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。     

洪泽湖地区麦稻两熟农田及杨树林地降雨径流对地下水水质的影响

农业氮磷养分流失已经成为地下水污染的重要原因之一,为了探究和比较麦稻两熟农田和杨树林地氮磷流失对地下水的影响,本文在洪泽湖河湖交汇区设置农田和杨树林监测小区和监测井,进行了为期1年的地表养分流失和地下水水质监测。结果表明：1）林地雨前雨后表层土壤含水量均小于麦田,麦田土壤含水量较雨前平均提高8.95%,林地提高4.05%。2）麦田和杨树林地表层土壤硝态氮、铵态氮及有效磷流失总量分别为63.53 mg·kg^-1、5.61 mg·kg^-1及57.43 mg·kg^-1和16.78 mg·kg^-1、2.45 mg·kg^-1及0.73 mg·kg^-1,稻季田面水硝态氮、铵态氮、可溶性磷和颗粒态磷流失总量为8.32 mg·L^-1、27.44 mg·L^-1、2.39 mg·L^-1和2.99 mg·L^-1,监测期内杨树林氮磷流失总量明显低于农田。3）农田表层养分流失量与降雨量存在密切关系,基本随降雨量增大呈对数增长,而杨树林几乎不受降雨影响。4）农田产生径流的理论最小降雨量（麦田：3.3 mm;稻田：4.2 mm）远小于杨树林地（22.8 mm）,麦田铵态氮、正磷酸盐浓度,稻田和杨树林地总氮、硝态氮、铵态氮、总磷、可溶性磷、正磷酸盐浓度与降雨量存在显著相关性。5）农田径流中养分浓度与地下水氮磷含量存在显著相关性（P<0.05）,而杨树林地地下水氮磷含量保持在相对稳定水平,与径流中养分浓度无明显相关性。与农田相比,林地能够更好地控制径流养分流失,缓解地下水污染,有利于农业面源污染的控制。     

沙棘林退化对土壤性质及水土流失的影响

辽宁省建平县有亚洲最大的人工沙棘(Hippophae rhamnoides Linn.)林,对防治当地水土流失具有重要的作用。然而由于多种原因,该区沙棘林呈现大面积死亡的现象。通过样地调查沙棘林的死亡程度,并进行土壤理化性质和水土流失的测定,研究了沙棘林退化对土壤性状和水土流失量的影响。结果表明,随着沙棘活立木数量的减少,土壤容重增加1.40%~7.31%,有机碳含量和全氮含量分别降低7.81%~21.89%和9.33%~27.65%,说明沙棘林退化对土壤结构和养分产生显著的破坏作用。人工模拟降雨试验表明,纯沙棘林地的水土流失较轻,侵蚀模数为539t/(a·km2)。随着沙棘死亡率的提高,水土流失逐步加剧,入侵树种榆树纯林(Vlmus pumila)地达到1 526t/(a·km2)。土壤性质的恶化和水土流失的加剧,会对土壤有机质和土壤结构进一步破坏,使沙棘死亡速度加快,从而形成恶性循环。     

黄河下游引黄灌区弃土区不同土地利用方式改良土壤功能评价

[目的]探讨黄河下游引黄灌区弃土区不同土地利用方式对土壤改良的影响,为该区集中弃土区水土保持生态建设中植被恢复模式的构建提供科学依据和技术参考。[方法]以山东省滨州市小开河引黄灌区的刺槐纯林、杨树+花生农林间作和大豆农田为研究对象,测定分析不同土地利用方式下的土壤抗侵蚀能力、土壤蓄水性能及土壤养分含量等指标。采用模糊数学隶属函数法对3种土地利用方式的改良土壤功能进行综合评价。[结果]3种土地利用方式可显著增强土壤抗蚀性、改善土壤物理结构、增强土壤蓄水性能和土壤养分。土壤抗蚀能力依次表现为:杨树+花生农林间作大豆农田刺槐纯林裸地。大豆农田改善土壤物理性状能力优于刺槐纯林和农林间作;土壤蓄水能力表现为:大豆农田刺槐纯林农林间作裸地;在增强土壤渗透、减少地表径流方面,农林间作最好,刺槐纯林次之,大豆农田最差。土壤有机质、速效氮和速效磷含量均表现为:大豆农田农林间作刺槐纯林裸地,而土壤速效钾含量表现为:刺槐纯林大豆农田农林间作裸地。[结论]引黄灌区弃土区改良土壤功能强弱综合评价为:大豆农田杨树+花生农林间作刺槐纯林。建议在该区域水土流失治理的土地利用方式选择上优先采用大豆农田,其次为农林间作。     

