坡耕地治理措施及其组合对水土环境及养分流失的影响

针对松嫩平原漫岗黑土区坡耕地严重的水土流失问题,以深松、秸秆还田、垄向区田3项耕作技术和鼠道、暗管2种工程技术为核心,并将其有机组合形成了4个坡耕地治理技术集成模式,于2011-2012年,以黑龙江省农垦北安分局红星农场3°坡耕地为研究对象,对天然降雨条件下的降雨产流及产沙过程进行了试验研究,并分析了不同技术模式下玉米生育期内的土壤侵蚀与养分流失特征。结果表明,各单项措施及其组合对水土环境及养分流失均有不同程度的影响,其中"鼠洞+暗管+垄向区田"组合模式效果最好。与常规耕作相比,地表径流量、土壤侵蚀量分别减少了71.27mm和11.839t/(hm2·a),其有机质、碱解N、速效P、速效K流失量分别占常规耕作的0.16%、0.14%、0.04%、0.04%。     

降雨和地形因子对黑土坡面土壤侵蚀过程的影响

通过室内模拟降雨试验,研究降雨强度和地形因子(坡度和坡长)对黑土区坡面土壤侵蚀过程的影响。试验处理包括2个降雨强度(50、100mm/h),2个坡度(5°、10°),2个坡长(5、10m)。结果表明:不同试验处理条件下,当降雨强度由50mm/h增加到100mm/h,坡面径流量增加1.4~12.4倍;当坡长由5m增加到10m,坡面径流量增加0.1~3.1倍;坡度对坡面径流量的影响较复杂,受降雨强度和坡长的综合影响。降雨强度、坡度和坡长皆对坡面侵蚀量有重要影响。当降雨强度由50mm/h增加到100mm/h时,坡面侵蚀量增加4.2倍;当坡度由5°增加到10°时,侵蚀量增加0.4倍;当坡长由5m增加到10m时,侵蚀量增加0.5倍,表明降雨强度增加对黑土区坡面侵蚀量影响最大。而当降雨强度、坡度和坡长均增大时,坡面侵蚀量增加18.0倍,说明这3个因素交互作用对坡面侵蚀的影响远大于各因素的单独影响或2个因素交互作用的影响。坡面径流量与降雨强度的关系最密切,其次是降雨强度-坡长交互作用和降雨强度-坡度-坡长交互作用;坡面侵蚀量与降雨强度-坡度-坡长交互作用的相关关系最显著,其次是降雨强度和降雨强度-坡长交互作用。分别建立了坡面径流量和侵蚀量与降雨强度、坡度和坡长的经验关系式。     

杨凌天然降雨侵蚀力初步研究

天然降雨是土壤侵蚀的动力因子之一,是研究降雨侵蚀力规律的基本依据.本研究以天然降雨特性为基础,对降雨侵蚀力进行了初步研究.实验运用虹吸式雨量计记录杨凌的天然降雨过程,同时采用滤纸色斑法观测天然降雨雨滴的特征,结合图形处理软件Image-J处理雨滴直径.研究结果表明:该区天然降雨雨滴大小分布符合Best函数式;降雨强度大小直接决定雨滴中数直径和降雨动能的大小,在与国内外经验关系式对比中,与江忠善所研究的降雨动能最接近,同时由于雨型的不同和观测范围的限制而存在一定差异.     

玉米苜蓿间作对黄土坡耕地养分流失的影响

在渭北黄土高原坡地建立24个径流小区,对玉米苜蓿间作、玉米单作、苜蓿单作、裸地降雨后侵蚀泥沙各养分含量进行测量和监测,结果表明:土壤全氮、全磷和有机质的损失量表现为裸地>玉米单作>玉米苜蓿间作>苜蓿单作;不同带宽间表现出随着玉米带宽的增大,全氮、全磷和有机质的损失量也增大;不同坡度土壤速效钾、速效磷、硝态氮、铵态氮的损失量随着坡度的增大而增大;间作下土壤速效钾、速效磷、硝态氮、铵态氮的损失量均小于玉米单作和裸地,但大于苜蓿单作。     

自然降雨对紫色土坡耕地氮磷流失的影响

在三峡库区主要土壤类型(紫色土)、不同坡度(15°、25°)、不同种植模式(柑桔-牧草、蔬菜-马铃薯、玉米-小麦)上建立径流池,研究自然降雨条件下土壤氮磷流失特点。结果表明,土壤氮、磷流失量和流失率在降雨量增加到一定程度时即达最大值,继续增加降雨量,氮、磷流失量和流失率呈下降趋势。氮、磷流失量和流失率同72h内降雨量呈S曲线关系。径流水中总氮(磷)量和浓度同坡度和种植模式无显著性差异。径流水中总氮(磷)浓度随降雨量增加无明显增加趋势,径流水中总氮流失量随降雨量的增加也无明显增加趋势,但径流水中总磷流失量随降雨量的增加呈直线增加。     

