PAM对黄土坡地水分养分迁移特性影响的室内模拟试验(简报)

为了研究聚丙烯酰胺(PAM)在黄土区集中暴雨条件对坡地水土及养分流失的影响,采用室内降雨模拟试验方法,探讨了在暴雨(2mm/min)条件下施加PAM对黄土坡地土壤养分流失及硝态氮淋溶特征的影响.试验结果表明,与对照处理相比较,施加PAM对径流硝态氮流失的影响不明显,但显著改变了径流磷和钾浓度随时间变化过程,分别降低了径流磷和钾的流失量为82%和84%;施加PAM减少了坡地土壤流失量93%,也降低了泥沙中硝态氮、速效磷和速效钾的流失量分别为 78%,95%和95%;施加PAM影响了坡地上壤水分再分布过程,减少了上壤水分深层的渗漏,从而降低了土壤硝态氮淋失的潜在风险.     

坡地退耕还林（草）对土壤磷素流失的影响

退耕还林（草）能有效的减少坡地土壤磷素的流失,尤其水溶态磷的流失,表现为：在相同的降雨量下,地表径流中颗粒态磷的含量分别减少62.95%和43.79%,磷酸根态磷含量分别减少45.59%和23.53%;通过径流小区试验,表明退耕还林（草）后径流中水溶性磷的流失量分别减少44.81%和60.24%,径流泥沙颗粒态磷的流失量分别减少27.82%和41.94%。     

黄壤旱坡地退耕还林还草对减少土壤磷流失的作用

在贵州中部黄壤旱坡地上 ,通过无界径流小区以及野外坡面径流小区试验 ,对退耕还林还草初期阶段旱坡地地表径流中水溶态磷和颗粒态磷流失量的变化进行了研究。结果表明 :退耕还林还草后黄壤旱坡地地表径流中颗粒态磷含量比相应的旱地减少 2 2 .17%～ 6 3.4 8% ,而水溶态磷含量也减少 3.0 3%～ 4 4 .2 9% ;退耕还林区土壤水溶态磷和颗粒态磷的流失量分别比玉米种植区减少 38.6 5 %和 35 .0 8% ,退耕还草区土壤水溶态磷和颗粒态磷的流失量分别比玉米种植区减少 5 3.4 2 %和 4 1.94 %。退耕还林还草一方面减少了肥料的施用量 ,另一方面能明显减少土壤磷的流失量 ,特别是水溶态磷的流失 ,退耕还林还草工程是减少土壤磷流失和控制非点源污染的有效途径。     

不同施肥模式对旱地土壤氮磷钾径流流失的影响

利用长期定位田间小区试验,研究不同施肥模式(不施肥、施纯化肥、化肥与生物黑炭共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭)对旱地土壤磷钾径流流失的影响。结果表明:施肥可显著增加旱地土壤各种形式氮素的流失。与单施化肥相比,化肥与生物黑炭配施、有机无机肥配施、有机无机肥与生物黑炭共施均可显著降低旱地土壤各种氮素(TDN、PN、TD)径流流失,降幅分别为37.13%~65.66%,24.17%~54.04%,30.47%~59.69%,降低作用的大小为化肥与生物黑炭配施有机无机肥配施有机无机肥配施与生物黑炭共施。施肥可显著增加旱地土壤磷钾径流流失,与单施化肥相比,化肥与生物黑炭共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭均可显著降低旱地土壤磷钾素径流流失,对可溶性磷(TDP)、颗粒态磷(PP)、总磷(TP)降幅分别为17.71%~42.19%,9.82%~29.97%,12.08%~31.22%,对钾素降幅为23.24%~33.91%,其中均以化肥与生物黑炭共施处理对磷钾素的径流流失降低幅度最大。在总磷的径流流失中,各处理均以颗粒态磷为主,占总磷流失量的百分比为89.72%~92.02%。旱地土壤地表径流量是决定颗粒态磷和总磷流失的主要因子之一,而对可溶性磷和钾素的流失无直接影响。综上所述,有机无机肥配施添加生物黑炭可有效的减少旱地土壤氮素径流流失,化肥与生物黑炭共施可有效的减少旱地土壤磷钾素径流流失。     

