坡耕地不同耕作模式下土壤养分流失特征研究

为了确定辽宁省坡耕地在不同耕作模式下土壤养分流失的特征,采用6°坡耕地,选取大豆作为种植作物,在天然降雨条件下,采用顺垄、横垄、免耕、免耕秸秆覆盖等耕作模式进行组合试验,观测分析降雨后氮、磷养分流失的变化特征,并通过回归分析方法说明了降雨对各土壤养分流失浓度的影响.结果表明:传统耕作顺垄+平翻模式下,氮、磷流失浓度最高,总氮为24.2mg·L-1,总磷为2.013mg·L-1;免耕和免耕秸秆覆盖在顺垄布置下与传统平翻耕作相比,分别减少总氮流失30％和32％,减少总磷流失18％和30％;与顺垄耕作组合模式相比,横垄耕作组合有效地减少径流中的各种养分流失浓度,减少总氮流失35％,减少总磷流失35.4％;硝态氮在横垄+平翻模式下流失量最低,为3.0mg·L-1,铵态氮在横垄+免耕秸秆覆盖模式下流失量最低,为6.8mg·L-1;径流中磷素浓度在0.1～0.6mg·L-1,水体富营养化现象严重;回归方程结果表明,天然降雨对径流中各养分的流失浓度影响显著.     

不同施肥与耕作对紫色土坡耕地土壤侵蚀及氮素流失的影响

【目的】研究重庆紫色土坡耕地“冬小麦-夏玉米”种植模式在不同施肥制度和耕作模式下由降雨而引发的水土流失特征及氮素流失规律,可为该区农业生产及生态环境保护提供科学依据。【方法】设置4种施肥制度（顺坡耕作对照、顺坡耕作农家肥和化肥配合施用、顺坡耕作单施化肥、顺坡耕作单施化肥增量）和2种耕作模式（顺坡耕作单施化肥、横坡垄作单施化肥）,采用野外径流小区长期（2008—2012）定位监测,研究施肥与耕作对坡面土壤侵蚀及氮素流失的影响。【结果】不同施肥制度和不同耕作模式间产流量、产沙量、氮素流失量差异均显著,不施肥处理产流量、产沙量及氮素流失量均最大,施肥、横坡垄作均能有效降低坡面产流产沙及氮素流失量。与相同施肥水平的顺坡耕作相比,横坡耕作分别减少产流量、产沙量、全氮流失量25.9%、20.5%和33.4%,与相同耕作方式的对照相比,农家肥和化肥配合施用可分别减少产流量、产沙量和全氮流失量35.7%、40.5%和41.2%。紫色土区年降雨量与年产流产沙量均呈幂函数关系（y=ax^b,a＞0,b＞0）,氮素流失量与径流量呈线性关系（y=ax+b,a>0）,但与降雨量相关性不显著,旱坡地氮素流失以总可消化养分（total digestible nutrients,TDN）为主,占全氮的62.1%。农家肥和化肥配合施用可以降低总可消化养分（TDN）和铵态氮（NH₄⁺-N）占全氮的比例。【结论】紫色土区不宜采取顺坡耕作和不施用任何肥料的土地管理方式。农家肥和化肥配合施用、横坡垄作是防治重庆紫色坡面水土流失及径流氮素流失的有效途径,径流中氮素流失以总可消化养分为主。     

不同耕作方式对紫色土侵蚀及磷素流失的影响

【目的】研究川中丘陵区紫色土零散坡耕地在玉米成熟期由降雨引发的水土流失及磷素流失特征,为该区坡耕地养分流失预测评价、防治以及协调区域土地管理,改善生态环境提供理论依据。【方法】采用人工模拟降雨和微小区试验相结合的方法,在玉米成熟期,对平作、顺坡垄作及横坡垄作3种耕作方式的地块进行人工降雨,降雨强度为1.7 mm•min-1,历时40 min。研究人工降雨对地表侵蚀、壤中流量及其磷素流失的影响。【结果】顺坡垄作地表侵蚀量及磷素流失量均最大,其壤中流及磷素流失最小;横坡垄作地表侵蚀量及磷素流失量最小,而壤中流损失较大。不同耕作方式下壤中流总量虽然较地表径流少,但是其磷素含量却很高,总磷浓度均达到了0.2 mg•L-1,约为地表径流的1.3倍。【结论】紫色土零散坡耕地不易采用顺坡垄作,横坡垄作能很好的控制土壤侵蚀,但在日常耕作管理中需注意对垄的修复保护。在整个侵蚀过程中3种耕作方式的径流损失及磷素流失均以地表损失为主,径流中磷素以可溶性磷流失为主。     

