施也能有效减少径流冲刷的氮素流失。不同处理缓冲带对径流TP均有较好的拦蓄效果。3°、8°横垄耕地缓冲带CODMn流失量较低,拦截率达到53.0%、58.6%。林地缓冲带中高覆盖度的植被和发达的根系能够有效减缓降雨对地表的冲刷,减少径流和养分流失。在南方丘陵山地的乡村地区实施横坡垄作是拦蓄径流、降低面源污染风险的有效措施。     

横坡耕作径流溶解态氮磷流失特征及其富营养化风险——以鲁中南山地丘陵区为例

以鲁中南山地丘陵区的坡耕地为例,在模拟降雨条件下分析了横坡耕作地表径流溶解态硝态氮(DNN)、铵态氮(DHN)和磷(DIP)的流失特征,并通过溶解态无机氮DIN(DNN+DHN)/DIP、DNN/DIP和DHN/DIP等3种氮磷比衡量其径流的富营养化风险.结果表明,在研究区典型的暴雨强度下(70mm·h-1),横坡耕作产流所需降雨量在8.07mm左右,产流后径流率在径流初期(0-5min)迅速增加,并在末期(14min后)趋于稳定,而径流泥沙浓度在降雨过程的变化表现出单峰型特征;溶解态氮、磷浓度在径流过程中逐渐降低,其中,径流末期DNN、DHN和DIN的平均浓度较初期分别下降12.1%、23.5%和12.6%.DIP浓度的下降幅度明显大于溶解态氮,为32.5%;溶解态氮、磷浓度与径流率以及原表土速效养分含量在径流初期的相关程度较高,之后则逐渐降低,与泥沙浓度的相关系数在降雨过程中则呈高-低-高变化;各溶解态氮的流失率在径流过程中呈增加趋势,而DIP流失率在径流过程中的变化不显著;溶解态氮、磷流失率与径流率存在升幂函数关系,但相关性随径流时间延长逐渐减弱.N/P率分析表明,横坡耕作径流的富营养化风险较低,但风险水平在径流过程中呈逐渐增加趋势.控制径流末期DNN的径流流失,可减轻横坡耕作径流对于受纳水体富营养化过程的影响.     

自然水塘湿地系统对农业非点源氮的净化截留效应研究

在入湖小流域中,水塘湿地系统对氮污染物具有一定的截留和净化作用,使得农业非点源氮产生量与入湖量存在着一定的差异。为确定自然湿地系统对农业非点源氮负荷的降低程度,从而有效控制入湖非点源氮量,选择太湖流域宜兴境内的自然水塘湿地系统,于2004年7月7日至14日、2005年1月14日至20日和2005年3月8日至14日开展了降雨径流进入水塘中农业非点源氮的截留效应研究,分析了塘中总氮的衰减规律。结果表明,自然水塘湿地系统在各试验期对非点源氮均具有显著的截留和净化效应,3个试验期持留时间内TN的净化效率分别为70.4%、14.5%和36.3%,氮截留量分别为0.903、0.987和0.660g·m-2。说明水塘湿地系统能显著降低入湖小流域农业非点源氮进入地表水体中的氮源负荷,为入湖流域中氮营养元素的输移规律和通量研究提供了技术支持。     

长三角地区杉木林降雨再分配特征

对长三角地区丰水季杉木Cunninghamia lanceolata林大气降雨量、穿透雨量以及树干径流量进行了定位观测,利用水量平衡方程计算得出林冠截留量。通过相关性分析筛选出影响降雨再分配的主要因子为降雨量和降雨强度,分别分析了降雨量与穿透雨、树干径流、林冠截留之间的关系,以及降雨强度与三者之间的关系。结果显示:2012年4月至9月长三角地区杉木林外降雨累计470.7 mm,研究区以小雨量、低强度的降雨事件为主,杉木林内累计穿透雨量344.1 mm,占降雨量的73.1%,树干径流总量10.3 mm,占降雨量的2.2%,林冠截留量达到116.3mm,占降雨量的24.7%。建立了降雨量、降雨强度与杉木林穿透雨量、树干径流量、林冠截留量之间的回归模型,利用拟合出的方程,可得出杉木林形成穿透雨的最小雨量为0.9 mm,形成树干径流的最小雨量为4.1 mm。     

森林植被冠层对降雨侵蚀力的减缓效应

通过气象观测站与标准径流小区的试验观测,系统分析了赣西北大坑小流域森林植被冠层对降雨侵蚀力的影响。结果表明:(1)不同林分林冠截留率不同,其中杉木林平均截留率为25.82%,马尾松林为19.63%,檵木为21.13%;(2)不同林分减缓降雨侵蚀力的作用是不同的,其中马尾松林>杉木林;(3)灌木林在减弱降雨侵蚀力作用中具有特殊重要的作用,本研究中檵木林使降雨侵蚀力下降21.96%,远远大于乔木林。     