不同生境对人工结皮发育及表土氮、磷含量及其代谢酶活性的影响

土壤生物结皮对于改善荒漠地区的生态环境和土壤的增肥改良具有重要作用.本研究以库布齐沙漠固定沙丘(迎风坡、坡顶、背风坡和丘间地)披碱草和沙蒿群落下长期发育(8年生)的人工藻结皮为研究对象,测定不同生境下人工结皮对表层土壤氮、磷元素含量以及相关土壤酶活性的影响.结果表明,在不同立地条件下,沙丘顶部结皮叶绿素a和土壤可溶磷含量最高,分别为4.24 mg/g和2.926 mg/kg.丘间地结皮层土壤碱性磷酸酶活性、总磷含量及脲酶活性为最高,迎风坡结皮生物量和土壤碱解氮、速效磷含量以及土壤酶活性明显高于背风坡结皮层土壤.在相同立地条件下,披碱草下结皮生物量、碱解氮、速效磷含量和脲酶及碱性磷酸酶活性显著高于沙蒿下的结皮土壤.本研究表明生境的差异性导致人工结皮发育程度不同,进而对表土氮、磷含量及其代谢酶产生不同影响,人工生物结皮的发育程度与表土氮磷素含量及其代谢酶活性之间存在显著相关性.不同植被群落对生物结皮发育具有不同的作用,披碱草对人工生物结皮影响的正效应高于沙蒿.     

黄壤旱坡地梯化对土壤磷素流失的影响

在贵州中部黄壤旱坡地上 ,通过无界径流小区法以及野外坡面径流小区试验 ,对梯化和未梯化的黄壤旱坡地地表径流中磷酸根态磷、颗粒态磷以及生物有效磷的浓度变化 ,以及旱地梯化种植与传统顺坡种植下土壤磷流失量的差异进行了研究。结果表明 ,梯化与未梯化黄壤旱坡地地表径流中颗粒态磷和生物有效磷含量出现显著性的差异 ,旱坡地梯化后地表径流中颗粒态磷的含量减少 17.0 9%～ 5 7.94 % ,生物有效磷含量减少 16.0 1%～3 6.83 %。黄壤旱地土埂梯化种植能明显减少地表径流中颗粒态磷的流失量 ,其年均颗粒态磷的流失量比传统顺坡种植减少 71.64% ,但旱地梯化种植未能明显减少水溶态磷的流失量。土壤磷素水平的提高能明显增加旱坡地磷素的流失潜能 ,黄壤旱地梯化种植结合平衡施肥是减少土壤磷素流失以及保护水体质量的有效途径。     

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。     

翻耕与压实对坡地土壤溶质迁移过程的影响

采用田间模拟降雨试验方法,研究地表翻耕与压实处理对坡地产流产沙及溶质迁移特征的影响。结果表明：与压实处理比较,翻耕坡地初始产流时间延长近3倍,降雨向土壤水转化率提高10％以上,产沙量增加67％;翻耕处理明显降低溶解态磷（DP）和泥沙浸提态磷（SEP）的流失量,但磷素流失形态（DP与SEP的比值）并未显著变化,始终以颗粒态形式流失为主;翻耕处理显著改变了溴的流失形态,溶解态溴（Br）与泥沙浸提态溴（SBr）流失量比值减少了72％;翻耕处理提高了溴（或硝态氮）的淋失概率,增大污染地下水体的潜在危险。因此,合理配置坡地免耕或翻耕措施,有机结合其他农艺耕作措施,对减少坡地水土及养分流失具有重要实践意义。     

基于模拟降雨的土壤表土结皮特征及坡面侵蚀响应

土壤表土结皮对坡面侵蚀过程具有重要影响,利用模拟降雨条件下土壤贯入和产流产沙试验,对不同降雨场次紫色土和黄壤表土结皮特征及坡面侵蚀响应进行研究。结果表明：（1）PT型贯入仪测定的贯入数值（P）与含水率（θ）成标准指数函数关系。（2）不同降雨场次表土结皮存在＂无结皮→弱结皮→强结皮→弱结皮→新结皮＂的动态发育过程,相同降雨条件下黄壤表土结皮强度大于紫色土的。（3）持续降雨过程不同降雨场次土壤表土结皮对溅蚀影响不明显,而与产流存在显著的动态响应关系,结皮强度越大产流量也越大,结皮对产流的影响随着降雨进行而有增大趋势,黄壤表土结皮的径流增加量大于紫色土的,而紫色土坡面结皮对产流量变化敏感程度大于黄壤。不同场次降雨过程土壤表土结皮对坡面侵蚀产沙影响存在差异,前4场降雨表土结皮强度与坡面侵蚀产沙有相同的变化趋势,4次降雨后土壤表土结皮表现为对坡面侵蚀有抑制作用。     