红壤坡面产流产沙与养分流失特征研究

在自然降雨条件下,研究了有、无植被覆盖径流小区红壤坡面周年内产流、产沙及养分流失特征.结果表明径流小区产流、产沙量的高峰期与降雨量的高峰期相一致.降雨侵蚀力与降雨量季节分布的不均匀性是由于不同时期的降雨特征和降雨侵蚀力构成因素决定.坡面流失泥沙悬移质养分浓度均高于推移质中的养分浓度.顺坡种植油菜-花生处理,坡面流失泥沙钾、磷养分浓度高于休闲裸坡处理.红壤坡面养分以泥沙结合态流失为主,但磷、钾以水溶态流失也是一个重要的养分流失途径.流失泥沙悬移质和推移质都有明显的养分富集现象,坡面有、无植被覆盖会使流失泥沙养分富集率发生变化.     

红壤坡面产流产沙与养分流失特征研究

在自然降雨条件下，研究了有、无植被覆盖径流小区红壤坡面周年内产流、产沙及养分流失特征。结果表明：径流小区产流、产沙量的高峰期与降雨量的高峰期相一致。降雨侵蚀力与降雨量季节分布的不均匀性是由于不同时期的降雨特征和降雨侵蚀力构成因素决定。坡面流失泥沙悬移质养分浓度均高于推移质中的养分浓度。顺坡种植油菜—花生处理，坡面流失泥沙钾、磷养分浓度高于休闲裸坡处理。红壤坡面养分以泥沙结合态流失为主，但磷、钾以水溶态流失也是一个重要的养分流失途径。流失泥沙悬移质和推移质都有明显的养分富集现象，坡面有、无植被覆盖会使流失泥沙养分富集率发生变化。     

不同降雨条件下紫色土横垄坡面地表微地形变化特征

【目的】地表微地形是影响坡面侵蚀过程的重要因素之一。它影响着地表填洼量、渗透速率、地表径流等过程,同时这些过程也会对微地形变化产生影响。论文探讨了不同降雨条件下地表微地形动态变化特征,为深入理解坡面水蚀机理,以及坡耕地水土流失的有效防治与耕作措施的合理布设提供科学依据。【方法】以川中丘陵区横坡垄作坡面为研究对象,以直线坡面为对照,通过室内人工模拟降雨方法,结合GIS技术,从地表糙度的角度,分析递增和递减降雨条件下,紫色土坡面地表微地形的变化特征。【结果】不同降雨条件下横垄坡面高程值变化范围最高可达-180—80 mm,主要集中在-20—20 mm,地表高程减小区域所占比例相对较大。直线坡面高程变化量在-10—10 mm,主要集中-5—5 mm。不同措施在递增降雨系列下的土壤侵蚀面积均大于递减降雨系列;不同降雨条件下横垄坡面地表糙度值介于57.47—65.32 mm,且不同坡位地表糙度值均呈现出上坡下坡中坡。直线坡面地表糙度值在5.71—6.28 mm内变动,不同坡位受随机糙度的影响具有明显的空间变异性;横垄坡面不同降雨条件下微坡度栅格数随坡度的增加呈现出先减小后增加再减小的变化趋势,坡度主要集中于0°—5°和30°—35°。对于直线坡面,栅格统计数随坡度的增加呈现出逐渐减小的变化趋势,微坡度主要集中在0°—10°。不同降雨条件下横垄坡面微坡向栅格数主要分布在北坡和南坡,且其余坡向分布较为均匀。直线坡面在不同降雨条件下微坡向分布差异较大。【结论】水蚀过程中,地表高程值变化、地表糙度体现了微地形垂直方向上的变化,地形因子体现了微地形的空间分布,将其结合起来可较好的反映横垄坡面微地形变化特征。递增型降雨雨型与紫色土区夏季主要侵蚀雨型特点相似,更易造成的土壤侵蚀的发生,是研究区坡耕地土壤侵蚀防控的主要雨型。该研究结果可以为地表微地形量化、揭示坡耕地土壤侵蚀效应本质提供新思路。     

