坡耕地降雨径流与土壤侵蚀特征研究

研究人工模拟降雨对坡耕地土壤侵蚀特征的影响,旨为北方土石山区坡改梯建设提供科学依据。以北方土石山区典型砂质壤土为研究对象,采用人工模拟降雨试验的方法,在室内模拟不同坡度(10°、15°、20°和25°)、不同降雨强度(40、90、120和180 mm/h)下的坡面产流和产沙过程,研究不同坡度和降雨强度对坡面土壤侵蚀过程的调控机制。结果表明:(1)坡面开始产流所需的时间不受坡度的影响,随着降雨强度的增大,坡面产流所需的时间明显缩短;(2)在降雨强度一定的条件下,随着坡度的增大,坡面产沙量逐渐增加,本试验坡面最高产沙量的临界坡度约为22°;(3)产流量随坡度变化并非单调的递增或递减趋势,而是随着坡面由缓变陡呈先增加后降低的变化;(4)在降雨量相等的前提下,大降雨强度能够带来较大的单位时间产流量,但并不能保证总产流量也最大;在其他条件一致时,坡面侵蚀随着降雨强度的增大而增加。在降雨强度一定的条件下,坡面产沙量存在临界坡度,不同土质、不同降雨强度下的临界坡度尚需进一步研究。     

麦糠基质草坪水土保持效果研究

室内人工降雨条件下,对麦糠基质草坪的产流、产沙规律进行了试验研究.结果表明:麦糠基质草坪盖度对坡面出流时间影响显著,随着麦糠基质草坪盖度的增加,坡面径流的出流时间延迟,在降雨强度为1.0mm/min,坡度5°条件下,草坪盖度由裸地增大至80%时,出流时间由4.42min变为12.88min;坡面产流量和产沙量随着麦糠草坪盖度的增大而减少,在坡度30°,降雨强度为0.5mm/min、1.0mm/min、1.5mm/min条件下,30%、55%、80%盖度的草坪的产流量与裸地相比,分别减少了30%、40%、70%以上,与裸地相比,产沙量减少均达到90%以上.研究表明,麦糠基质草坪可有效延迟产流时间,减流、减沙作用明显,具有良好的水土保持效果.     

模拟暴雨下红壤坡面产流产沙及养分流失特征研究

试验采用野外人工模拟降雨装置,分析了红壤裸坡面产流产沙及养分流失特征.结果表明,次暴雨过程中坡面产沙强度呈下降趋势,相应的径流含沙量随降雨时间的延长而减小;初始产流时间很大程度上是由降雨强度决定的;累计产沙量与产流量之间的相关关系呈抛物线型;高强度暴雨下的养分流失随降雨时间呈波形变化.     

马铃薯对坡耕地水土流失的影响

作物作为坡耕地最重要的地被物,对坡面水土保持具有重要作用。采用人工模拟降雨方法,以马铃薯为研究对象,在5°,10°,15°这3种坡度下,对马铃薯全生育期(幼苗期、始花期、盛花期和成熟期)坡面的产流产沙进行研究。结果表明,在坡度一定时,随着马铃薯在全生育期冠层覆盖度的增加,坡面开始产流时间推迟,且二者之间有很好的线性关系。马铃薯不同生育期坡面产流率呈现出先急剧增大后缓慢增长,最后趋于稳定的趋势。在相同坡度下,与裸地相比,随着马铃薯在全生育期冠层覆盖度的不断增加,坡面产流率明显减小。马铃薯全生育期产沙过程的波动性均远低于裸地,裸地产沙起点值相对较高,产沙曲线波动也较大。与裸地相比,马铃薯不同生育期坡面产沙曲线具有较小的波动性,产沙起点值均小于裸地。坡面总产流量和产沙量随马铃薯冠层覆盖度的增大呈负指数减小,与裸地相比,5°,10°和15°坡度下,马铃薯在其全生育期分别可减少总产流量的35.43%,33.78%和32.35%;分别减少总产沙量的55.41%,54.14%和50.94%。因此,选择在坡度较缓的位置种植马铃薯对坡耕地蓄水拦沙的效果较好;但由于马铃薯幼苗期土壤抗侵蚀能力较弱,应注意此时的土壤侵蚀防控。     

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。     

降雨对不同坡比边坡产流产沙过程的影响

为了给侵蚀沟植被边坡防护提供理论基础,通过野外径流小区试验,观测次降雨对1:1.5和1:1.2坡比边坡7种植被配置产流产沙的过程特征。结果表明：产流量主要随降雨量变化,大于其受植被影响,产沙量主要集中于前期强降雨,15 mm雨量为阈值,高于15 mm雨量产沙量大幅度增长,植被生长后期产沙极少;不同时间段次降雨减流减沙优势植被配置不同,紫花苜蓿草种前期减流减沙效果好,无芒雀麦和早熟禾草种后期减流减沙效果好;坡度变陡,产流量随植被生长由相近逐渐提高,产沙量只在强降雨下明显升高。在侵蚀沟陡坡防护时紫花苜蓿混播比例要高,提高前期对强降雨的承受能力。     