降雨强度对黄绵土坡地磷流失特征影响试验研究

坡地磷(P)的流失是导致土壤质量退化与水环境恶化的重要原因,探讨降雨特征对土壤P流失的影响机理对于坡地养分管理和环境保护具有重要的科学意义。该文以黄绵土(质地为粉质壤土)为试验材料,通过室内模拟降雨试验研究了雨强对坡地P随径流流失的影响。结果表明：施肥条件下坡地径流中溶解态磷(DP)含量达到0.18 mg/L以上。相同雨量时,径流中DP含量随雨强的增大而降低,泥沙浸提态磷(SEP)与全磷(STP)的含量与流失量以小雨强(0.91 mm/min)时为最大。坡面产流过程中DP、SEP及STP含量的变化均表现为“低－高－低”的变化趋势,其变化与径流含沙量呈正相关,而累积流失量则表现为加速增加的趋势。黄绵土坡地径流中不同形态P的含量随雨强的增大而降低,而总的流失量受雨强与产流过程等多种因素影响。     

不同土地利用方式下片麻岩坡面养分流失规律的研究

通过室内模拟人工降雨试验,研究不同土地利用方式片麻岩坡面水土流失和养分流失特征。结果表明:谷子地、草地坡面产沙量产流量远小于裸地产沙产流量;不同土地利用方式片麻岩坡面产流产沙变化过程不同,草地、谷子地达到稳定产流的时间滞后于裸地。3种土地利用方式坡面养分流失随时间的变化过程基本相同,降雨起始各种养分浓度较高,随着时间的持续,养分流失浓度趋于稳定。不同土地利用方式下片麻岩坡面养分流失量表现为钾流失总量 > 氮流失总量 > 磷流失总量,养分流失总量与产沙产流之间有着极显著的正相关性,裸地养分流失量最大,其次是谷子地,草地的养分流失量最小,但是径流中硝态氮含量和泥沙总磷量谷子地流失量最大,裸地次之,草地最小。3种土地利用方式片麻岩坡面磷钾流失主要是泥沙态养分,氮素流失主要以溶解态氮为主或者二者共同作用。     

不同人工植被群落对铅锌矿废弃地径流重金属流失特征的影响

研究不同人工植被群落及土壤改良对铅锌矿废弃地径流重金属流失特征的影响,为矿区废弃地的生态恢复提供前期修复思路.采用径流小区试验,通过混合施加有机肥和钙肥对土壤进行改良,在自然降雨条件下,分别在铅锌矿废弃地原状土及改良土上构建不同人工植被群落(草、灌-草、乔-灌-草),对地表径流的产生量与径流中泥沙、Cd、Pb、As的含...     

三峡库区坡耕地免耕秸秆覆盖下氮磷流失特征

为有效防治三峡库区坡耕地氮磷流失,在三峡库区长坪小流域连续进行两年野外径流小区监测试验。在自然降雨条件下进行免耕秸秆覆盖(SM)和对照(CK)两个处理的田间试验,研究了免耕秸秆覆盖措施对地表径流和氮磷养分流失的影响。结果表明：(1)降雨量与径流量极显著正相关,径流主要由几次暴雨事件造成,需要重点防范玉米季暴雨造成的水土流失。免耕秸秆覆盖能减少地表产流产沙,相比对照处理,免耕秸秆覆盖减少19.1%的径流流失,减少63.6%的泥沙流失。(2)免耕秸秆覆盖分别降低了21.3%,25.8%的总氮和总磷流失量,径流量和氮磷流失量呈极显著正相关,免耕秸秆覆盖主要通过减少径流量来减少氮磷流失。(3)坡耕地油菜—玉米种植制的氮磷流失风险期为6—7月初,该时期CK处理41.3%的径流量贡献了81.4%,52.1%的总氮和总磷流失,SM处理38.4%的径流量贡献了75.2%,48.2%的总氮和总磷流失,在该时期通过免耕秸秆覆盖可分别减少17.5%,31.7%的总氮和总磷流失。研究表明,免耕秸秆覆盖是控制三峡库区坡耕地氮磷养分流失的良好水土保持措施。     