施肥量和降雨对水稻田氮流失影响的试验研究

过量且不合理的施肥作业方式,往往导致了氮肥的大量流失,引起水体富营养化等现象,造成了农业水环境的严重污染,是农业非点源污染的重要原因之一。为了能够及时监测氮肥流失的程度和原因,减少农业非点源污染,对稻田水中氨态氮和硝态氮离子浓度的快速测定具有重要意义。本研究使用德国WTW公司的氨氮硝氮在线检测传感器,采用实地取样的方式,对稻田水体环境中氨氮和硝氮离子浓度的变化规律进行了试验研究,探索了不同天气条件下,农田水中氮的流失情况。结果表明,降雨对氮的流失程度有很大的影响,降雨造成的氮流失是农田非点源污染的重要因素,同时施肥量越高,氮的流失情况也越严重。控制农田氮流失必须从施肥方式、耕种方式和灌溉方式等方面进行改善。本研究对于如何减少农业非点源污染,探索合理的氮肥施用方式以及在农田作业中实施最佳管理措施提供了有益参考。     

玉米苜蓿间作对黄土坡耕地降雨产流产沙的影响

通过观测天然降雨时不同带宽玉米苜蓿间作下黄土坡耕地降雨产流产沙特征,研究了降雨条件一定时不同耕作模式对黄土坡耕地产流产沙量的影响和坡度变化对坡耕地产流产沙的影响。结果表明：在5°、10°、15°坡试验径流小区上①玉米单作年均产流总量分别比裸地降低了29.2%、15.8%和12.2%;苜蓿单作年均产流总量分别比裸地降低了...     

模拟降雨下PAM对砂黄土养分迁移影响实验研究

利用室内人工模拟降雨试验,研究了砂黄土施用不同量PAM在降雨条件下入渗-径流、土壤侵蚀和养分迁移特征。研究结果表明,砂黄土在不同PAM用量下均较对照表现出降低入渗增加径流,并能有效减少土壤侵蚀,其侵蚀量随PAM用量增加而减少。径流的增加造成硝态氮,水溶性磷和水溶性钾累积流失量增加,通过径流和泥沙流失的养分很少,硝态氮主要通过淋溶损失,磷和钾移动性弱,土壤固定性强,损失不大。PAM适宜用量在1~3 g/m2之间。     

花铃期减量施肥对棉田径流养分流失的影响

为更好制定雨季棉田养分管理措施,以当地常规施肥量为对照(CK),设置80%常规施肥量(T1)和60%常规施肥量(T2)2个处理,探讨减量施肥对棉田地表径流养分流失的影响。结果表明,与CK相比,T1和T2处理下随强降雨产生的棉田地表径流中,TN、NH4+-N、NO3--N、TP、DP、DRP平均质量浓度均显著降低,其中T1处理的TN、TP平均质量浓度减少了2.50 mg/L和0.183 mg/L,T2处理分别减少了3.41 mg/L和0.234 mg/L。CK、T1和T2处理的棉花产量分别为3 500、3 364、3 242 kg/hm~2,其中T1处理的棉花产量与CK无显著性差异,而T2处理的棉花产量与CK相比显著降低。故建议棉花花铃期施肥量应为常规追肥量的80%,即505 kg/hm~2,以减轻由养分流失所造成的农业面源污染。     

麦田在降雨入渗和排水条件下化肥流失的试验研究

在南方渍害田地区,通常是稻麦连作区,为研究这些地区在排水条件下的氮肥流失规律,在上海青浦农田水利试验站进行了田间试验。试验表明,在小麦生长期,地下水埋深较小时、氮素在土壤中,在地下水位以下土壤剖面上的硝态氮含量很小,排水农田中氮自排水暗管流失量仅占总损失量中较小部分。     

不同地表条件下土壤侵蚀的坡度效应

通过野外人工模拟降雨的方法，对不同地表条件下的径流和产沙的变化与坡度、降雨量、降雨强度等因素进行了相关分析，并在此基础上，就上述过程中的坡度效应进行了评价。结果表明，在相同降雨作用下，坡度对土壤侵蚀影响表现为：光滑地表大于中等粗糙地表大于粗糙地表；但在不同地表条件下，坡度与侵蚀和径流的相关性表现出不同。相对光滑地表，中等粗糙与粗糙的地表。在不同降雨作用下，径流量与侵蚀量，随坡度的变化，表现出不同的变化规律。且存在着一定的临界坡度。这一研究，为该区域坡耕地水土保持措施的配置提供了一定的理论依据，同时也可服务于黄土高原退耕还林（草）工程的实施。     

陕北黄土高原降雨侵蚀力简易计算模型的比较研究

以位于陕北黄土高原的延安、榆林和横山3个气象站的月雨量数据和年雨量数据对Wischmeier、Renard、刘秉正等研究的7种降雨侵蚀力简易计算模型进行验证,将计算结果与陕北黄土高原降雨侵蚀力基准值进行对比,发现刘秉正提出的渭北地区R计算模型较其他模型与基准值比较接近。但是,由于该模型的相对偏差仍然较大,所以,对于陕北...     

