土壤容重对草甸土坡面养分流失特征的影响

通过室内模拟降雨试验对不同土壤容重的草甸土坡面养分流失特征进行研究。结果表明:土壤容重是坡面草甸土养分流失的重要影响因子,土壤容重不同,降雨引起的坡面表土养分流失的程度不同。硝态氮主要随径流流失,占总流失量的55%～79%,70%～84%的有效磷和速效钾随泥沙流失。不同形态的养分在流失泥沙中有富集现象,但富集比各不相同。土壤容重在0.8～1.2g/cm3之间变化时,随土壤容重增加,土壤孔隙度减小,入渗能力减弱,土壤养分在降雨侵蚀力作用下流失量不断增加。但随容重的继续增大,土壤抗蚀性增大,产沙量减小,养分流失量也有减小的趋势。在降雨、坡度等一定的条件下,土壤最容易被侵蚀而发生养分流失的容重范围为1.2～13g/cm3。     

冰雹侵蚀径流小区土壤流失量观测数据分析

冰雹是一种常见的自然现象,严重时会造成灾害。在黄土丘陵沟壑区相同条件下,冰雹造成的土壤侵蚀比降雨的严重。对2014年宁夏海原县树台、西吉县滥泥河水土保持试验站径流场观测资料进行了整理计算,结果显示:冰雹降水量虽小,但次降雨平均雨强、最大30 min雨强、降雨动能、降雨侵蚀力在逐次降雨中最大,造成的土壤流失量也最大;相比降雨,冰雹出现频次少,但造成的土壤流失量却很大;相对裸地与耕地,冰雹对有水土保持措施的径流小区造成的土壤流失量很小,甚至为零,因此水土保持措施是防止冰雹侵蚀的有效办法。     

国外有关气候变化对水土流失影响的研究

在过去的一个世纪里 ,降雨量发生了变化 ,在本世纪中 ,可能会继续变化。这些变化对径流、土壤侵蚀和保护规划具有显著的影响。美、英、巴西等国学者对此进行了广泛的研究。其中美国的Pruski等对降雨和侵蚀、径流间关系进行了较深入的研究。Pruski等为了掌握每年的平均降雨天数的改变和某一特定日的降雨量和降雨强度的改变对径流和侵蚀的影响规律 ,建立了一个计算机模型进行模拟研究。水蚀预测模型 (WEPP)用来模拟 3个地区在 3种土壤、3种坡地和 4种种植体系条件下的侵蚀量。年降雨量通过下列方案改变 10 %或 2 0 %:(Ⅰ )每年降雨天数的改变。 (Ⅱ )日降雨量或降雨强度的改变。 (Ⅲ )上述两种方案相结合。结果表明 ,平均年降雨量改变 1%,3种方案中径流和土壤流失量分别改变 1 2 8%、2 5 0 %、1 97%和 0 85 %、2 38%、1 6 6 %。将土壤流失结果与RUSLE计算结果相比较 ,第三种方案最符合实际情况。     

集水区尺度降雨侵蚀力空间分布对土壤流失的影响

为探讨降雨侵蚀力空间分布对土壤流失的影响效应,该文以黄土丘陵沟壑区子长集水区为例,将区域重心概念应用到降雨侵蚀力的空间分布研究中,基于GIS探讨了降雨侵蚀力重心在不同年份间的变迁对土壤流失的影响。研究结果表明：降雨侵蚀力重心与水文站点、大于15°坡度重心的距离会显著影响土壤流失;当降雨侵蚀力重心位于水文站点和较陡坡度重心中间位置时,也会产生较多土壤流失;降雨侵蚀力重心在南北方向上变化对土壤流失影响不大,但在东西方向上的移动能够明显改变土壤流失。在集水区尺度上,随着降雨侵蚀力空间分布的变化,降雨侵蚀力与坡度、土地利用、水文站点的空间耦合关系将发生改变,从而导致土壤流失量的增加或减少。     