不同耕作方式和雨强对紫色土养分流失的影响

 【目的】揭示紫色土地区坡耕地常用农耕措施在不同雨强条件下对土壤养分流失途径及流失量的影响规律，为紫色土坡耕地培肥及养分流失治理提供理论依据。【方法】本研究采用两因素、三水平、三重复随机区组试验，利用人工降雨装置模拟3种不同强度的降雨，采用模拟径流小区观测地表径流量、壤中流量、泥沙侵蚀量及取样分析养分流失量。【结果】在耕作方式相同时，雨强越大，地表径流量越大，地下径流量减少，总径流量增加，不利于土壤保蓄雨水和含水量的提高。在相同雨强条件下，平作的地表径流量最大，土壤侵蚀也最剧烈。横坡垄作在中小雨强条件下控制地表径流和侵蚀的效果非常明显，但在大雨强条件下，控制径流和泥沙的效果减弱; 横坡垄作有增加地下径流和氮流失量的趋势。在本试验条件下，约1%的化肥氮（速效氮）被雨水淋洗出土体并排放到环境中；而速效磷的流失量只占化肥磷的万分之三至万分之十，流失量很小。【结论】紫色土坡耕地磷素流失的载体是泥沙，流失量更易受雨强的影响，要控制磷的流失，首先应防止土壤侵蚀；横坡垄作能够有效控制土壤侵蚀，因此，也能较好控制磷流失。紫色土坡耕地氮流失载体在雨强较小时是径流，径流中又以地下径流为主，要控制氮流失，首先必须控制地下径流；传统的横坡垄作会加大地下径流量，也就加大了氮的流失。全面控制紫色土的氮、磷损失，必须采用控蚀耕作、增厚土层、提升土壤有机质等综合措施。     

黄土丘陵区丰水年产流产沙特征分析

设置标准径流小区进行长期定位监测,探讨天然降雨条件下,流域内不同土地利用方式对坡面产流产沙的影响,以期为该流域土地利用规划、水土流失综合治理、生态环境改善提供理论依据。基于汾河上游阳坡小流域内2种坡度、6种不同土地利用方式的8个径流小区,开展自然降雨观测、径流泥沙观测。结果表明：（1）试验期降雨超过多年同期平均雨量,属于丰水年;且年内雨量分布较多年平均差异较大;（2）不同土地利用方式条件下,坡面产流量差异明显,坡面为15°时,各径流小区的产流量大小顺序为裸坡地>坡耕地>草地;而18°各径流小区的产流量大小为裸坡地>草地>油松林地>灌木林地（黄刺玫）;（3）土地利用方式不同,坡面产沙量差异明显。15°径流小区坡面产沙量裸坡地>胡麻>土豆>草地;相比之下,18°径流小区产沙量以灌木林地和油松林地最少,均为0.30 t/hm²;裸坡地产沙量最多,是林地的92.08倍;林草地减流减沙效果明显。研究结果可为该流域的生态重建,土地利用以及汾河上游其他小流域的土地利用规划,从而减少水土流失提供借鉴。     

模拟降雨下重庆喀斯特槽谷区径流氮磷元素流失特征

为揭示降雨强度和岩层倾向对喀斯特槽谷区耕层土壤氮磷流失的影响,利用人工降雨装置和可变坡钢槽进行模拟试验,设计坡面坡度为25°,岩石裸露率为15%,岩层倾角为30°,地下孔裂隙度为3%,降雨强度分别为30、60和90mm/h,模拟降雨持续时间为1h。结果表明:1)产流量随着降雨强度的增大而增大,地表产流量表现为裸坡顺层坡逆层坡;地下产流量表现为逆层坡顺层坡裸坡。2)在30mm/h降雨强度条件下径流全氮浓度最高;在60mm/h降雨强度条件下铵态氮浓度和硝态氮浓度最高;磷浓度随着降雨强度的增大而降低;逆层坡的径流氮磷浓度最高。3)氮磷流失量随降雨强度增大而增大,且地下流失量高于地上流失量;不同岩层倾向条件下,氮磷流失量地上表现为裸坡顺层坡逆层坡,地下表现为逆层坡顺层坡裸坡;氮在逆层坡的流失量最多,磷在顺层坡的流失量最多。本研究可为在喀斯特槽谷区布设保水保土措施以及改善土壤质量上针对不同岩层倾向坡方案提供依据。     