不同利用方式红壤坡地土壤水分分配及水肥流失研究

研究南方红壤坡地3种典型利用方式（休闲荒地、常规农作和茶园）的土壤水分分布特征及水肥流失情况。结果表明:①不同土地利用方式下的土壤水分含量变化与降雨量变化密切相关,土壤水分含量高低顺序为休闲荒地>茶园>常规农作。②常规农作产流不稳定,产流量明显高于休闲荒地和茶园,休闲荒地和茶园的产流无差异。③随径流损失的养分以氮素损失为主,养分损失量高低顺序为:常规农作>茶园>休闲荒地。从涵养水源、水土保持及经济效益综合考虑,南方红壤坡地利用以茶园利用为宜。     

Evaluation of the EUROSEM model with single event data on Steeplands in the Three Gorges Reservoir Areas,China

Because of the construction of the Three Gorges Dam in China, many farmers in reservoir areas will resettle in surrounding mountain areas and cultivate steeply sloping lands. Hence, a tool is needed to assess the risk of soil erosion, predict runoff and erosion rates, and design and evaluate soil protection strategies in this area. The European Soil Erosion Model (EUROSEM), a process-based model simulating erosion on an event basis for fields and small catchments, was tested using data from rainfall simulation experiments on steeplands (slopes≥47%) in the Three Gorges Reservoir areas. Simulations were carried out on plots representing four management treatments: uncultivated land, contoured-cultivated land, contoured-cultivated land with hedgerows and contoured-cultivated land with hedgerows + fertilizer. Results showed that, in most cases, EUROSEM predicted runoff reasonably well. Simulation of the timing and rate of soil loss was unsatisfactorily, mainly because of poor estimation of sediment concentration in runoff, but total soil loss during a rainfall event was adequately predicted in most cases. Differences between measured and simulated values in total runoff and total soil loss were less than 3 mm and less than 120 kg ha⁻¹, respectively, except for a single validation test on the contoured-cultivated treatment. This model is capable of differentiating impacts of land use changes and soil protection measures on steeplands in this area.     

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。     

黄土丘陵区不同林地土壤水分动态变化

研究黄土丘陵区不同林地的土壤水分变化,对于改善黄土高原生态环境建设有着重要的意义。采用定点监测的方法,对陕西省吴起县不同林地土壤水分动态变化进行了研究。结果表明:不同林地在生长季中土壤蓄水量具有显著差异,其顺序为:沙棘林>河北杨林>油松林>山杏林;林地的土壤蓄水量变化具有明显的季节性,根据生长季内土壤蓄水量的变化,可以将土壤水分变化分为3个时期:土壤水分恢复期、土壤水分消耗期、土壤水分补充期;各林地0-200 cm土层土壤水分变异系数从小到大为:山杏林>河北杨林>沙棘林>油松林;在雨水入渗、蒸发、蒸散的共同作用下山杏林地在0-60 cm土层含水量的变化明显大于其它林地。研究结果揭示了不同林种对土壤水分消耗和补给的影响,为当地造林结构配置和植被恢复与重建工作提供一定参考依据。     

重庆南平镇岩溶槽谷区不同土地利用类型地表水土流失

研究岩溶区水土流失特征有助于更好地开展岩溶地区水土保持,防止石漠化。通过在岩溶区不同土地利用类型布设9个径流场,利用2008-01－2010-08野外雨季的监测资料,得到岩溶区地表水土流失特征。结果表明：速效钾在土壤中易被淋失,磷富集度平均值最低,全氮、水解氮、有机质富集度的平均含量居中。从土地利用类型来看,富集度表现明显的是坡耕地（自然坡耕地强于移土培肥坡耕地）,其次是林地,金银花地和草地富集度最低。根据相关系数可知淤泥养分含量与降雨强度呈极显著相关关系,淤泥养分含量与降雨量成正相关,但是相关性差。淤泥养分流失总量是通过泥沙量与淤泥养分含量来共同体现的。土壤侵蚀模数从大到小的顺序依次为自然坡耕地>移土培肥坡耕地>草地>金银花地 >林地。岩溶区并不是每场降雨都要产生径流,主要是大雨尤其是暴雨才生产径流。岩溶区水土流失径流系数平均值在2.31%～14.72%。该研究有助于更好地理解岩溶区水土流失特征,为治理岩溶区水土流失提供科学依据。     