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。     

阳坡小流域裸坡地产流产沙特征

以汾河上游阳坡小流域裸坡地径流小区为研究对象,进行天然降雨条件下裸露坡地的产流产沙研究。结果表明,阳坡小流域2013年降雨年内分布和年际变化明显异于多年平均;2013年内17次侵蚀性降雨产生的累积径流量与累积降雨量、累积产沙量之间相关性较强,相关系数分别达到0.953 4,0.925 9;同时分析表明,年内少数几次雨强较大的侵蚀性降雨对坡地产流量和产沙量贡献率较大。     

模拟降雨条件下坡度对东北黑土区坡面侵蚀过程的影响

利用野外模拟降雨实验,分析了不同坡度(3°,5°,7°,9°,12°,15°)、不同降雨强度(70,100,120mm/h)条件下,黑土坡地产流和产沙特性随坡度和降雨强度的变化规律。研究结果表明:降雨强度小,产流时间长且坡度对产流时间影响小。降雨强度大,产流时间短且坡度对产流时间的影响明显;在坡度较小的条件下,降雨强度对坡面径流量的影响较小,较大坡度条件下,降雨强度对坡面径流量的影响较大;在同一降雨强度下随坡度的增加,侵蚀产沙率基本呈现增大的趋势;坡度对侵蚀产沙率的影响程度与降雨强度有一定关系;在12°~15°之间存在本试验条件下的临界坡度,超过临界坡度12°后侵蚀产沙率和总产沙量都大幅度下降。     

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。     

晋西黄土区不同植被格局坡面产流产沙特征

  目的   研究不同植被格局对坡面产流产沙特征的影响,为黄土高原水资源匮乏地区坡面水土保持植被格局的优化配置提供依据。   方法   采用野外模拟降雨试验,测定5种植被格局（2种块状镶嵌格局、横条带状格局、顺坡带状格局和裸地格局）的产流产沙特征及土壤入渗特征,探讨坡面不同植被格局和破碎度对产流、产沙、入渗的影响。   结果   （1）植被具有良好的蓄水减沙效益,植被的减沙效益为47.44% ~ 91.67%,蓄水效益为25.67% ~ 62.94%,植被的减沙能力强于蓄水能力。（2）植被格局对坡面的产流产沙量均有显著性影响（P < 0.05）,试验所设置的几种格局的蓄水减沙效益依次为:块状镶嵌格局 > 横条带状格局 > 顺坡带状格局。块状镶嵌格局水土保持效果最佳。（3）不同植被格局的产流过程均呈现“快速上升—相对稳定”的趋势,植被格局有助于延迟坡面径流峰值的出现时间。（4）植被斑块的破碎化指数与侵蚀产沙呈反比,植被斑块破碎化程度越高,侵蚀产沙量越低,蓄水减沙效益越好。（5）不同植被格局的入渗系数为:块状镶嵌格局 > 横条带状格局 > 顺坡带状格局 > 裸地,Horton模型对不同植被格局土壤入渗的拟合效果较好。   结论   通过以上研究发现,块状镶嵌格局的蓄水减沙效益明显优于裸地和顺坡带状格局,因此在水资源有限的黄土区,可以采取植被与裸地交替分布的方式种植植被,以达到蓄水、减沙效益最大化。      

黑麦草对黄土坡面降雨产流产沙过程的影响

为研究草地对土壤侵蚀过程的影响,选用黄绵土人工种植草地,采用室内模拟降雨试验研究黑麦草不同覆盖度（0、25%、50%和75%）对3种降雨强度（60、90和120 mm/h）坡面产流产沙过程的影响。结果表明：黑麦草覆盖可以显著减小侵蚀产沙。在坡面土壤预饱和的条件下,坡面产流、产沙与时间呈线性关系;累计产流量随降雨强度线性增加;同一降雨强度条件下,草地覆盖度对累计产流量影响不显著;草地坡面水流含沙量、输沙率、次降雨产沙量均随覆盖度增大而降低,随降雨强度增大而增加;3种降雨强度条件下,无黑麦草覆盖坡面水流含沙量差异不显著,次降雨产沙量和输沙率随着降雨强度的增加而增大。研究结果可为土壤侵蚀预报模型建立及水土保持措施的制定提供理论参考。     