红黏土侵蚀劣地集水区30年植被恢复中的水沙特征

为探究红黏土侵蚀劣地植被恢s复的水土保持效益,在自然降雨条件下,对红黏土区裸地对照及植被恢复的2个自然集水区进行长期降雨径流泥沙监测,得到30年的产流产沙数据.结果表明:1)植被恢复第6年裸地对照和恢复林地的产流差距显著,8年后恢复林地基本不再产沙.年内产流产沙集中在雨季4-6月,植被的减流和减沙效益分别超过40％和90％.在次降雨尺度上,植被能够显著降低径流泥沙曲线斜率,在降雨量相同的条件下减小地表产流产沙量.2)降雨过程产流产沙与降雨强度I60变化趋势一致,呈多峰型,总体上恢复区延缓产流1h以上,产流峰值减小67％ ～ 83％,中雨条件下植被延缓径流和降低产流峰值的效益最好.3)恢复林地径流中全N、全P、全K流失量分别减少54.62％、57.53％、56.46％,次降雨过程中全N和全K流失质量浓度高于全P浓度,且随径流过程波动较大.植被恢复后的红黏土集水区产流产沙及养分流失显著减少,水土流失得到有效控制.     

冻融条件下土壤可蚀性对坡面氮磷流失的影响

冻融作用与水力侵蚀的复合作用更容易使土壤发生侵蚀,进而加剧土壤养分的流失,为了揭示冻融作用下土壤可蚀性对坡面养分流失的影响,该文采用室内模拟降雨试验,研究了不同土壤含水率(SWC)下坡面的降雨产流产沙及养分流失特征,并分析了土壤可蚀性对坡面全氮(TN)和全磷(TP)流失的影响。结果表明:产流率与产沙率之间呈现正线性相关关系,相关方程斜率的绝对值可作为土壤可蚀性指标。径流中氮磷的流失主要受径流率控制,受土壤可蚀性影响较小(P0.05);而土壤可蚀性显著影响着泥沙中氮磷和总的氮磷流失(P0.01)。土壤可蚀性对黄土坡面氮素流失的影响与冻融作用有关,而土壤可蚀性对坡面磷素流失的影响与冻融作用无关,磷素的流失随着土壤可蚀性增加而增加。因此,在黄土地区,应当采取一系列的生态建设措施来控制水土流失,降低土壤可蚀性,从而减少坡面养分的流失。该研究结果为冻融条件下黄土坡面水-土和氮磷等养分流失机制提供了有效指导。     

稻草编织物覆盖对坡耕地红壤土壤侵蚀和养分流失的控制作用

采用田间小区试验,研究了稻草编织物覆盖在坡耕地红壤水土流失控制上的作用及其对玉米生长的影响。结果表明:在坡耕地红壤上,稻草编织物覆盖能有效抑制土壤侵蚀和养分流失,增加玉米产量。在种植玉米条件下,稻草编织物覆盖比无覆盖处理土壤的径流量和侵蚀量分别降低了38.40%和75.36%,比薄膜覆盖处理土壤的径流量和侵蚀量分别降低了15.41%和5.83%。稻草编织物覆盖侵蚀土壤流失的有机质、全氮、全磷和全钾分别占无覆盖处理流失量的12.04%,12.15%,12.11%和12.48%,薄膜覆盖处理则分别占无覆盖处理流失量的48.66%,52.55%,54.54%和53.37%。对坡耕地红壤地表径流、土壤侵蚀量和养分流失的控制作用效果为稻草编织物覆盖>薄膜覆盖>无覆盖。稻草编织物覆盖在降雨集中时期控制水土流失作用更为显著。稻草编织物覆盖和薄膜覆盖玉米产量分别比无覆盖处理增加8.05%和29.67%。     