生育期对红壤旱坡花生地氮素径流流失的影响

探明作物不同生育期的氮素流失特征,以期为红壤旱坡地氮素流失预测与有效防控提供理论依据。采用土壤水分渗漏试验装置,对自然降雨条件下赣北第四纪红壤旱坡花生地不同生育期的地表径流、渗漏水及其各形态氮素输出过程进行连续观测。结果表明:(1)红壤旱坡花生地产流主要发生在降雨量最为集中的开花下针期。渗漏水是各生育期主要的径流形式,占总径流量的64%。(2)各生育期,氮素流失的主要途径为渗漏水,主要形式为可溶性氮,占总氮(TN)流失量的54%～99%。除饱果成熟期外,各生育期渗漏水中氮素流失的主要成分为硝态氮,占TN的38%～50%。(3)地表径流和渗漏水氮素浓度总体表现为幼苗期和开花下针期较大,饱果成熟期最小,而氮素流失量则表现为开花下针期最大。因此,幼苗期和降雨量最为集中的开花下针期为防治红壤旱坡花生地氮素流失的关键时期,控制硝态氮等氮素淋溶损失是减少红壤旱坡花生地氮素流失的关键途径。     

降雨强度对黄土坡面矿质氮素流失的影响

利用室内模拟降雨试验，研究了黄土区土壤矿质氮素随地表径流迁移流失和入渗的动态变化，初步探讨了径流与土壤矿质氮素的作用深度EDI，并提出了EDI深度的确定方法。结果表明：土壤矿质氮素流失是降雨、径流与表层土壤矿质氮素作用的结果，随径流流失量显著高于随泥沙流失量，地表产流过程径流养分浓度呈现高—低—较高变化；降雨(降雨强度)和径流是土壤溶质迁移的动力，对土壤矿质氮素随径流流失和入渗有着重要影响。雨强增大，土壤矿质氮素流失量、径流作用深度(EDI)和土壤硝态氮入渗锋值深度均增加；同一坡面不同坡位土壤NO^－₃-N与径流有效作用深度(EDI)和浓度锋值深度不同，坡中下部最深，坡顶部和坡底部较浅；土壤NO^－₃-N和土壤NH⁺₄-N入渗和再分布过程截然不同。     

耕作措施及雨强对南方红壤坡耕地侵蚀的影响

选择典型南方红壤区平均坡度为10°的坡耕地小区进行天然降雨观测,对横坡耕作、顺坡耕作、顺坡耕作+植物篱、稻草覆盖4种耕作措施在侵蚀过程中的径流泥沙和养分流失特征进行研究。结果表明,监测期间,径流深和泥沙流失量基本随雨强的增大而增加。随着耕作措施由顺坡耕作向顺坡耕作+植物篱、横坡耕作、稻草覆盖的转换,减流效益、减氮效益和减磷效益依次增大。稻草覆盖措施减流效益最佳,为91.77%;横坡耕作措施减沙效益最佳,为98.91%;稻草覆盖、横坡耕作和植物篱3种措施在防治高强度降雨引发的土壤侵蚀和养分流失具有较高的效益。耕作措施对泥沙粒径分布有影响。与顺坡耕作、横坡耕作相比,植物篱和稻草覆盖措施能够更有效地拦截径流中的粗颗粒。该研究可为南方红壤丘陵区坡耕地选择合适的耕作措施和防治农业非点源污染提供依据。     