雨强和地下孔（裂）隙度对喀斯特坡耕地养分流失的影响

【目的】研究不同降雨强度和地下孔（裂）隙下,喀斯特区坡耕地表和地下土壤养分流失途径及流失规律,为喀斯特坡耕地土壤养分流失控制和农业面源污染防治提供理论依据。【方法】以喀斯特区坡度为15°的坡耕地为研究对象,通过模拟其地表形态和地下孔（裂）隙特征,设置不同雨强（30、50、70、90 mm·h^-1）和地下孔（裂）隙度（1%、3%、5%）交叉试验共36场降雨,探索喀斯特坡耕地地表和地下养分流失特征。【结果】（1）雨强对喀斯特区坡耕地产流产沙影响显著（P<0.05）,地表、地下产流产沙量随雨强增大而增加,其产流产沙从地下过渡到地上的临界雨强可能在30—50 mm·h^-1;随地下孔（裂）隙度增大,地下产流产沙量增加,地表呈相反的规律。（2）喀斯特坡耕地径流养分主要通过地表流失,小雨强下通过地下孔（裂）隙流失;径流中全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）流失量和流失模数均随雨强增大而上升,雨强对各径流养分流失浓度影响不明显。地表养分流失量和流失模数随地下孔（裂）隙度增加而下降,地下反之。地下孔（裂）隙度的增加使地下径流养分流失占比逐渐增加。（3）养分会通过附着于泥沙流失,其中以地表泥沙流失为主。地表、地下各泥沙养分平均流失浓度、流失量和流失模数均随降雨强度增大而增加,其中TK流失平均浓度和流失量在不同雨强下显著高于TN和TP。同雨强下,地表泥沙各养分平均流失浓度、流失量和流失模数随孔（裂）隙度增加呈减小趋势,地下反之,但流失量从地表为主到地表与地下二者并重。（4）相关性分析表明,降雨强度与径流和泥沙流失量均呈现显著正相关关系,雨强对各养分径流的影响高于泥沙,地表径流受雨强影响最大。地下孔（裂）隙度对泥沙养分流失量的影响高于径流,而泥沙养分中地下泥沙养分流失量受其影响较大。【结论】喀斯特坡耕地养分主要通过地表流失,但地下孔（裂）隙对养分流失的影响不容忽视。在坡耕地养分流失防治上,地表通过增加植被覆盖度和添加枯落物等方式减缓坡耕地产流产沙量,地下通过植被根系固定土壤,防止养分通过孔（裂）隙向地下渗漏进而达到减少坡耕地土壤养分流失。     

太湖乔木林河岸植被缓冲带截留氮素效率

为研究河岸植被缓冲带对氮素的截留效率,以太湖流域平缓坡地上人工林河岸缓冲带作为研究对象,分析了不同河岸缓冲带宽度（5,15,30,40 m）,不同植物类型（‘南林95’杨Populus×euramericana ‘Nanlin 95’林、中山杉Taxodium hybrid ‘Zhongshanshan’林、南林杨95-中山杉混交林）对不同深度径流水及土壤中氮素的截留效果。结果表明:15 m宽的河岸缓冲带即能很好地截留各形态氮素,40 m缓冲带对径流水中硝态氮、铵态氮、总氮的截留率分别达68.8%,68.7%和66.0%;同一宽度条件下,缓冲带对40 cm深径流水中铵态氮、总氮的截留率较高,分别达71.4%和69.1%,对20 cm深径流水中硝态氮截留率较高,达70.6%;森林土壤对铵态氮和硝态氮的截留主要在中层土壤,对总氮截留主要在表层土壤;杨树林缓冲带对径流水中铵态氮和硝态氮的截留率较高（P < 0.05）,达77.4%和66.3%;杨树-中山杉混交林缓冲带对总氮的截留率较高（P < 0.05）,达73.0%;植物叶片（r=-0.53）全氮和土壤总氮（r=-0.59）均与径流水中总氮呈负相关关系。     

"罗望子+木豆"乔灌复合模式林水土保持功能的叠加效应初探

以降水等级为主要影响因子,研究了罗望子(Tamarindus indica) 木豆(Cajanus cajan)乔灌复合模式林对降雨的截留、贮存所产生的水保效应。结果表明:罗望子人工林冠层和复合木豆人工灌木林林冠层年截留降雨量分别为97.99和145.4 mm,分别占全年降雨量水的17.48%和25.86%;罗望子人工林的树干茎流率占大气降水的2.37%;复合模式林枯枝落叶的蓄积量为7.08 t/hm2,对降水的平均截留率为12.47%,其最大持水量相当于1.8 mm的降水;模式林表层土壤(0~40 cm)滞留水分能力相当于2.7mm降雨,贮存土壤水分能力可达1553.2 t/hm2,产生径流的最小降雨量为35.4 mm,其侵蚀模数和径流模数比对照减少98.52%和93.21%,体现出了良好的水土保持和水源涵养效应。     

