人工模拟降雨条件下紫色土陡坡地侵蚀泥沙变化特征研究

基于人工模拟降雨研究了三峡库区25°径流小区侵蚀泥沙对0.285,0.978,1.737 mm/min 3种不同降雨强度的响应特征。结果表明:在降雨过程中径流泥沙量,随产流历时的增加呈现先增加后逐渐减少,最终趋于稳定。侵蚀泥沙峰值量出现的时间随着雨强的增大在整个产流历程中不断提前。坡面径流的累积产沙量随产流历时的增加呈幂函数规律,相同降雨历时大降雨强度的累积产沙量明显高于小降雨强度的累积产沙量。在降雨强度为0.285,0.978,1.737 mm/min时,侵蚀泥沙中大颗粒的砂粒含量随产流历时的增加大致呈现降低趋势,侵蚀泥沙中细颗粒的粘粒及粉粒含量随着产流历时的增加呈现增加的趋势,但不同降雨强度下侵蚀泥沙机械组成的波动性有显著差异,雨强越大,侵蚀泥沙机械组成与产流历时回归模型拟合越好。     

人工模拟降雨条件下紫色土坡面养分流失特征分析

采用人工模拟降雨装置研究降雨强度为104.24mm/h时三峡库区5°紫色土坡面的养分流失规律。研究表明:在降雨后坡面表层土各养分均呈现减小的趋势,土壤全量养分流失量表现为坡腰>坡脚>坡顶。随土层加深,土壤剖面养分富集现象越明显。侵蚀泥沙养分在产流过程中呈先增加后减小的变化特征,泥沙携带全量养分含量大小顺序为有机质>全钾>全磷>全氮,有效养分含量大小顺序为速效钾>碱解氮>有效磷。侵蚀泥沙养分与产流历时间的关系为线性函数、二次函数和幂函数,养分不同函数表达不同,而径流总氮、总磷与产流历时的关系均可用幂函数表达。     

紫色土流失土壤的颗粒特征及影响因素

土壤可蚀性是影响坡面水蚀过程的内在因素,与土壤质地,土壤有机质等理化性质密切相关.本研究利用田间人工模拟降雨观测资料,分析了侵蚀过程中流失土壤颗粒组成的变化.结果表明:(1)在次降雨过程中,流失土壤颗粒组成不断变化.随着降雨的进行,细砂含量逐步增加,而粉粒含量基本不变,黏粒含量逐渐减小;(2)雨强是影响流失土壤颗粒组成的重要因素.随雨强增加,细砂含量呈逐步增大的趋势,而粉粒与黏粒含量均逐步下降;(3)坡度对流失土壤颗粒组成影响比较复杂.随坡度增加,细砂含量先增大后减小,粉粒与黏粒含量先减小后增大;在20°坡度时,细砂含量最大,粉粒与黏粒含量最小.     

不同降雨强度下紫色土陡坡地侵蚀泥沙养分特征

采用野外人工模拟降雨试验研究雨强对三峡库区紫色土陡坡地侵蚀泥沙养分浓度的影响。结果表明:(1)在整个产流过程中,随着降雨强度的增大,径流携带的侵蚀泥沙量呈增大趋势,侵蚀泥沙全磷、全钾、碱解氮浓度也表现出增大的变化趋势,而侵蚀泥沙全氮、有效磷、速效钾浓度随雨强增大的变化规律不明显。(2)随着降雨强度的增大,侵蚀泥沙量、侵蚀泥沙各养分浓度到达峰值点的时间分别有不同程度的提前,且峰值点值也有不同程度的增加。(3)同一雨强下,随着产流历时的增加,径流泥沙量呈现出先增大后逐渐减小至平稳的变化趋势,侵蚀泥沙全钾、全磷、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾浓度也表现出相同的变化特征。(4)不同降雨强度下,侵蚀泥沙携带的全钾、全磷、碱解氮、有效磷、速效钾发生了富集,但各养分的富集程度与雨强无明显的相关关系。     

人工模拟降雨条件下不同雨强、坡度对紫色土坡面产流的影响

[目的]研究不同降雨强度和坡度对紫色土坡面产流过程的影响,为紫色土区域的水土流失防治提供科学依据。[方法]基于室内人工模拟降雨试验开展研究。[结果]不同雨强和坡度下的产流过程可大致分为"下凹"型和"上凸"型,且分别可以用指数函数和对数函数描述。随着雨强和坡度的增大,产流时间逐渐减小,产流过程逐渐趋于一致,坡面径流量逐渐增加。坡度和雨强对径流总量的贡献率有着对比消长的关系,小雨强下(雨强为33和54mm/h),坡度是坡面径流总量的主要贡献因子,随着雨强增大(雨强为94和125mm/h),雨强为坡面径流总量的主要贡献因子。[结论]坡度和雨强均为坡面侵蚀的主要影响因子,随着坡度和雨强的增加,坡面侵蚀更加剧烈,主要侵蚀因子也由坡度转变为雨强。     

