人工降雨条件下黄土坡面养分随径流迁移试验

降雨条件下坡面农用化合物随地表径流迁移既是农业问题，又是水环境问题。利用室内人工降雨模拟试验，研究了黄土坡面不同坡度下土壤氮、磷和钾随地表径流迁移的特征。研究结果表明，在定坡长土槽坡度变化为5°～25°范围内，初始产流时间随坡度增大呈先变小后增大的趋势；产流15 min内，径流量均急剧增加，随后趋于稳定。随着坡度增加，水土流失程度加剧，径流溶质浓度增高，土壤侵蚀对径流溶质浓度的贡献增大。基于指数函数和幂函数拟合试验数据的结果，表明了幂函数模型更适合模拟黄土坡面非饱和条件下径流溶质浓度变化过程，也可描述径流磷和钾的流失过程，但其初始阶段的拟合不太令人满意。该研究为进一步完善黄土坡面径流养分迁移模拟模型提供了参考。  

高分子聚合物对土壤物理及坡面产流产沙特征的影响

 为研究高分子聚合物对土壤改良和防治水土流失的作用,选择聚丙烯酸、聚乙烯醇、脲醛树脂3种高分子聚合物,通过室内试验和人工模拟降雨试验,以不同浓度施入土壤,观察其对土壤物理及坡面产流产沙特性的影响。结果表明:1)3种高分子聚合物均是较好的土壤结构改良剂,经聚合物处理后的土壤水稳性团粒含量平均增加17.27%,渗透性能提高41.81%,密度减小11.18%,土壤持水能力较对照提高2.8倍。2)坡地喷施上述高分子聚合物能显著推迟产流时间,降低产流速度,与对照相比,施加聚合物的坡地减少径流量42.05%、土壤侵蚀量58%以上。3)根据其对土壤改良、减流减沙、防治土壤侵蚀效果的影响,确定3种高分子聚合物最佳施用浓度范围分别为116～145mL/m2,36～40 g/m2,180.0～240.0mL/m2,其中聚丙烯酸为作用效果最显著的高分子聚合物。上述3种高分子聚合物在改良土壤,防治水土流失方面有广泛的应用前景,今后还需对其效果持续性、最佳施用量等进一步研究。  

不同降雨强度下地面坡度对红壤坡面土壤侵蚀过程的影响

通过室内模拟降雨试验,研究了不同降雨条件下地面坡度对红壤坡面产流过程和侵蚀过程的影响,结果表明,红壤坡面起始产流时间随坡度的增加有所提前,但不明显,坡面起始产流时间的早晚主要受降雨强度控制;坡面径流量随雨强的增大而增大,随坡度的变化比较复杂,在雨强为50mm/h时,径流量随坡度的增加而减小,在雨强为75mm/h时,径流量随坡度的增加先增大后减小;不同降雨强度下各坡度的侵蚀产沙率都是在降雨初期急剧上升,随后以指数下降,形成一个向左倾斜的曲线。坡度对坡面侵蚀产沙的影响随雨强的增大而增强;红壤坡面土壤侵蚀量随雨强的增大明显增大,随坡度的增加,在50mm/h小雨强时呈现先增加后减小的变化趋势,在坡度20°附近存在临界坡度;在75mm/h雨强下,侵蚀量随坡度增大而增大。  

不同雨强条件下红壤坡地养分流失特征研究

采用人工模拟降雨装置 ,对红壤坡地养分流失特征进行了试验研究 ,结果表明 :在雨强较大情况下 ,土壤养分以泥沙形式随径流迁移 ;当雨强较小时 ,随径流迁移的可溶态养分流失量占流失泥沙养分量的比例较高 ,土壤养分流失氮、磷、钾分别达到 5 3.12 % ,2 3.1% ,2 1.5 % ;不同形态的养分在流失泥沙中均有养分富集现象 ,但富集率各不相同 ;土壤养分流失量与雨强及泥沙流失量呈正相关关系。  

人工降雨条件下秸秆覆盖减少水土流失的效应研究

采用人工模拟降雨试验,研究秸秆不同用量对径流、入渗和土壤侵蚀的影响.结果表明:秸秆覆盖有增加入渗和减少水土流失的作用;覆盖率大于40%条件下能有效地控制水土流失,但当覆盖度低于40%时对控制水土流失的作用不明显.在土壤含水量10%,降雨强度120 mm/h的雨强条件下,秸秆覆盖能推迟起流时间1～15min,增加累积人渗量37%～113%,减少径流总量3%～40%,减少土壤侵蚀10%～80%.  