坡耕地不同物种植物篱对面源污染物的拦截效率及影响因素

在红枫湖上游15°的坡耕地上设置30个植物篱径流小区,小区水平投影面积100 m2,顺坡长20 m,横坡宽5 m。在小区内横坡等距种植三带植物篱,植物篱带呈双行"品"字型种植模式,带长5 m,带宽0.15 m。通过监测该年度天然降雨下每个径流小区产生的地表径流、泥沙和养分情况,探讨了在相同种植模式下9种不同物种植物篱对坡耕地面源污染物的拦截效率及其影响因素。结果表明:灰毛豆植物篱截流效应最佳,相对径流拦截率为91.75%;紫花苜蓿植物篱减沙效应最佳,相对泥沙拦截率为69.25%。灰毛豆植物篱能更有效地抑制湖泊水体氮、磷元素的富集进程,其中,对坡耕地氮相对拦截量为283.03 g·hm-2,相对拦截率为70.08%;对坡耕地磷相对拦截量为185.92 g·hm-2,相对拦截率为80.21%。胡枝子植物篱能更有效地抑制湖泊水体钾元素的富集进程,对坡耕地钾相对拦截量为135.11 g·hm-2,相对拦截率为86.08%;灰毛豆次之,对坡耕地钾相对拦截量为125.13 g·hm-2,相对拦截率为79.72%。     

江西大岗山不同密度杉木林林冠截留特征研究

[目的]研究不同密度杉木林林冠截留特征.[方法]选取江西大岗山生态系统定位研究站不同密度杉木林作为研究对象,分析了不同密度杉木林林冠截留量与降雨量、降雨强度、降雨历时之间的关系,比较不同密度人工杉木林的截留特征.[结果]观测期间,试验区总降雨量为501.4mm,6个密度人工杉木林林冠截留量在55.8 ～153.6mm,截留率在11.1％～30.6％,其中N1750林分截留率最大,N2700林分截留率最小,二者截留量相差97.8 mm.1993年营造的3个密度（N970、N1220、N1750）杉木林林冠截留量在117.9 ～153.6 mm范围内,1981年营造的3个密度N2700、N3500、N4700杉木林林冠截留量在55.8 ～78.9 mm范围内.在同一个降雨量和降雨强度下,N970、N1220、N17503个林分平均截留量均大于另外3个林分.[结论]不同林龄截留量是有差异的.林冠截留量与降雨量存在着极紧密的正相关,截留率与降雨量呈负相关.在中雨降雨量相近的情况下,降雨强度对截留的影响非常明显,降雨强度越大,截留量越小;在小雨情况下,反而降雨强度越大,截留量越多.     

玉米植株对降雨再分配过程的影响

 【目的】明确成熟期玉米冠层截留降雨的能力。【方法】以研究区域实际降雨强度为基础,采用人工模拟降雨法对成熟期玉米冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量进行了测定。【结果】冠层截留率平均为7.5%,茎秆流率平均为28.8%,穿透雨率平均为63.7%;冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量与雨强呈极显著线性正相关关系,冠层截留量和茎秆流量与叶面积之间呈极显著正相关直线关系,而穿透雨量与叶面积呈极显著线性负相关关系。【结论】不同雨强条件下,玉米冠层截留效应不尽一致;玉米冠层和茎秆可以引导一部分冠上雨量,减少直接到达地表降雨的数量,从而影响径流;本研究中建立的雨强和叶面积与冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量之间简洁、实用模型,可为农耕地土壤侵蚀防治提供一定参考依据。     

模拟黑麦草植被缓冲带对径流中氮、磷以及悬浮颗粒物的截留效果研究

农业面源污染已成为湖泊和河流的主要污染源之一,河岸植被缓冲带的存在可以对面源污染物进行有效吸收和截留。为阻控径流中农业面源污染物向水体的迁移,以模拟黑麦而麦草植被缓冲带为研究对象,采用模拟径流和降雨试验方法,通过6组模拟试验,分析其对地表径流及渗流中氨氮(NH_4~+-N)、总磷(TP)、溶解态磷(DP)及悬浮颗粒物(SS)的截留、阻控效果。结果表明:黑麦草植被缓冲带对地表径流及土壤不同深度渗流中氮、磷及SS等面源污染物均具有一定的截留效果。模拟径流和降雨条件下,随着渗流取样深度的增加,黑麦草对各形态氮磷污染物的截留效率逐渐增大。模拟降雨条件下,黑麦草植被缓冲带对40cm渗流中NH_4~+-N、TP和DP的截留效率高于模拟径流中污染物的截留效率,其最大值分别为28.0%,12.4%和25.6%。植物根系吸收、土壤的入渗以及土壤吸附等作用是黑麦草植被缓冲带对地表径流和渗流中各形态氮磷及SS的截留、阻控作用机制。     