侵蚀紫色土土壤颗粒流失的研究

通过对秭归县紫色土皮地和王家桥小流域（16.7km^2)河道降雨的观测,土壤和泥沙的分析,初步探讨了紫色土坡土壤颗粒的流失特点,影响因素及其与流域河道泥沙组成的不同,结果表明紫色土坡地流失的泥沙中＜0.02mm的颗粒在碍富集,而河道泥沙的组成以0．2－0．02mm的颗粒为主,其粒径分布更接近于坡地表土。     

人工模拟降雨水质对土壤入渗性能的影响

为探明模拟降雨供水水质对土壤入渗性能的影响,设计了3种水质(去离子水、自来水和盐水)、2种雨强(45.5mm/h和95.54mm/h)、2种坡度(8.7%和25.9%)对黄土高原2种典型土壤(黄土和娄土)的入渗性能进行了研究。结果表明,随着供水电导率的增大,产流历时显著增大,与去离子水相比,自来水和盐水的产流历时分别延长了2.60,2.68倍(黄土)和1.58,1.85倍(娄土);随着供水中含盐量的增大,供水水质对地表结皮发育的抑制作用更为明显,导致土壤稳渗率增大;与去离子水相比,自来水和盐水条件下,黄土和娄土的稳渗率分别增加了21.1%,15.8%和58.3%,75.0%;受产流历时及结皮发育的影响,不同供水水质条件下的累积入渗量差异显著,以60min的模拟降雨为例,与去离子水相比,黄土条件下自来水和盐水的累积入渗量均增大了1.02倍,而娄土条件下分别增大了1.63,1.87倍。结果显示人工模拟降雨供水水质显著影响土壤入渗性能,影响的程度与土壤类型密切相关,建议在相关研究中尽量采用去离子水进行人工模拟降雨试验,以提高不同区域、不同试验结果的可比性。     

人工模拟降雨条件下3种多年生牧草水土保持能力分析

采用人工模拟降雨方法,以耕地和裸地为对照,对3种多年生牧草进行水土保持能力分析。结果表明:产流时间依次为裸地耕地三叶草狼尾草狗尾草,在76mm/h雨强下径流量、1h径流和泥沙累积量、土壤侵蚀量依次是耕地裸地三叶草狼尾草狗尾草,在53mm/h雨强下泥沙量、1h径流和泥沙累积量、土壤侵蚀量依次是裸地耕地三叶草狼尾草狗尾草。3种牧草均有很好的水土保持效果,其中狗尾草水土保持效果最好,三叶草相对较差。     

不同耕作方式对紫色土侵蚀的影响

采用人工模拟降雨试验法对四川盆地丘陵区不同耕作方式紫色土侵蚀的影响实验结果表明：在平面耕作与顺坡垄作两种耕作方式下地表侵蚀率随着降雨历时的变化过程可以用对数相关方程进行描述，20min是侵蚀率变化的转折点；两种耕作制起初的径流含沙量变化起伏较大，以后随着降雨历时的延长，含沙量总体趋于稳定；顺坡耕作加大了土壤侵蚀，两种方式地表稳定侵蚀率最大可以相差30多倍。     

不同雨强和坡度条件下紫色土养分流失规律研究

采用室内模拟降雨装置,研究了三峡库区紫色土在不同雨强和坡度条件下的养分流失规律。结果表明,紫色土坡面流失养分主要由径流和泥沙携带,其中径流养分含量与雨强和坡度无关,但与产流过程一致。泥沙中养分含量与雨强无关,但随坡度增加而降低;泥沙养分含量与产沙量过程无关,但其流失量与产沙量过程一致。泥沙中各养分含量略大于降雨前表土养分含量,远大于径流养分含量,但由于径流中以速效养分为主,故径流携带的养分流失量不容忽视。     

人工模拟降雨条件下紫色土坡面流水动力学参数特征

采用人工模拟降雨法,在3.0m长、1.0m宽的可变坡土槽上,通过4个不同坡度(5°,10°,15°,20°)、5个不同雨强(0.6mm/min,1.1mm/min,1.6mm/min,2.12mm/min,2.54mm/min)的组合实验,对降雨条件下紫色土坡面流水动力参数特征进行了研究。结果表明,在实验的坡度和雨强范围内,紫色土坡面流平均雷诺数Re变化于104.9～1571.7之间,在一定雨强和坡度条件下,坡面流雷诺数Re随实验时间延长而逐渐增大,这主要与坡面形态受降雨侵蚀发生改变后坡面流流态由层流向紊流转变有关;坡面流弗罗德数Fr在各种雨强和坡度条件下都小于1,属缓流状态;坡面流阻力系数f与雷诺数Re无明显关系,但其与佛罗德数Fr之间呈显著的指数关系;曼宁糙率系数n与雷诺数Re之间为幂函数关系,但其与佛罗德数Fr无明显关系。     