不同降雨强度下坡地覆盖对土壤有机碳流失的影响

采用模拟降雨试验研究不同降雨强度下坡地覆盖对因地表径流泥沙流失的有机碳影响.结果表明:降雨强度越高,土壤覆盖度越低,土壤有机碳流失量越高.影响土壤有机碳流失的因素表现为降雨强度＞土壤覆盖度＞地面坡度.降雨过程中,降雨强度由60 mm/h增至120 mm/h,土壤有机碳流失量增大.覆盖度较小时,降雨强度对土壤有机碳流失起决定作用.降雨强度≤60 mm/h时,植物覆盖层抑制土壤有机碳流失,重度覆盖(覆盖度100％)、轻度覆盖(覆盖度50％)与裸露地(覆盖度0％)相比,土壤有机碳流失量分别减少56.2％和36.3％.同时,土壤有机碳流失量随地面坡度由5°升至10°增加4.6％,初始产流时间提前14s.降雨强度与土壤有机碳流失量呈正相关,土壤覆盖度与泥沙流失量(土壤侵蚀量)以及土壤有机碳流失量呈负相关,径流中土壤有机碳流失量随着土壤侵蚀量同步变化.     

模拟降雨下3种类型土壤坡面的泥沙流失特征及其养分富集效应

利用室内自动模拟降雨系统,以72mm/h的恒定雨强进行模拟降雨试验,并通过结合对模拟降雨后流失泥沙的养分进行定量分析,比较研究了降雨条件下3种发生类型土壤坡面上的泥沙流失特征及其养分富集效应,旨在揭示相同降雨条件下不同土壤类型坡面的泥沙流失规律以及其养分富集效应。结果表明:模拟降雨条件下,红壤坡面受降雨侵蚀最严重,产流排水率及径流泥沙浓度分别为棕壤与褐土坡面的1.21~1.61倍和1.02~8.90倍,泥沙流失量显著高于棕壤与褐土坡面;3种类型土壤坡面流失的泥沙均具氮、磷、钾富集效应,褐土坡面流失泥沙的氮、磷富集效应以及棕壤坡面流失泥沙的钾富集效应均大于其他土壤类型坡面,其中褐土坡面流失泥沙的氮、磷富集系数分别高出棕壤与红壤坡面14.27%~73.55%和6.56%~52.07%,棕壤坡面流失泥沙的钾富集系数高出褐土与红壤坡面55.83%~67.28%;棕壤坡面流失泥沙的氮富集系数与褐土坡面流失泥沙的磷、钾富集系数在整个模拟降雨过程中的变化幅度均显著高于其他2种类型土壤坡面;3种类型土壤坡面的泥沙流失量与其养分富集系数多呈显著(p0.05)到极显著(p0.01)负相关,通过对数方程可预测相同降雨条件下3种类型土壤坡面径流泥沙中的氮、磷、钾损失。     

基于WEPP模型的玉米秸秆管理

玉米秸秆作为一种生物燃油的主要原料被大量利用,促进了玉米种植面积的增加,随之土地生产力和水质问题也相应凸显。通过计算机模拟不同玉米秸秆收获水平及相应的土壤流失量的对应关系得出:在保护性耕作且秸秆利用受限制的条件下,玉米连作对土壤的保护效果比玉米—大豆轮作好。在土壤容许流失量T值限制下连作仅有2.5%的乡域达极高或高度风险,而轮作却高达23.0%;T/2值限制下极高风险区分别达到5.0%和40.0%;T值限制下连作和轮作低风险率分别为50.0%和43.0%,T/2值限制下分别为29.0%和23.0%;而在常规耕作和免耕条件下两者差别不大。当坡度超过4%,即使无秸秆利用的情况下,常规耕作也会导致侵蚀率高于土壤容许流失量;平地免耕即使秸秆全部利用,侵蚀率也会小于容许侵蚀量。     

