不同坡度下掺沙对黑土坡面径流侵蚀特征的影响

黑土区野外考察发现,当地农民通过土壤掺沙的方法改良土壤质地,以提高作物产量。鉴于此,基于人工模拟降雨试验,探究东北典型坡度(3°,5°和7°)条件下掺沙比例(0,10%,20%和30%)对黑土坡面径流侵蚀特征的影响,以期为东北农业生产和土壤侵蚀防治提供科学依据。结果表明:掺沙比例对坡面径流特征的影响较坡度更加明显;随着坡度的增加,掺沙比例对径流特征的影响增大。随着掺沙比例的增加,平均径流流速从5.2～5.3 cm/s减小到2.7～3.4 cm/s,产流率和径流量逐渐减小,掺沙30%时达到最小值。产沙率随掺沙比例和坡度的增大呈先增加再减小的变化。侵蚀量随掺沙比例增大变化显著,呈先增加后减小的变化,在掺沙10%和20%时较大。可见,土壤掺沙(20%)在减小坡面径流量的同时,亦能增加坡面土壤侵蚀量。从水土保持角度分析,掺沙处理不利于防治黑土坡面土壤流失,但是综合考虑其生态经济效益,适度掺沙能够作为一种黑土区坡耕地农业技术措施。     

黑土区坡耕地不同秸秆还田方式的水土保持效果分析

为了揭示黑土区坡耕地不同秸秆还田方式的水土保持效果，基于野外原位坡耕地人工模拟降雨试验，以传统顺坡垄作处理为对照，分析50，100 mm/h降雨强度下3种具有代表性的秸秆还田方式（秸秆深还、秸秆碎混和免耕+残茬覆盖）对坡耕地产流产沙过程、径流量、侵蚀量及其减流减沙效益的影响。结果表明：（1）不同秸秆还田方式的产流率皆随降雨量的增加而增大，产流率和产沙率大小均表现为顺坡垄作 > 秸秆深还 > 秸秆碎混 > 免耕+残茬覆盖。（2）与顺坡垄作相比，50，100 mm/h降雨强度下，秸秆还田处理分别延缓产流时间14.0，4.8 min，产流时间的滞后可以体现秸秆还田措施的水土保持效果。（3）秸秆深还、秸秆碎混、免耕+残茬覆盖处理的平均减流效益分别为36.8%，53.9%，65.8%，平均减沙效益分别为84.9%，90.3%，96.8%。可见，免耕+残茬覆盖方式的水土保持效果最好，其次为秸秆碎混和秸秆深还。     

黑土坡面垄侧少耕措施的土壤侵蚀特征分析

为探究黑土区坡耕地垄侧少耕措施对土壤侵蚀特征的影响,在5°和7°坡面开展人工模拟降雨试验,降雨强度为75,100 mm/h,横垄处理方式包括全松（土壤容重均为1.00 g/cm³）、上松下实（土壤容重分别为1.00,1.20 g/cm³）、上实下松（土壤容重分别为1.20,1.00 g/cm³）及全实（土壤容重均为1.20 g/cm³）4种。结果表明：垄侧少耕措施有助于延缓横垄溢流时间,具有明显的调控土壤侵蚀作用。土壤侵蚀量大小总体表现为全松>上松下实>全实>上实下松。除75 mm/h降雨强度下的5°坡面外,与全松处理相比,上实下松和全实处理的径流量分别减少16.1%~19.4%和6.6%~11.4%,土壤侵蚀量分别减少25.0%~52.5%和17.9%~31.6%,且上实下松和全实处理的径流率和土壤侵蚀速率随降雨历时的变化相对比较平稳。可见,垄侧少耕措施在调控总径流量和土壤侵蚀量的同时,也具有较好地调控径流侵蚀过程的作用。因此,建议根据黑土区坡耕地具体降雨特征和地形坡度等因素科学选用垄侧少耕措施。     