鄱阳湖区赣北棉田地表径流氮磷流失特征研究

为明确鄱阳湖生态区赣北棉田地表径流氮磷流失特征,探究氮肥减施和部分有机肥替代化肥对氮磷流失的影响,采用田间径流池法,在自然降雨条件下,连续4年进行定位监测。结果表明,试验区域暴雨主要出现在5～7月,该时期为径流发生的高风险期;棉田总氮和总磷年度累积流失量分别为7.59～22.49 kg·hm^-2和0.43～1.61 kg·hm^-2,地表径流以颗粒态氮和可溶性磷为主,硝态氮是无机氮流失的主要成分。地表径流、养分流失时间、流失量与降雨量之间具有显著的相关性;在常规施肥处理下,径流量和氮、磷流失量呈极显著的幂函数相关。与常规施肥相比,减氮20%基础上配施部分（10%）有机肥的施肥措施有利于减少地表径流、降低径流系数、减少氮流失,且对磷的流失和棉花产量无显著影响。     

文峪河上游河岸林土壤氮素截留潜力及其影响因素

以关帝山文峪河上游3种典型河岸林为研究对象,分5个梯度进行外源氮磷输入试验,通过定期土壤取样、试验室化验分析,对不同河岸林外源氮磷加载后土壤氮截留潜力进行分析,结果表明:灌木林对氮的截留量最高;全氮截留量:灌木林阔叶林针叶林,铵态氮的截留量:阔叶林灌木林针叶林;硝态氮的截留量:灌木林针叶林阔叶林,铵态氮的截留量显著大于硝态氮。不同河岸林土壤对氮素的截留率有差异,针叶林的氮素截留率最高,灌木林最低。土壤铵态氮和硝态氮滞留率都与全氮滞留率、外源氮输入量呈极显著正相关;土壤全氮、硝态氮滞留率与土壤含水量呈极显著负相关,土壤全氮、铵态氮、硝态氮的截留率与土壤pH相关性不显著。     

滇池流域农田土壤氮污染负荷影响因素研究

采取模拟试验的方法,研究了在人工降雨和自然降雨条件下,坡度、土壤质地、地表覆盖状况以及施肥方式对坡地农田径流中氮素污染负荷的影响。结果表明:随着坡度的增加,农田土壤径流中氮的浓度和氮的输出量都增加;在人工模拟降雨和自然降雨条件下,土壤径流中氮的浓度变化趋势相同,都随着质地的变粗而减少;和裸地相比,种植小麦能明显减少土壤径流中氮的浓度和输出量,氮的流失量减少范围在11.80~238.46kg/hm2之间;相同施肥量条件下,面施氮肥时土壤径流中氮的浓度和输出量比穴施时明显增加。     

不同降雨量下的毛竹林冠截留、透流及干流动态过程研究

 通过比较毛竹林降雨的林冠截留动态过程发现,当小雨量时,林冠截留曲线与林外降雨曲线吻合;当中、大雨量时,在降雨的中后期林冠截留曲线偏离林外降雨曲线,林冠截留量近乎为零。在林冠截留达到饱和的条件下,会出现截留量是负数情况;透流、干流形成和结束时间都晚于林外降雨,它们的波峰和波谷一般滞后林外降雨,透流雨相对于林外降雨振动频率低,平均振幅也较小,不同降雨量下的动态累计透流率和干流率随时间变化以多项式拟合效果较好     

喀斯特地区土壤漏失过程氮素迁移与流失特征分析

为研究土壤漏失过程氮素径流流失的特征,选择贵州省花江示范区为试验地点,实地调查不同环境下土壤氮元素含量,研究地表径流和地下径流影响下的氮素流失影响机制和分布特征。结果表明:在地表氮元素空间分异上,在生态环境较好的人为干扰减少,土壤全氮和碱解氮的含量显著较高。从洞口到洞穴内部,全氮和碱解氮含量都是一个逐渐减少的过程,与土壤产生淋溶作用有关。另外,微地貌部位对沉积土壤的氮元素含量也会产生影响。     

落叶松人工林土壤水分平衡的研究

采用定位研究的方法，对２５年生落叶松人工林的林冠截留、林木蒸腾、林地蒸发及土壤径流等项目进行了研究和测定。结果表明在生长季内，落叶松人工林对大气降雨的截留损失总量为２２９．５ｍｍ，占同期降雨量的１／３；林木蒸腾是土壤水分输出的主要形式，土壤径流以壤中流和地下径流为主，地表径流很少发生；林地土壤水分的变化量不足５％，土壤水分的输入与输出基本处于平衡状态。