碎石含量影响下紫色土坡面径流流速变化过程及土壤侵蚀的阶段性

在室内人工模拟降雨条件下,对6种不同碎石含量(0,5%,10%,20%,30%,40%)的土壤侵蚀产流产沙的过程进行模拟研究。结果表明:碎石含量对径流流速的影响不显著,随着碎石含量的增加,平均径流流速呈减小的趋势。碎石含量对坡面侵蚀径流含沙率影响显著(F=30.076,P0.05),随着碎石含量的增加,径流含沙率呈降低的趋势。累积产沙量与降雨历时具有对数相关关系,碎石含量为5%时相关性最大,碎石含量越大累积产沙量递增速率越小。土壤中碎石混合通过改变土壤的物质组成和结构,增强土壤的抗蚀性和抗冲性,随着碎石含量的增加,土壤流失量逐渐减少,土壤侵蚀速率显著降低。     

黄土区土壤结皮和垄高对坡面产流产沙的影响

通过室内人工模拟降雨方法,研究不同坡面处理(有结皮、无结皮)和垄高(7、10和13 cm)产流产沙情况,为黄土区等高耕作水土流失治理提供理论依据。结果表明,同一垄高下,土壤结皮使坡面初始产流时间提前,径流强度增大,径流总量增加;同一坡面处理下,随垄高增加,坡面径流总量和泥沙总量减少。垄高通过蓄积雨水能力影响土壤结皮对坡面泥沙总量作用。垄高7 cm时,蓄积雨水能力较小,坡面径流量较大,土壤结皮增大坡面产沙量,相比无结皮坡面增加38.70%;垄高为10 cm和13 cm时,蓄积雨水能力较强,坡面径流量较小,土壤结皮减少坡面产沙量,相比无结皮坡面分别减少21.10%和65.70%。坡面土壤侵蚀过程中,土壤结皮首先抑制坡面产沙,但随着降雨历时增加,土壤结皮促进坡面产沙。因此,在黄土区等高耕作中,应合理设置垄高,抑制结皮,以降低土壤侵蚀程度。     

天然降雨条件下坡面侵蚀动力学特性研究

采用天然降雨径流小区试验的方法,通过观测天然降雨条件下坡面径流流速,对坡面侵蚀发生过程中的径流水动力学特性进行了研究.结果表明:植被覆盖的坡面和裸坡的径流水力学参数流速、雷诺数、弗汝德数均随降雨强度的增大而增大;阻力系数则随降雨强度的增大而减小.有植被覆盖的坡面流的雷诺数与弗汝德数则随雨强的变化相对平稳.     

铁岭东部山区径流小区不同坡度土壤养分流失的影响研究

为研究天然降雨条件下铁岭东部山区不同坡度下水土流失及土壤养分流失的变化规律,根据不同的耕作方式,在野外标准径流小区进行试验,以期对其它地区不同坡度土壤养分流失影响有借鉴作用。     

分析研究不同降水强度对树台地区土壤流失的影响

本文主要对不同降水强度对树台地区土壤流失的影响进行简要的分析与总结,基于对海原县树台水土保持试验站的坡面径流观测场以及树台区域自动站、树台水土保持试验站气象观测员,展开在不同降水强度对同一下垫面径流观测小区造成土壤流失量的对比分析,并对同一降雨强度的条件下,不同下垫面径流观测小区造成土壤流失量的对比分析。     

铁岭东部山区径流小区不同坡度土壤养分流失的影响研究

为研究天然降雨条件下铁岭东部山区不同坡度下水土流失及土壤养分流失的变化规律,根据不同的耕作方式,在野外标准径流小区进行试验,以期对其它地区不同坡度土壤养分流失影响有借鉴作用。     

横坡垄作防止水土流失试验的研究

[目的]为了研究横坡垄作防止水土流失的效果。[方法]通过在旱坡地上做平作,横坡、顺坡垄作种植玉米的对比试验,对横坡垄作防止水土流失的效果进行了研究。[结果]横坡垄作的玉米增产效果最好,分别比平作和顺坡垄作增产83.4%和29.8%;水土流失量最少,每亩水分和泥沙流失量比平作分别减少16%和64.2%,比顺坡垄作分别减少50.9%和87.9%;土壤养分的流失量最低,有机质和土壤全磷流失量分别比平作降低86.4%和81.4%,比顺坡垄作降低49.5%和88.2%。横坡垄作能拦截土壤,减少地表径流,保持土壤养分,保护耕地,促进持续生产,而顺坡垄作加剧了土壤侵蚀。[结论]通过改变地表微形态,横坡起垄种植玉米是拦蓄土壤水肥,提高土壤肥力和玉米产量的有效措施。     