黄土坡面细沟流土壤侵蚀机理研究

细沟侵蚀是黄土坡面最主要的侵蚀方式之一,土壤剥离过程是细沟侵蚀中的重要环节。采用6种坡度(2°、4°、6°、8°、10°、12°)、5种流量(8、16、24、32、40 L/min)组合冲刷试验,系统研究了黄土坡面细沟流土壤剥蚀率与水动力学和床面形态的耦合关系。结果表明:土壤剥蚀率与流量、坡度均呈幂函数增加关系,且坡度对土壤剥蚀率的影响更大;不同类型土壤无量纲剥蚀率与无量纲流速之间存在分区现象,表明土壤侵蚀受到除泥沙粒径外其他因素的影响;不同类型土壤无量纲剥蚀率与无量纲切应力双对数函数呈线性增加关系,且不存在分区;不同类型土壤无量纲剥蚀率与无量纲单位水流功率存在分区;土壤剥蚀率随跌坑发育系数的增加呈幂函数增加趋势,而土壤剥蚀率随L/H增加呈幂函数减小趋势,说明床面形态越加复杂、跌坑发育越加成熟,土壤侵蚀就越剧烈。研究结果对细沟水流侵蚀机理的探究具有一定的理论价值,对黄土坡面水土流失治理及生态修复均具有一定的指导意义。     

土壤质地对坡地土壤水分运动与转化特征的影响研究

通过室内模拟降雨试验,研究了杨凌塿土、安塞黄绵土和神木绵砂土的水分迁移特征。结果表明,随着土壤粘粒含量的增加,坡面产流开始时间提前,坡地平均径流系数、径流量和泥沙量呈增加趋势,入渗率和累计入渗水量呈减少趋势。3种土壤降雨入渗率均可用Kostiakov公式拟合,塿土、黄绵土和绵砂土坡地的平均入渗率分别为0.32、0.83和0.88 mm/min。湿润锋运移速度应该与土壤砂粒百分含量和土层含水量的增量呈正相关关系。为了提高雨水利用率,减少水土流失量,建议加强塿土坡地的保护性耕作措施。     

上方汇水对紫色土坡耕地侵蚀及养分流失的影响

通过模拟坡面上方汇水与人工降雨相结合的装置,研究了不同上方汇水量(400、600、800和1 000mL/min)下紫色土坡地产流、产沙和养分流失的特性。结果表明,上方汇水量增大,径流量显著增加,而壤中流产流变化与坡面水流均匀度有关;上方汇水量较小时,坡面均匀度较高,产流量增加显著,而上方汇水量较大时易形成股沟流,壤中流产流反而减少;随着上方汇水量的增加,坡面土壤侵蚀方式演变加快,土壤侵蚀加剧;上方汇水对坡面养分流失有促进和抑制双重作用,汇水量较小时,减弱了雨滴滴溅效应,抑制了养分的流失,在降雨前中期表现明显,但汇水量增大后,养分流失因坡面冲刷加剧而显著增加。此外,坡面氮、磷养分流失因其迁移特性不同有所差别,径流中氮素流失量占流失总量的23.7%~92.1%,壤中流占7.3%~43.3%。而磷主要通过径流流失(占流失总量的91.7%~98.7%)。     

盖州市大清河流域水土流失综合治理研究

水土流失综合治理是保护生态环境的重要手段。通过指标体系法确立盖州市大清河流域水土流失综合治理的重点区域,并根据各个地区的自然条件、水土流失、土地利用和综合治理能力,提出了相应的水土保持措施。     

雨型对东北典型黑土区顺坡垄作坡面土壤侵蚀的影响

基于人工模拟降雨试验,研究了雨型对东北黑土区顺坡垄作坡面土壤侵蚀的影响。根据典型黑土区侵蚀性降雨标准及雨型特征,试验设计了总降雨量相同(降雨量为87.5 mm)的5种不同雨型,即增强型(降雨过程中降雨强度分布为50-75-100-125 mm/h)、减弱型(降雨过程中降雨强度分布为125-100-75-50 mm/h)、峰值型(降雨过程中降雨强度分布为50-75-100-125-100-75-50 mm/h)、谷值型(降雨过程中降雨强度分布为100-75-50-75-100 mm/h)和均匀型(降雨过程中降雨强度保持75 mm/h不变),以及1个坡度(即顺坡垄作改横坡垄作的临界坡度5°)。结果表明,受前期预降雨的影响,各雨型处理的顺坡垄作坡面径流量差异较小,但坡面侵蚀量存在明显差异,其中峰值型雨型引起的坡面侵蚀量最大,分别是谷值型、减弱型、均匀型和增强型雨型处理下的1.20、1.63、1.78、1.80倍。引起侵蚀量较大的雨型(峰值型、谷值型和减弱型)在典型黑土区天然降雨中出现频次超过70%,这可能是该区夏季顺坡垄作坡面侵蚀作用强烈的重要原因之一。同一降雨强度在不同雨型中出现的时序不同,其产生的径流量和侵蚀量对总径流量和总侵蚀量的贡献率也不相同。除125 mm/h外,同一降雨强度出现在起始阶段产生的侵蚀量对坡面总侵蚀量的贡献率显著大于其出现在其他阶段对坡面总侵蚀量的贡献率。