碎石土坡地不同植被配置下的养分流失途径

为了解不同植被类型及覆盖度对碎石土壤坡地养分流失途径的影响,采用模拟径流小区降雨,研究了6种植被配置模式下地表径流、壤中流及侵蚀泥沙氮、磷养分流失特征。结果表明:植被覆盖坡地氮流失量比裸地减少了0.91~4.60倍,磷流失量减少了6.25~63.9倍,养分控制效果排序为草灌草本灌木裸地。6种植被配置下的地表径流、壤中流及侵蚀泥沙养分流失量存在显著差异,裸地氮、磷的主要损失途径是侵蚀泥沙,灌木是地表径流,草本与草灌结合处理则是地表径流和壤中流;而草本、灌木以及草灌结合土壤磷的主要损失途径是侵蚀泥沙与地表径流共同作用的结果。不同植物覆盖措施对含碎石土裸地氮、磷的流失起到显著的截留作用,主要通过由侵蚀泥沙向非侵蚀泥沙途径转化而实现对氮磷的截留。灌木覆盖度与地表径流的氮磷流失量、径流总量的氮磷流失量之间呈现显著的正相关性,与壤中流的氮磷流失量呈现显著的负相关性。     

间歇性与连续性降雨对黄土坡面细沟侵蚀影响的比较

采用室内模拟降雨试验,对比了间歇性降雨与连续性降雨对黄土坡面细沟侵蚀的影响差异,量化了间歇性降雨相对于连续性降雨条件的试验误差,并评估该试验方法在坡面侵蚀模拟中的适宜性。结果表明：（1）低雨强（≤60 mm/h）时,对于间歇性降雨试验,坡面细沟产沙大幅降低,误差达-40.8%,伴随着沟宽、沟深和割裂度等形态指标的减小,误差介于-33%~-45%;产流误差较小,为0.4%。（2）高雨强（≥90 mm/h）时,产流产沙、细沟形态的各项指标误差均不大,为3%~12%,对试验结果影响相对较小。（3）在采用间歇性降雨试验方法时,建议采用高雨强试验条件（≥90 mm/h）,才能准确模拟天然降雨的细沟侵蚀过程,且在高雨强时应控制间歇性降雨试验每一阶段的降雨历时,避免累积产沙量的持续快速增长而导致细沟侵蚀剧烈发展,误差进一步增大。由于土壤性质的区别,该试验结果在其他区域的适用性还有待深入研究。研究结果可为坡面细沟侵蚀的过程与机理研究提供技术支撑。     

不同地表状况、降雨强度与坡度对径流水中K、Na、Ca、Mg流失量的影响

采用室内模拟降雨装置,对供试的密云县农田褐土分别进行了在3种不同地表状况(裸地、草皮覆被、秸秆覆盖),3种降雨强度(60 mm/h,90 mm/h,120 mm/h),5种坡度(10°,15°,20°,25°,30°)下的交叉实验,对不同降雨时间段下表层径流水中K、Na、Ca、Mg流失量进行测试分析,结果表明在坡度10°,15°的3种降雨强度下,各阳离子流失量在相同时间段内总体表现为秸秆覆盖＜草皮覆被＜裸地,在坡度20°,25°,30°时草皮覆被对各阳离子流失量的抑制效果明显;相同地表、坡度和降雨时间段,K、Na、Ca、Mg流失量均表现出60 mm/h＜90 mm/h＜120 mm/h,Mg规律性最强;相同雨强和降雨时段下,草皮覆被和秸秆覆盖地表下Na、Ca、Mg流失量随着坡度的增加呈递增态势;随着时间段的增加各阳离子流失量总体呈递增态势,只有在雨强90 mm/h时部分元素有所差异;相同雨强1h时段内不同阳离子流失总量之间随坡度的变化存在相关性.     