秸秆覆盖对东北黑土区坡耕地产流产沙及氮磷流失的阻控

为揭示秸秆覆盖对东北黑土区坡耕地产流产沙及氮磷流失的阻控,通过田间试验,探讨秸秆覆盖模式下,玉米生育期对不同坡度试验小区径流、泥沙和氮磷流失的阻控效果。结果表明:随着耕地坡度的增加,地表径流量、土壤及氮磷流失量逐渐增加。玉米种植条件下,地表径流量与降雨量呈正相关,土壤流失量与降雨量不相关。秸秆覆盖模式对土壤流失的阻控效果均为随坡度的降低,阻控率增加,秸秆覆盖对地表径流和土壤流失阻控率均超过90%。土壤中氮素流失以溶解态氮为主,溶解态氮占总氮的60%以上;磷素流失以颗粒态磷为主,颗粒态磷占总磷的80%以上。秸秆覆盖对土壤中总氮、总磷阻控率均超过85%,对于控制水土流失和降低面源污染风险具有积极意义。     

土壤翻耕对坡地水分转化与产流产沙特征的影响

坡耕地严重的水土流失是导致黄土高原土壤质量退化与生态环境恶化的重要原因。采用模拟降雨的方法研究了翻耕与压实对休闲黄绵土坡耕地水分转化与产流产沙特征的影响。结果表明，(1)与压实相比，土壤翻耕导致入渗率下降40%～60%，产流强度增加1至3倍，降雨向土壤水分的转化率降低50％以上。(2)翻耕条件下流失径流的平均含沙量增加近70％，坡地产沙量增加3倍，径流流失量增加1倍，因此对坡地实行免耕休闲可以有效减轻水土流失、遏制坡地土壤质量退化的态势。(3)降雨过程中，随着产流时间的延长，坡地产沙量呈加速增加的趋势，而且增加速度显著快于坡面径流，因此采取适当措施延长初始产流时间、减少产流量以及提高降雨向土壤水分的转化率均可有效减少坡地土壤流失量。     

雨强与水土保持措施对西南植烟红壤Cu、Mo和Zn流失的影响

降雨强度和水土保持耕作措施对坡面径流、侵蚀泥沙及土壤微量元素影响显著。采用野外降雨观测的方法研究植烟红壤在不同雨型、整地方式和覆被情况下，Cu、Mo和Zn 3种微量元素的流失特征。结果表明：(1)降雨强度对植烟土壤3种微量元素的流失具有显著作用，随着降雨强度的增加，Cu、Mo和Zn 3种微量元素的总流失量均呈表现为大雨>中雨>小雨；(2)秸秆覆盖和横坡种植措施虽然能够有效减少因侵蚀性降雨而产生的侵蚀泥沙，但泥沙中Cu、Mo和Zn 3种元素的富集比均有所提高；(3)与无秸秆覆盖处理相比，秸秆覆盖处理的Cu、Mo和Zn 3种微量元素在径流中分别减少44.99%,47.42%和62.24%;在泥沙中分别减少67.35%,56.88%和67.85%,且秸秆覆盖处理对微量元素总流失量的减小具有显著作用(p<0.05);(4)横坡种植处理较顺坡种植处理的Cu、Mo和Zn 3种微量元素在径流中分别减少43.31%,46.39%和45.62%;在泥沙中分别减少66.34%,53.95%和59.66%,横坡种植处理显著减少3种微量元素的流失量(p<0.05);(5)Cu、Mo和Z...     

水土保持措施对径流泥沙及养分流失的影响

以北京市门头沟区龙凤岭水土保持科技示范园为研究对象,对2005—2009年汛期(5—11月)径流小区的径流量、侵蚀产沙量及养分流失量进行了分析。结果是:同为10 m坡长的径流小区,其径流量和养分流失量从大到小依次为裸地、坡耕地和石坎梯田,产沙量最大的是裸地,其次是石坎梯田,最小的是坡耕地;与裸地小区相比,10 m坡长的水土保持措施小区可减少全氮流失量50.5%~91.4%、减少全磷流失量31.8%~75.8%;20 m坡长裸地径流小区的径流量、泥沙量和养分流失量均明显大于鱼鳞坑,鱼鳞坑小区可减少径流量68.4%~83.0%、减少产沙量71.1%~82.7%、减少全氮流失量64.4%~74.9%、减少全磷流失量40.6%~87.3%。说明水土保持措施具有良好的保持水土和减少养分流失的作用。