地表压实对雨滴溅蚀量的影响

雨滴击溅是坡面水力侵蚀的主要动力之一,溅蚀量多少直接受制于地表土壤状况.通过雨滴击溅实验,分析了雨滴直径、土壤密实度等对土壤溅蚀量的影响.结果表明:土壤密实度与土壤溅蚀量呈负相关,雨滴直径与土壤溅蚀量呈正相关;溅蚀量随着距溅蚀杯的距离的增大而减小,呈指数函数分布;溅蚀量受雨滴直径和土壤密实度的影响,其关系可用M3=0.029 d3.764·p5.128来描述.     

地表水层厚度对雨滴击溅侵蚀的影响

通过人工雨滴击溅实验,分析了水层厚度、雨滴动能等在相互作用条件下对土壤侵蚀的影响。结果表明,水层厚度越深雨滴动能消耗于水层波动的能量就越多,从而用于击溅土壤的能量就越少;单雨滴溅蚀量随雨滴动能的增大而逐渐增加,动能越大,溅蚀量增加的趋势越明显;水层厚度和雨滴动能一定时,溅蚀量随着距离分布递减。     

不同土层土壤特性空间变异性关系的联合多重分形研究

应用联合多重分形理论研究了0～20 cm土层土壤含水率、土壤电导率、砂粒含量、粘粒含量、粗粉粒含量、土壤粒径分布体积分形维数、土壤容重、有机质含量的空间变异性与20～40 cm土层对应变量空间变异性在多尺度上的相互关系。结果表明:相对于0～20 cm土层上述变量的空间变异性,20～40 cm土层粗粉粒含量、有机质含量空间变异性的变化率最大,土壤电导率、粘粒含量、土壤粒径分布体积分形维数空间变异性的变化率最小,砂粒含量、土壤含水率、土壤容重空间变异性的变化率介于两者之间;多尺度上,0～20 cm土层土壤含水率、土壤容重、有机质含量、粘粒含量、砂粒含量、土壤电导率、土壤粒径分布体积分形维数、粗粉粒含量与20～40 cm土层对应变量空间变异性在多尺度上的相关性依次减弱。     

基于模拟降雨的北京褐土坡地土壤团粒流失特征试验

选取20°北京典型褐土坡面径流小区为试验对象,基于野外人工模拟降雨试验和有无雨滴打击作用对坡面侵蚀的影响,研究了坡面土壤团粒组成及其变化特征,揭示了坡面侵蚀过程中泥沙团粒的分离和输移规律。试验处理包括3种代表性降雨强度(35、65、100 mm/h)和3种植被盖度(0%、30%、80%)。结果表明,消除雨滴打击作用后,坡面侵蚀特征变化明显,坡面含沙量和土壤分离率分别减少25.91%~31.15%和35.10%~41.20%,坡面侵蚀泥沙团粒中值粒径均小于雨滴击溅坡面。通过侵蚀泥沙有效粒径分布和最终粒径分布的比值(E/U)分析泥沙团粒的粒径分选特征,发现产流初始阶段粗砂、细砂、细粉粒和粘粒多以团聚体形式存在,而粗粉砂以初级粒子形式存在;随着降雨历时延长,侵蚀泥沙各粒级的分离程度增加,泥沙颗粒逐步分解为初级粒子。坡面侵蚀泥沙分离规律表明,泥沙团粒结构变化与坡面水动力学特征密切相关,土壤团聚体分形维数(D)与时间(T)呈幂函数关系。坡面产流前雨滴击溅对土壤分离有重要作用,其对土壤分离贡献率为28.09%,而无雨滴打击坡面土壤团聚体分形维数增量是有雨滴打击增量的48.43%。在该区坡地泥沙颗粒输移过程中,稳定性较差的砂粒被分解为细小颗粒,粗粉砂多以初级粒子形式存在,对坡面侵蚀泥沙颗粒分离过程具有重要影响,而粘粒在侵蚀坡面则逐渐富集。     