南方红壤区坡面次降雨产流产沙特征

研究坡面次降雨土壤入渗及产流产沙特征,对于坡地水土流失防治及水土资源管理利用具有重要意义.基于广东省五华县水土保持试验推广站野外径流场2014年的观测数据,研究不同下垫面条件下坡面入渗及产流产沙特征.次降雨入渗量与地表植被盖度间存在显著相关关系(P ＜0.05,R=0.95).入渗量随降雨强度增加,呈先增后减的变化趋势,存在入渗量达最大值的临界降雨强度;人工林及灌草地临界降雨强度为19.9 ～ 27.8 mm/h,均高于自然撂荒地.次降雨径流深和土壤流失量与地表植被盖度间,存在显著负相关关系(P＜0.05),相关系数超过0.9.土壤侵蚀率随径流系数呈幂函数增加趋势,径流中泥沙浓度随径流系数、降雨侵蚀力呈对数函数增加趋势,土壤流失量随降雨侵蚀力及次降雨径流深均呈线性递增趋势.次降雨径流深20 mm为土壤流失量变化拐点,径流深超过20 mm后,土壤流失量随径流深递增速率较快.     

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...     

人工土壤微量元素降雨侵蚀试验研究

采用人工模拟降雨的试验手段,研究了降雨场次、坡度和初始养分含量对人工土壤中铁、锌、锰3种微量元素降雨侵蚀特性的影响。结果表明:铁、锌、锰元素在径流中的浓度和侵蚀量与降雨场次呈负相关,用幂函数拟合,相关系数均达0.80以上;降雨径流量与坡度间呈线性负相关,铁、锰、锌流失量与坡度间也呈线性负相关,相关系数达0.90以上;铁、锰、锌侵蚀量与初始养分含量呈线性正相关,相关系数达0.90以上。     

美国南部大平原冲沟治理与水质的关系

在美国南部大平原地区，由于周期性强烈降雨及大面积的易侵蚀土壤的存在，引起了强烈的沟蚀。在俄克拉荷马州的ＬｉｔｔｌｅｗａｓｈｉｔａＲｉｖｅｒ流域选取了两个毗邻的普遍发生沟蚀（４级侵蚀）并长有当地草类的小流域，坡度均为５％，面积分别为３．８、５．７ｈｍ２，同时对径流中的土壤沉积物、氨、磷的流失量进行了长达１３年的测试研究（１９８０～１９９２），１９８３年，对试验流域的冲沟进行了治理，种植了米德兰狗牙根，并修建了１个蓄水池。治理前，沉积物、氮和磷的流失量远大于对照流域的流失量。治理后，年土壤流失量只有４９００ｋｇ／ｈｍ２，氮、磷流失量分别为３，１ｋｇ／ｈｍ２、１．６ｋｇ／ｈｍ２，而对照小流域年土壤流失量为２７５００ｋｇ／ｈｍ２，氮、磷流失ｈ量分别为７．１ｋｇ／ｈｍ２、４．６ｋｇ／ｈｍ２。根据径流与土壤相互作用的主要层次的土壤特性，利用动力学与丰度法。预测出治理区和对照区径流中氨、磷的流失量。根据心土层特性预测出对照区径流中氮、磷的释放量及迁移量：在治理区，也作出同样精确的预测。此后１０年效益结果为：用在冲沟治理上的每投入１美元可减少土壤流失量２１０ｋｇ，减少氮、磷流失量为５ｇ、３ｇ。关键词     