黑土坡面细沟形态及剖面特征试验研究

[目的] 对比分析不同坡度条件下黑土坡面细沟宽度、深度、宽深比、细沟剖面形态及沟壁坡度特征，为东北黑土区坡耕地细沟侵蚀防治提供科学参考。[方法] 在野外径流小区不同坡度（5°和10°）下开展汇流冲刷试验〔1 L/（min·m²），历时60 min〕。[结果] ①试验条件下，黑土坡面细沟剖面形态主要为“U”型，细沟平均宽深比介于2.3~4.9之间；②随着坡度的增大，细沟下切侵蚀作用增强幅度明显超过细沟沟壁崩塌侵蚀作用，导致细沟宽深比减小，细沟剖面形态由“宽浅型”向“窄深型”转化；③对于坡面不同位置，细沟平均宽深比在坡上，坡中，坡下位置分别为2.7，1.6，5.4，即自坡面上部到下部依次表现为“宽浅型”—“窄深型”—“宽浅型”的细沟剖面变化特征；④黑土坡面细沟沟壁坡度主要为37.7°~85.2°，其值随着地面坡度的增加而增大，且不同坡位之间细沟沟壁坡度表现为坡中位置大于坡上和坡下位置。[结论] 防治东北黑土区陡坡耕地中段位置的细沟发育尤为重要，对缓解该区水土流失问题有重要作用。     

玉米秸秆粉碎还田对黑土坡面土壤侵蚀特征的影响

为探究玉米秸秆粉碎还田对黑土坡面土壤侵蚀特征的影响,对不同坡度(3°,5°和7°)下不同玉米秸秆粉碎还田量(0,25％,50％,75％和100％)坡面进行人工模拟降雨试验.结果表明:玉米秸秆粉碎还田措施具有调控径流作用,坡面产流时间延缓,产流率和径流量降低;秸秆还田量越大,产流时间延后越明显,平均径流流速越低;在3°坡...     

黑土区垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果

[目的]分析黑土区不同垄作方式对坡耕地土壤侵蚀的调控效果,为该区土壤侵蚀防治提供科学指导。[方法]在5°和10°坡耕地开展人工模拟降雨试验,降雨强度为50,100 mm/h,垄作方式包括：横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟,对照处理为传统顺坡垄作。[结果]试验条件下,与顺坡垄作处理相比,横坡垄作、垄向区田、顺垄+底部横垄和横垄+排水沟处理均可有效调节径流、降低土壤侵蚀量,但不同垄作方式对径流和侵蚀的调控效果随着降雨强度和坡度的增加而减小。在5°坡耕地,横坡垄作方式对径流和侵蚀的调控效果最佳,产流率和土壤侵蚀速率分别稳定在15.0 mm/h和0.2 kg/(m~2·h)以下。在50,100 mm/h降雨强度下,与顺坡垄作处理相比,其径流量分别降低92.3%和83.9%,土壤侵蚀量分别降低96.8%和94.6%;而垄向区田方式对径流和侵蚀的调控效果略大于顺垄+底部横垄处理。在10°坡耕地,横坡垄作方式在降雨前期具有较好的蓄水保土作用,但在降雨后期垄体易损坏,造成土壤侵蚀量剧增;横垄+排水沟方式在降雨前期能够蓄水保土,在降雨后期能够较好地进行排水。[结论]在坡度平缓的坡耕地,应...     

黑土坡面不同粒级泥沙流失特征分析

不同粒级泥沙流失特征研究可揭示坡面侵蚀机理，表征土壤养分流失状况；而现有研究缺少对不同粒级泥沙流失速率及流失比例的过程性研究。为此，该研究基于连续汇流冲刷试验，研究汇流冲刷次数和坡度对黑土坡面不同粒级泥沙流失特征的影响。试验处理包括6次连续汇流冲刷（1 L/min，每次历时60 min）和2个黑土区典型坡度（5°和10°）。结果表明，汇流冲刷次数对不同粒级泥沙流失速率及比例的影响较坡度的影响明显。试验条件下，<0.25 mm泥沙流失比例最大，其次为1～2、2～5、0.5～1、0.25～0.5、>5 mm泥沙流失比例。随着汇流冲刷次数的增加，<0.25 mm泥沙的平均流失速率由1 965.7～6 698.4 g/(m2·h)显著减小为59.5～80.0 g/(m2·h)，该粒级泥沙流失比例亦总体呈现减小的趋势，而1～2 mm泥沙流失比例总体呈现增加的趋势，二者作为侵蚀泥沙的主体，其变化具有明显规律性。因此，<0.25 mm和1～2 mm泥沙流失特征应作为黑土区土壤侵蚀研究的重要部分，进而指导防治措施的布设；同时，建议采用适宜的覆盖措施防治黑土坡面细小颗粒泥沙的流失。