黑土区农田尺度田间持水率的空间变异性研究

【目的】探究黑土区农田田间持水率的空间变异性机制。【方法】利用传统统计学和多重分形方法量化了田间持水率的空间变异强度,分析了造成田间持水率空间变异性的局部信息;利用联合多重分形方法确定了田间持水率与土壤基本物理特性在多尺度上的相关性。【结果】研究区域田间持水率具有多重分形特征,随土层深度增加,田间持水率的空间变异程度先降后增;田间持水率的大值数据对0~5 cm和10~15 cm土层田间持水率空间变异性的贡献较大,小值数据对5~10 cm和15~20 cm土层田间持水率空间变异性的贡献较大;单一尺度上,与田间持水率相关程度最高的土壤基本物理特性在0~5 cm土层是黏粒量和土壤体积质量,在5~10 cm和10~15 cm土层是粉粒量和黏粒量,在15~20 cm土层是土壤体积质量和粉粒量;多尺度上,与田间持水率相关程度最高的土壤基本物理特性在0~5、5~10和10~15 cm土层是黏粒量和粉粒量,在15~20 cm土层是土壤体积质量和粉粒量。【结论】黑土区农田田间持水率的空间变异程度为弱变异,田间持水率与土壤基本物理特性的相关程度在单一尺度和多尺度上有所差异。     

降雨与施肥对夏玉米土壤硝态氮分布影响的田间试验研究

通过在北京顺义区进行模拟降雨田间试验,研究了不同降雨与施肥水平对夏玉米土壤硝态氮分布与累积的影响。结果表明,当土壤质地相同时,土壤硝态氮含量与降雨强度、施氮量关系密切,土壤中硝态氮浓度变化随降雨强度的增加而增大,当降雨强度达到40~70 mm/h时,硝态氮会淋溶到土壤剖面110 cm以下;随着施氮量增加,各层土壤硝态氮含量也均呈升高的趋势,并向下层土壤快速移动,造成对浅层地下水的污染。     

脉冲式液滴对非均匀沙坡面的溅蚀影响

通过模拟雨滴溅蚀试验，探究液滴定点脉冲式打击对非均匀沙的溅蚀影响。试验对4种中值粒径的非均匀沙（1, 2, 3, 3.7 mm）在4种坡度（0°，15°，25°，35°）条件下，采用直径3.65 mm的脉冲式液滴进行试验，对比其溅蚀过程和溅蚀坑型得出结论：相同直径的液滴在同坡度同中值粒径的非均匀沙坡面进行试验，脉冲式液滴对其影响比单液滴更明显，液滴连续打击具有一定的“叠加效应”，下垫面坡度及中值粒径的变化对溅蚀过程及溅蚀坑型也有明显影响。液滴初始打击赋予颗粒不稳定性，随着液滴持续打击，中心颗粒被压实形成塌陷，周围颗粒在侧压力和液滴打击的冲量作用下向四周呈抛物线跃移，形成粗颗粒松散沉积物，进而粗化发展形成溅蚀坑。随着坡度增加坡面稳定性变差，溅蚀坑坑口直径变大、上壁变陡、下壁变缓，下坑唇处颗粒堆积量增加，更易失稳垮塌。同时中值粒径越大细砂受到的遮蔽作用越强，液滴的能量损失越大，用于破坏下垫面原始结构的能量越少，形成溅蚀坑越难。     

黄土区不同生长期大豆坡耕地的抗蚀性特征

土壤抗侵蚀能力对土壤侵蚀的发育有重要影响,土壤抗蚀性是评价土壤抗侵蚀能力的重要参数之一。黄土高原土壤侵蚀普遍发生,研究黄土区坡耕地土壤抗蚀性特征对于该地区实现可持续发展有重要意义。通过室外采样与实验室分析相结合的方法,对黄土区不同生长期大豆坡耕地的抗蚀性特征进行研究。研究结果显示土壤抗蚀性指数在苗期-结荚期增长较快,并于始粒期达最大,在始粒期-鼓粒期均逐渐降低。0~5 cm土层土壤抗蚀性最强,10~20 cm土层抗蚀性最弱。开花期、结荚期、始粒期与鼓粒期,5~10 cm土层土壤抗蚀性最强,10~20 cm土层最弱。这表明土壤抗蚀性与大豆生长以及根系在土壤内分布状况关系密切,随着大豆的生长,其根系渐趋发达,固土能力变强,始粒期之后植株由营养生长转向生殖生长,根系生长逐渐停止并开始衰减,土壤抗蚀性减弱。但不同深度土壤的根系含量不同,导致不同深度土壤的抗蚀性有所差别。     