降雨强度与坡度对径流中七种阳离子流失量的影响

针对密云水库周边地区坡地地貌,采用室内模拟降雨装置和ICP-MS质谱分析技术,研究了密云地区农田褐土在5种坡度和3种降雨强度交叉实验表层径流中K、Na、Ca、Mg、Al、Fe、Mn7种阳离子在不同降雨时段下的流失规律。结果表明在坡度和降雨时间段相同时,随着雨强的增加,大部分阳离子最大流失量逐渐增加,K、Mg、Fe、Mn规律性较强;在相同雨强和降雨时间段下,各阳离子流失量最大值所呈现的坡度不尽一致,但在雨强120mm/h时,K、Na、Ca、Mg、Fe流失量的最大值均呈现在25o坡度下;在坡度、雨强一致时,不同降雨时段内7种阳离子的流失量均呈现出随着时间的递增而逐渐增加的趋势。不同阳离子的流失总量之间随坡度的变化存在相关性,如在60mm/h和120mm/h降雨强度下,K、Ca流失量之间的相关系数分别达到0.974和0.953。各阳离子流失量在连续时间段下受径流量的影响不明显,但7种阳离子在1h的流失总量与径流量之间在相同降雨强度下随坡度变化均存在二次曲线关系,复相关系数平方>0.9。     

模拟降雨对工程建设区裸露坡地产流产沙及氮素流失的影响

为揭示不同降雨强度下工程建设区裸露坡地土壤侵蚀过程和氮素流失特征,采用人工模拟降雨的方法,研究不同降雨强度(1,1.5,2mm/min)和处理(裸地、坡面覆盖纱网)对工程裸露坡地产流产沙及氮素流失的影响。结果表明:(1)径流强度、径流含沙量、土壤剥蚀率都与降雨强度呈正相关关系,土壤入渗率与降雨强度呈现负相关关系。(2)累积泥沙量与累积径流量在裸地处理中呈现线性函数关系,在纱网处理中呈现幂函数关系。(3)地表径流中氮素流失浓度随降雨历时呈现"下降—稳定"趋势,氮素流失量随降雨强度的增加而增大,其中NO_3~-—N流失量占总氮比重高于NH_4~+—N。(4)土壤坡面覆盖纱网后能有效控制水土流失量和氮素流失量,其中径流量和NO_3~-—N流失量在小雨强处降低效果显著,分别降低了60.21%和56.74%;TN流失量和NH_4~+—N流失量在小、中雨强处降低效果较好,均达到59.26%以上;侵蚀泥沙量在小、中、大雨强处均降低了79%以上。说明土壤坡面覆盖纱网这一措施对降低工程建设区裸露坡地土壤侵蚀量和氮素流失量具有效果显著,可以作为工程建设区水土流失防止措施。     

不同降雨类型下的南方典型土壤侵蚀量差异研究

利用江西省鹰潭市红壤国家生态实验站1997—2003年度自然降雨观测资料和该站我国南方主要类型土壤径流小区的流失量实测数据,研究了5组降雨类型(I:12.7 mm<次降雨量<20 mm;Ⅱ:20 mm≤次降雨量<30 mm;Ⅲ:30 mm≤次降雨量<40 mm;Ⅳ:40 mm≤次降雨量<50 mm;Ⅴ:次降雨量>50 mm)在单位降雨(1 mm)和单位降雨侵蚀力(1个数值侵蚀力)条件下不同类型土壤的流失量差异。结果表明:(1)单位降雨产生侵蚀力的规律为:Ⅴ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ类降雨。(2)不同土壤在单位降雨下的产沙量趋势呈:Ⅰ>Ⅳ>Ⅲ>Ⅴ>Ⅱ类降雨。(3)在单位降雨侵蚀力下,除Ⅱ类降雨的产沙量相对比Ⅴ类降雨的产沙量大以外,其它各类降雨的产沙量规律与单位降雨的产沙规律相一致,均呈现:Ⅰ>Ⅳ>Ⅲ类降雨。     