基于通径分析的陕北黄土坡面径流产沙影响因素

通过对陕北半干旱黄土区16场有径流产沙发生的次降雨数据进行收集,以径流量和产沙量为因变量,植被类型、植被盖度、坡度、坡向、降雨量、降雨历时、场均雨强、I5、I10、I15、I30、土壤密度、土壤稳渗率作为自变量,在进行逐步回归分析的基础上,对影响径流量及产沙量的主要因素进行通径分析,结果表明:1)植被盖度、降雨量、降雨历时、I30、稳渗率是影响径流量的主要因素,径流量、植被盖度、坡度、降雨量、场均雨强、I15、土壤密度为影响坡面降雨产沙量的主要因素;2)降雨历时、降雨量、I30对径流量起到决定性作用,且对径流量产生影响的直接影响因素排序为降雨历时I30降雨量植被盖度稳渗率,而间接影响排序为降雨量降雨历时稳渗率I30植被盖度,决定系数排序为d降雨量·降雨历时d降雨历时·降雨历时dI30·I30d降雨量·降雨量d植被盖度·植被盖度;3)径流量、降雨量、I15对产沙量起到决定性作用。对产沙量影响因素排序:从直接通径系数来看,径流量I15土壤密度降雨量场均雨强植被盖度坡度;从间接通径系数来看,降雨量场均雨强植被盖度I15土壤密度径流量坡度;从决定系数来看,d径流量·径流量d径流量·降雨量d径流量·I15dI15·I15d土壤密度·土壤密度d降雨量·降雨量。      

保护性耕作防治坡耕地水土流失效应的研究

[目的]探索出一种能提高坡耕地土壤保水能力和减少水土流失的途径。[方法]于2007年在陇中黄土高原半干旱区,设传统耕作下春小麦与甘草间作(TWL)、免耕不覆盖下春小麦与甘草间作(NTWL)、免耕秸秆覆盖下春小麦与甘草间作(NTSWL)3个处理,坡度在6~7°之间。每个处理小区底部设径流收集池。[结果]不同处理防治水土流失的效果不同,NTSWL最好,NTWL次之,第三为TWL。流失泥沙的养分含量中有机质、速效N、速效P、速效K的流失总量最大,全N和全P的流失总量最小,NTSWL处理对减少有机质、速效N、全N和全P的流失具有明显的作用;径流量、泥沙量与降雨量的回归关系均十分显著。[结论]免耕秸秆覆盖是控制水土流失的有效措施。     

江西红壤缓坡地壤中流特征研究

以地表植被覆盖、死地被物敷盖、裸地三种类型的坡面为研究对象,采用径流小区试验方法,研究江西红壤表层(距地表30 cm)、底层(距地表60 cm)壤中流及地下径流(距地表105cm)特征,结果表明:1.壤中流量占降雨量0.92%~3.23%;2.基流占总径流量的50%以上,地表植被覆盖良好或死地被物厚度较大时,基流占总径流量的90%以上,壤中流量排序为覆盖>敷盖>裸地;3.地表植被覆盖、死地被物敷盖小区壤中流量分别是裸地壤中流量的2.45倍和3.52倍,两种措施都延长径流历时,减小洪峰流量;4.覆盖小区底层壤中流量小于表层壤中流量,而其他两个小区底层壤中流量大于表层壤中流量;5.壤中流季节分布以春夏较大,冬秋较小,但敷盖地块表层、裸地底层例外。     

模拟降雨条件下坡度对石灰岩坡面土壤侵蚀的影响

[目的]揭示坡度对石灰岩坡面径流的影响。[方法]通过室内模拟降雨试验,研究了坡度对石灰岩坡面产流过程和侵蚀过程的影响。[结果]在5°～25°范围内,石灰岩坡面径流总量和动态径流量随坡度的增大而增大,临界坡度接近或大于25°。径流泥沙含量也随坡度的增大而增大,同一坡度下泥沙含量在产流初期迅速达到峰值,随后的20 min内持续下降直至稳定。径流系数、径流深随着坡度的增大而增大,呈现良好的线性关系。[结论]该研究为建立石灰岩土壤侵蚀预报模型和实现石灰岩区的综合治理提供理论依据。     

金沙江干热河谷不同处理坡面的产流产沙规律研究

以金沙江干热河谷元谋区段不同处理坡面为研究对象,采用径流小区观测法,对水平阶、人工封禁和自然坡面的产流产沙规律进行研究.结果表明:水平阶和人工封禁坡面的产流产沙量比自然坡面明显减少,三者的径流量均与降雨量和3个时段最大雨强呈幂函数关系,自然坡面产沙量与降雨量和3个时段最大雨强也呈幂函数关系,但水平阶和人工封禁坡面产沙量只与降雨量和两个时段最大雨强呈幂函数关系,水平阶是三者中最好的一种减流减沙坡面整地方式.