川中丘陵区紫色土坡耕地产流特征试验研究

通过人工模拟降雨方法对四川盆地紫色土坡耕地产流特征进行研究,得到以下结论:(1)在大雨强情况下,起始产流时间受坡度影响不明显;在小雨强时,起始产流时间随坡度的增加而缩短。小雨强下坡度对起始产流时间的影响可用幂函数表示,相关性显著。(2)裸地径流强度明显大于农地,且变化剧烈;(3)大雨强下坡度对径流系数的影响显著,并存在临界坡度:裸地介于10~°15,°农地约为20°。  

野外模拟降雨条件下坡面降雨入渗、产流试验研究

利用野外模拟降雨试验,研究了植被类型、降雨强度、地表结皮、覆盖杂草等对荒草地和裸地降雨入渗、产流的影响。结果表明:裸地因降雨易产生地表结皮,产流时间主要取决于降雨强度,两者的关系可用幂函数描述,达显著水平;荒草地由于植被覆盖度较高,产流时间主要取决于土壤初始含水量,两者的关系可用线性公式描述,达极显著水平;与裸地相比,荒草地能延缓产流,并有效拦蓄径流;裸地形成地表结皮后,产流提前,平均入渗率降低,但坡面覆盖杂草(尤其是坡中下部覆盖杂草)能有效拦蓄径流、延缓产流、增加入渗,并促进土壤水分向深层的运移,而雨后采用抑制蒸发的措施能起到类似的效果  

槽式摆喷头下喷式人工模拟降雨机的雨强及其空间分布率定

人工模拟降雨机由于不受时间和空间的限制而成为研究降雨影响入渗、产流、冲刷、侵蚀产沙等动力学机理的重要试验手段。为解决我国目前降雨机模拟降雨特性与天然降雨特性相差较大的问题，设计了槽式摆喷头下喷式人工模拟降雨机。通过试验分别率定了该降雨机单喷头降雨雨强和多喷头组合降雨雨强的相关参数．以便为用户应用提供技术指标。该降雨装置在2．5m的高度下模拟的雨强范围为11．3～132．5mm／h。单喷头受雨面呈矩形，沿喷头摆动方向2．0m宽，垂直摆动方向2.7m长，受雨面积为5．4m^2。为形成均匀的雨强空间分布，需进行多喷头组合。组合实验表明，沿摆动方向的相邻喷头最佳距离为1．1m，沿垂直摆动方向的相邻喷头最佳距离为1.5～1．6m，组合后的雨强空间均匀性系数达到0．89以上。目前测试雨机的单机由5个喷头组成，相邻喷头为摆动方向，距离1.1m。用户可根据实验面积自行选择争机喷头数量和雨机数量．相邻雨机喷头间的水平距离建议为1．5～1．6m。  

降雨特性和覆盖方式对麦田土壤水分的影响

为探明不同降雨特性和覆盖方式对冬小麦土壤水分的影响,利用人工模拟降雨器,模拟40和60mm/h2种降雨强度,在大田设置地膜覆盖(PM)、秸秆覆盖(覆盖量分别为1500、4500、7500和10500kg/hm2,即SM15、SM45、SM75和SM105),同时设置无覆盖处理作为对照(CK),研究不同降雨强度和覆盖方式对雨后冬小麦0～60cm土层土壤水分分布和降雨土壤蓄积量的影响。结果表明:模拟降雨前各覆盖处理土壤含水率均比CK高,其中0～20cm土层土壤含水率差异显著(P<0.05),而20cm以下各处理土壤水分相差较小,除SM105与CK差异显著外(P<0.05),其他处理与CK差异不显著;同一覆盖处理,60mm/h降雨强度条件下降雨入渗深度和入渗量明显高于40mm/h。在相同雨强条件下,不同覆盖处理可以不同程度的增加耕层土壤含水率,其中秸秆覆盖量越大,效果越明显,而PM效果最差;2种雨强条件下各处理0～60cm土层降雨土壤蓄积量规律表现一致,即SM105>SM75>SM45>SM15>CK>PM,其中SM105和SM75均显著高于CK(P<0.05),PM则显著低于CK(P<0.05);受植株冠层降雨截留的影响,同等降雨条件下,同一覆盖处理拔节前降雨土壤蓄积量大于拔节后的;相比60mm/h降雨强度,40mm/h降雨强度下各处理拔节前、后降雨土壤蓄积量变化幅度较大。  

模拟降雨条件下坡地氮素流失特征试验分析

通过模拟降雨试验,分别研究1.0mm/min和2.0mm/min雨强条件下,不同坡面上径流过程和土壤氮素流失特征。结果表明,在1.0mm/min雨强条件下,每个产流阶段径流变化量依次为18°>28°>21°,峰值出现时间依次为21°>18°>28°,径流峰值量依次为28°>18°>21°;硝态氮淋溶与土壤侵蚀同步进行;铵态氮流失量峰值的出现是坡面顶部和下部流失量的叠加结果,随后铵态氮流失量趋于降低;在2.0mm/min雨强条件下,每个产流阶段径流变化量不同,峰值出现时间依次为18°>21°>28°,径流峰值量依次为28°>21°>18°。硝态氮流失以泥沙携带为主,大坡度地表硝态氮流失量陡然增加;短时间内坡面表层土壤流失量显著增加,造成铵态氮流失量波动变化。在两种雨强条件下,累积径流流失量依次为28°>21°>18°;硝态氮是径流中全氮流失的主要形式;在整个降雨过程,全氮流失量表现为产流初期较低,中期增大,后期降低。各形态氮素累计流失量与径流累计流失量之间存在显著的线性关系。