短时强降雨对岩溶坡面土壤地表流失/地下漏失的影响

为研究岩溶地区雨强变化对水土地表流失和地下漏失的影响,对中国西南典型岩溶石漠化地区30年来的降雨特征进行了分析,并采用室内模拟试验,通过控制不同降雨时间和强度,研究其对土壤地表流失/地下漏失的影响。结果表明：(1)降雨强度与土壤地表流失量/地下漏失量均呈正比关系,但降雨强度的大小交替顺序对土壤地表流失/地下漏失量的影响存在差异,雨强大的降雨发生在降雨过程的后期更易发生土壤地下漏失。(2)短时多次降雨之间的时间间隔对土壤地表流失量和地下漏失量影响显著,集中性大雨比间断性大雨更易引发岩溶坡面土壤地表流失及地下漏失。短时多次降雨之间无雨的时间越长越不易发生水土流失和漏失。(3)降雨前期,降雨强度与土壤地表流失速率之间呈正相关关系,降雨中后期,土壤地表流失速率不受降雨强度的变化影响。降雨过程中,土壤地下漏失速率随着降雨强度的增大而升高。研究成果可为岩溶石漠化地区水土流失精准防治提供技术支撑。     

不同配置模式毛竹林水土流失特征

选取安吉县毛竹纯林、毛竹—杨桐混交林、毛竹—杨桐—萱草混交林作为研究对象,对大气降雨和3种林分中的地表径流量、土壤流失量、养分流失量(总氮和总磷)进行了研究。结果表明:(1)安吉县6—10月份降雨量呈明显波动趋势,降雨量为6.0~106.0mm。根据降雨强度划分等级安吉县25场降雨划分为小雨、中雨、大雨和暴雨。(2)安吉县暴雨对应的径流系数相对较高,其次为大雨。3种林分中毛竹纯林径流系数最大,毛竹—杨桐—萱草混交林最小。(3)3种林分径流系数、土壤流失量和养分流失量变化趋势基本一致,均呈明显波动趋势。6月和8月径流系数、土壤流失量和养分流失量相对较大。(4)降雨量与地表径流回归方程和地表径流与土壤流失量回归方程均为线性回归方程,说明降雨量与地表径流、地表径流与土壤流失量均呈线性关系。     

次降雨过程中北京市不同土地利用方式下土壤养分流失特征

研究了次降雨过程中北京市不同土地利用方式下(草地、农田、林地和果园)土壤养分流失特征。结果表明:(1)在不同土地利用方式下,地表径流量的变化均随着降雨时间的增加呈对数变化趋势,在同一降雨时间内,地表径流量均表现为草地农田林地果园。(2)草地泥沙流失量随降雨历时变化幅度较大,在降雨后期出现陡增陡降的变化趋势,其他3种土地利用方式下泥沙流失量的增加变化幅度较小;不同土地利用方式下泥沙流失量大小顺序为:草地农田林地果园。(3)草地和农田地表径流量显著高于林地和果园(P0.05),地表径流量和壤中流均表现为:草地农田果园林地;从壤中流总量变化特征来看,草地和农田产生的壤中流显著高于林地和果园(P0.05)。(4)不同土地利用方式下的泥沙积累量均随降雨历时而呈指数的变化趋势。(5)不同土地利用方式下水相氮磷流失量、泥沙氮磷流失量和氮磷流失总量均表现为:草地农田果园林地。(6)降雨径流过程中,不同土地利用方式下磷的流失是以侵蚀泥沙相为主,氮素的流失以径流水相为主。(7)不同土地利用方式降雨前期土壤全氮和全磷含量大小基本表现为:草地农田林地果园,泥沙N和P含量比雨前土壤表层N和P含量有所增加,说明侵蚀泥沙对N和P具有一定的富集作用,并且不同土地利用方式下侵蚀泥沙对P的富集高于对N的富集,综合比较可知,草地侵蚀泥沙富集养分的能力最高。(8)不同土地利用方式下泥沙量与侵蚀泥沙中全氮和全磷含量均存在显著或者极显著的正相关关系(P0.05),与土壤全氮和全磷含量存在不同的正相关关系(相关系数较低),说明侵蚀泥沙量的增加会引起泥沙中养分含量不同程度的增加效应,并且草地和农田侵蚀量与养分含量的相关系数高于林地和果园。