玉米成熟期黄壤坡耕地径流及其氮素流失特征研究

以顺坡垄作、平作、横坡垄作坡面为研究对象,研究自然降雨条件下,黄壤坡耕地地表径流、壤中流及其氮素流失特征,以期为研究区氮素流失预测和有效防控提供科学依据。结果表明:自然降雨条件下,玉米成熟期平均地表径流量分别为0—20,20—40cm壤中流量的7.96,8.22倍。不同耕作措施间地表径流量和氮素流失量差异显著,地表径流量和氮素流失量均表现为顺坡垄作平作横坡垄作,顺坡垄作坡面地表径流量分别是平作和横坡垄作的1.20,2.07倍,顺坡垄作坡面氮素流失量分别是平作和横坡垄作的1.35,2.06倍。在0—20,20—40cm壤中流中横坡垄作径流量和氮素流失量则明显高于其他耕作措施坡面,在0—20cm壤中流中横坡垄作氮素流失量分别是顺坡垄作和平作的2.45,1.90倍;在20—40cm壤中流中横坡垄作氮素流失量分别是顺坡垄作和平作的2.34,1.79倍。地表径流为氮素流失的主要途径,可溶态氮为氮素流失的主要形式,占总氮流失量的63.84%～72.61%;硝态氮是坡耕地无机氮流失的主要成分,占总氮流失量的16.47%～59.17%。氮素流失量与径流量和降雨量均呈显著线性正相关关系。研究区自然降雨条件下,横坡垄作能有效减少氮素流失,合理的耕作措施有助于防治研究区水土资源和氮素流失。     

昆明市松华坝水源区不同利用类型坡地氮素输移规律研究

采用径流小区法对昆明市松华坝水源区牧羊河中游5种不同利用类型坡地地表径流及流失土壤的N（氮）素输移情况,在2007年雨季进行了观测分析。结果表明:不同利用类型坡地N素流失量和水土流失量具有一致性,径流泥沙中,N素流失量分别是裸地>豆地>马铃薯地>林地>草地;径流中,N素流失量依次为裸地>豆地>马铃薯地>林地>草地;5种不同利用坡地截流能力依次为草地>林地>马铃薯地>豆地>裸地。随着截流能力的提高,其径流流失量和土壤侵蚀呈递减趋势,因而N素流失量也逐渐减少;其次,坡度、施肥及土壤自身N素含量也是影响土壤N素流失的重要因素,因此控制水源区水土流失是控制由于N素流失而引起的面源污染的主要途径。     

深松和秸秆覆盖条件下紫色土坡耕地水分养分流失特征

旨在明确深松和秸秆覆盖2种措施在紫色土坡耕地中的水分养分流失特征规律,利用径流小区,结合平作、垄作、深松、完整秸秆覆盖和粉碎秸秆覆盖措施共设置9个试验处理,开展了2年的田间试验,对产量、地表径流、壤中流以及径流中的养分流失进行了测定。结果表明:(1)与平作相比,深松可显著增加壤中流量和壤中流中的总氮浓度,增加39.6%的总径流,以及85%的总氮量流失,同时还会降低玉米产量。(2)秸秆覆盖降低地表径流,增加壤中流量和壤中流中的总氮浓度,总径流增加6.4%,总氮量流失增加9.4%,秸秆覆盖对产量无显著影响。(3)粉碎秸秆覆盖的地表径流总氮浓度比完整秸秆覆盖处理低43.2%,2种覆盖方式在地表径流、壤中流及壤中流总氮损失上无显著差异。(4)深松+垄作处理养分流失量在所有处理中最高,产量最低,不适合在紫色土坡耕地应用。本研究阐明了深松和秸秆覆盖在紫色土坡耕地上相对新型的2种耕作措施在紫色土坡耕地上的产量效应和水土养分流失特征,为该措施在紫色土坡耕地利用的可行性评价提供了很好的参考。     

不同施肥水平下植草对坡地径流氮素流失的调控作用

采用室内模拟人工降雨的方法,研究坡地植草措施在不同施肥水平下对径流氮素流失的控制效应。结果表明:(1)植草措施使坡地初始产流时间滞后约3′6″～18′28″,地表径流量随雨强的增大而增加,植草措施下径流调控率变化范围为3.3%～59.81%,泥沙调控率变化范围为39.66%～83.51%,且均在小雨条件下效果最好;(2)径流三氮输出量随雨强的增大而增加,且与降雨强度之间的关系较施肥水平更紧密;(3)径流氮素流失以硝态氮为主,硝态氮占总氮浓度的变化范围为21.28%～88.36%,铵氮在总氮浓度中的比例较小,仅占3.39%～22.28%,硝态氮浓度是铵氮浓度的1.3～16.9倍,表明坡地径流氮素流失以硝态氮为主。径流氮素浓度与施肥水平的关系较紧密,与降雨强度无紧密关系。     