敖汉旗两种主要土壤类型的土壤机械组成

选择赤峰市敖汉旗两种主要土壤（风沙土、栗钙土）为研究对象，采用Mastersizer 3000激光粒度分析仪测定不同类型土壤0~100 cm深度范围内的土壤机械组成（粘粒、粉粒及砂粒）。研究结果表明:相同土壤类型不同土层的机械组成基本相似，不同土壤类型相同土层的土壤粒径比例不同；不同土壤类型的土壤粒径含量总体表现为砂粒:风沙土＞栗钙土，粘粒、粉粒为:栗钙土＞风沙土。研究结果旨在为合理评价当地土壤结构和科学利用土地提供科学依据。      

红壤地区典型农田土壤饱和导水率及其影响因素研究

研究了湖南祁阳红壤地区旱地、水田的原状土和扰动土的饱和导水率,并分析了土壤的有机质含量、土壤质地、土壤容重等土壤基本性质对土壤饱和导水率的影响状况。结果表明:原状土的饱和导水率变化于44.8×10-4~1.94×10-4cm/s之间,扰动土的饱和导水率变化于2.59×10-4~1.09×10-4cm/s之间;同一水稻土剖面上的饱和导水率基本呈现由上向下逐渐减小的趋势,且原状土的饱和导水率普遍大于扰动土的饱和导水率。原状土和扰动土的饱和导水率与土壤的主要物理性质之间存在着一定的相关性。通过SPSS统计软件分析显示,土壤容重是影响饱和导水率的最主要因素,而其它如有机质含量和粘粒含量等因素也有着一定的影响。     

Modelling soil detachment rates in rainfed agrosystems in the south-central Pyrenees

Distributed erosion models are potential tools for identifying soil sediment sources and guiding efficient Soil and Water Conservation (SWC) planning. However, the uncertainty of model predictions has yet to be resolved. Splash erosion is one of the most important mechanisms in soil loss. In this study, monthly splash detachment rates were predicted using the Morgan, Morgan and Finney (MMF) empirical erosion model and the more complex Revised Morgan, Morgan and Finney (RMMF) erosion model. These two models were used to assess active and abandoned fields in the Spanish Pyrenees. Land uses were barley fields, pasture, recently and old abandoned fields. Input parameters assessed were rainfall characteristics, soil properties, land forms, and land cover. The splash detachment rates predicted by the MMF and the RMMF models were higher for barley fields than for pasture and abandoned fields. However, the more complex RMMF model predicted lower splash detachment rates, especially in pastures. In contrast, runoff detachment was highest in old abandoned fields although rates were much lower than those of splash detachment. Moreover, soil detachment by runoff was low or equal to zero from November to May for the different land uses since the soil remained unsaturated during this period as a consequence of low rainfall intensities and soil surface roughness. Monthly values for total detachment were highest in barley fields, reaching a maximum of 17.2 and 16.9 Mg ha⁻¹ in September and October. The mean annual detachment rates for barley, pastures and recently and old abandoned fields were 81.1, 0.8, 61.8 and 22.3 Mg ha⁻¹, respectively. The splash and runoff detachment rates of the RMMF model appeared to be sensitive to land cover factors, rainfall intensity and soil micro-topography, thus it is a better model for assessing soil detachment for various land uses. The comparison of erosion rates between the ¹³⁷Cs and the MMF and RMMF models shows that the models predict lower erosion rates due to the low estimated rates of the runoff transport capacity. However, the estimated and measured rates are in close agreement and are under the limit of the tolerable soil loss for soils under Mediterranean conditions.