上方汇水对黄土坡面侵蚀方式演变及侵蚀产沙的影响

【目的】定量评价坡面上方汇水对坡下方土壤侵蚀方式演变及侵蚀产沙的影响。【方法】利用由位于坡面上部的供水装置和位于坡面下部的试验土槽组成的试验系统,通过人工模拟降雨试验,分析不同降雨强度和坡度条件下,上方汇水对黄土坡面片蚀-细沟侵蚀-切沟侵蚀方式演变过程及侵蚀产沙量的影响。【结果】当坡面接受上方汇水后,各侵蚀方式演变速度明显加快,侵蚀产沙量迅速增大,且坡面侵蚀产沙增加幅度随上方汇水流量的增加而增大;在坡度和降雨强度相同条件下,坡面侵蚀产沙量和上方汇水引起的坡下方的净侵蚀产沙量,均随坡面上方汇水流量的增加而显著增大;受降雨强度、坡度和坡面侵蚀发育不同阶段的影响,坡面汇水引起的净侵蚀产沙量占总侵蚀产沙量的15.36%~78.15%。不同降雨强度和坡度条件下,坡面侵蚀产沙量与上方汇水流量呈幂函数关系。【结论】坡面上方汇水强度对坡面侵蚀方式演变和产沙过程具有重要影响,若能有效控制坡面上方汇水,将可有效减少坡面侵蚀产沙量,抑制沟蚀的发生和发展。     

径流功率理论在黄土坡面侵蚀产沙计算中的应用

介绍了径流侵蚀产沙功率理论的基本原理,并应用这一理论对放水冲刷试验中不同坡度和流量条件下的侵蚀产沙特征进行了分析和比较。结果表明,当坡度为3~°27°时,单位径流的侵蚀功率随坡度的增加而增大;当坡度增加到27°时,单位径流功率达到最大值,而后随着坡度的继续增加,单位径流功率有所减少。实测数据和据单位径流侵蚀功率理论计算的坡面单宽径流侵蚀产沙量表现出了相似的变化规律,两者都随坡度的增加呈抛物线变化,坡面单宽径流侵蚀产沙量的最大值都出现在21°左右,且二者之间具有良好的线性关系。说明径流功率理论可以较好地应用于坡面单宽径流侵蚀产沙量的计算。     

紫色土旱坡地土壤水分时空分布特征

以三峡库区紫色土旱坡地径流小区为研究对象,分析了春季农田土壤水分时空分布特征及坡位对土壤水分动态变化的影响,结果表明:观测期间属干旱年份,3个小区土壤水分都表现出近似双"S"型曲线的变化趋势,土壤水分的时间变异性与同期降水量存在一定的相关性,但雨量及雨强的增大易形成坡面不饱和径流,不利于降水向坡地土壤水分的转化,以0～40cm土壤平均贮水量以横坡耕作小区最大,其保水能力和蓄水能力优于顺坡耕作;对照地小区和横坡耕作小区随土壤深度增加其含水量变化程度越小,顺坡耕作小区则呈相反的变化趋势;小区不同土深土壤平均含水量都呈现上坡＜中坡＜下坡的变化规律,以顺坡耕作小区的增幅最大.     

紫色土旱坡地土壤水分时空分布特征

以三峡库区紫色土旱坡地径流小区为研究对象,分析了春季农田土壤水分时空分布特征及坡位对土壤水分动态变化的影响,结果表明:观测期间属干旱年份,3个小区土壤水分都表现出近似双"S"型曲线的变化趋势,土壤水分的时间变异性与同期降水量存在一定的相关性,但雨量及雨强的增大易形成坡面不饱和径流,不利于降水向坡地土壤水分的转化,以0~40 cm土壤平均贮水量以横坡耕作小区最大,其保水能力和蓄水能力优于顺坡耕作;对照地小区和横坡耕作小区随土壤深度增加其含水量变化程度越小,顺坡耕作小区则呈相反的变化趋势;小区不同土深土壤平均含水量都呈现上坡<中坡<下坡的变化规律,以顺坡耕作小区的增幅最大。