基施缓释肥等氮替代化肥对径流氮素流失和青贮玉米生长的影响

[目的]探究配施两种释放方式不同的缓释氮肥对滇中地区坡耕地径流氮素流失及青贮玉米生长的影响,为滇中坡耕地水土保持提供理论依据和支持。[方法]通过研究自然降雨条件下的径流槽模拟试验,在等氮条件下设置普通尿素(CK),40%添加了硝化抑制剂的速溶诺泰克^?21+60%普通尿素(处理I)和40%包膜缓释氮肥聚谷氨酸增效3代+60%普通尿素(处理Ⅱ)3个处理。[结果]生育期内各处理氮素流失呈先上升后下降的趋势,其中CK流失量最高,处理I和处理Ⅱ较CK有显著减少,总氮流失量分别下降了29.95%和16.77%,硝态氮分别减少了14.55%和6.53%,铵态氮分别减少了16.08%,8.24%。尿素配施缓释氮肥能够有效提高土壤全氮和铵态氮含量,减少硝态氮含量。处理I,Ⅱ较CK相比土壤全氮含量增加了3.25%和0.87%,铵态氮含量分别显著增加了30.57%,25.70%;较CK相比,处理I、处理Ⅱ硝态氮含量分别减少了22.49%和16.61%。[结论]3个处理间青贮玉米的产量无显著性差异,但配施缓释肥可以在保证土壤肥力和满足青贮玉米正常生长需求的同时减少坡耕地径流养分流失,其中...     

典型泥石流小流域降雨和土地利用对坡面侵蚀的影响

[目的]揭示泥石流小流域降雨和土地利用对流域内坡面侵蚀的影响和作用,为泥石流的生态治理提供科学依据。[方法]以白龙江流域一级支沟——甘家沟泥石流小流域为研究区,基于该流域已建的5个径流小区(裸地、坡耕地、草地、土坎梯田、经济林地)连续5年的观测资料,利用K-均值聚类法,选择降雨量(P)、降雨历时(D)和最大30 min降雨强度(I₃₀)3个降雨指标,将该流域46次侵蚀性降雨事件划分为3类雨型(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型),以平均径流系数和平均土壤流失量为主要指标,定量化分析了不同降雨雨型和土地利用类型对坡面产流产沙的影响和作用。[结果]径流和土壤流失对降雨的响应存在差异,平均径流系数为Ⅰ型降雨最高,其次为Ⅲ型和Ⅱ型降雨;土壤流失量为Ⅱ型降雨>Ⅰ型降雨>Ⅲ型降雨。最大30 min降雨强度与5种土地利用类型的径流系数和土壤流失量的正相关性最高,其次为降雨量、降雨历时。5种土地利用类型的平均径流系数为裸地>经济林地>坡耕地>草地>土坎梯田,土壤流失量为裸地>坡耕地>经济林地>草地>土坎梯田。降雨和土地利用相互作用下,径流...     

反坡水平阶水土保持效益观测

 在昆明市松华坝水源区牧羊河中游坡耕地布设反坡水平阶与对照径流小区,观测2种径流小区的径流量、泥沙量、总氮及总磷输出浓度和输出量。结果表明:与对照相比,反坡水平阶径流量减少34.14%、土壤流失量减少57.17%、总氮和总磷输出量分别减少33.32%和33.82%。坡耕地修反坡水平阶起到了较明显的保水、保土、保肥作用,对控制面源污染物具有重要意义。     

四川紫色土地区典型小流域分布式产汇流模型研究

针对日益加剧的四川紫色土地区水土流失情况，为定量分析紫色土地区小流域水土流失程度，选取四川省南部县鹤鸣观小流域为研究区，在蓄满产流模型的基础上，构建了适合紫色土地区小流域分布式产汇流模型。该模型以地块为计算单元，在每个地块上输入参数，然后依据流域产汇流机制计算每个地块的产汇流量，并用递归算法将计算结果推算到流域出口，得到流域径流总量。该模型能评价流域下垫面各因子空间分布不均匀性和人类活动的影响，模拟每个地块次降雨产汇流过程。在鹤鸣观小流域进行了模型的检验与应用，模拟过程与实测结果符合较好。该研究为四川紫色土地区水土保持治理提供了科学依据。