模拟降雨条件下紫色土坡地壤中流氮浓度的动态特征

通过模拟降雨试验,研究了1、2 mm/min雨强下紫色土坡地地表径流中的养分浓度,不同坡位和土层深度处壤中流的养分浓度,以及土壤含水量随时间的动态变化规律。结果表明,2 mm/min雨强下,地表径流中铵态氮和硝态氮浓度随降雨时间推移逐渐减小并最终趋于稳定,总氮浓度呈现波动状态,总体呈减小趋势。降雨结束后,紫色土中不同空间位置壤中流的铵态氮浓度呈现波动状态,且雨强越大,波动幅度越大。硝态氮浓度动态变化存在时空分异性:同一土层不同坡位处壤中流的硝态氮浓度随时间变化趋势相同,不同土层深度处变化趋势不同;同一土层中,从坡底到坡顶,不同坡位处壤中流硝态氮浓度呈递减的规律,这种规律在浅层土壤中越发明显。土壤中不同空间位置壤中流总氮浓度均呈现逐渐增大并最终稳定的趋势。同一土层中,从坡底到坡顶,土壤含水量达到峰值的时间逐渐推迟。     

紫色土坡面细沟流的水动力学特征试验研究

通过不同坡度、流量的组合放水冲刷试验,对紫色土坡面细沟侵蚀发生过程中的坡面细沟流水动力学特征进行了研究。结果表明,在试验的坡度和流量范围内,紫色土细沟流流速随放水量的增加而增大,而在相同放水量下紫色土坡面细沟流流速随坡度增加变化趋势不明显。紫色土细沟流的雷诺数变化于500～4600之间,流态基本属于紊流,在同一坡度下,雷诺数随放水量的增大而迅速增大。紫色土细沟流弗汝德数在整个试验过程中均大于1,属于急流范畴。坡面流阻力系数的大小与水流雷诺数有关,但其变化趋势受坡度和流量的影响。在坡度较缓时阻力系数随雷诺数的增大而减小,在坡度较大时阻力系数随雷诺数的增大而增大,但起伏较大。     

紫色土坡面细沟流的水动力学特征试验研究

通过不同坡度、流量的组合放水冲刷试验,对紫色土坡面细沟侵蚀发生过程中的坡面细沟流水动力学特征进行了研究。结果表明,在试验的坡度和流量范围内,紫色土细沟流流速随放水量的增加而增大,而在相同放水量下紫色土坡面细沟流流速随坡度增加变化趋势不明显。紫色土细沟流的雷诺数变化于500~4 600之间,流态基本属于紊流,在同一坡度下,雷诺数随放水量的增大而迅速增大。紫色土细沟流弗汝德数在整个试验过程中均大于1,属于急流范畴。坡面流阻力系数的大小与水流雷诺数有关,但其变化趋势受坡度和流量的影响。在坡度较缓时阻力系数随雷诺数的增大而减小,在坡度较大时阻力系数随雷诺数的增大而增大,但起伏较大。     

重庆市丰都县紫色土养分空间变异及土壤肥力评价

综合运用地统计学、GIS和模糊数学相结合的方法,分析了丰都县紫色土养分的空间变异规律,对其土壤肥力进行综合评价,并绘制了养分空间分布图和土壤综合肥力指数空间分布图,为该县紫色土养分分区管理及精准施肥决策等提供理论依据。结果表明:研究区内5种肥力指标中,除有效磷属于强变异性外,pH、有机质、碱解氮和速效钾均具有中等变异性。土壤pH、速效钾的最适模型是指数模型,块金值与基台值之比分别为17.07%和10.65%,有较强的空间相关性;用线性模型可较好地模拟有机质、碱解氮和有效磷,块金值与基台值之比分别为76.37%、84.21%和87.92%,空间相关性较弱。土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷和速效钾的变程分别为5.43、28.02、31.24、36.48和2.28 km。土壤pH在长江以北较高与较低区域都呈带状并相间分布,在长江以南呈西低东高状态;有机质、碱解氮、有效磷及速效钾的分布存在明显的方向不均匀性,都呈零星斑状。丰都县土壤肥力质量呈现北低南高的趋势,5个等级地块分别占8.14%、18.86%、31.75%、28.58%、12.67%。丰都县土壤肥力总体水平中等偏上,这主要与该地区地形地质有关,同时也受到社会经济与人为管理措施的影响。     

Spatial Variability of Soil Salinity under Subsurface Drainage

In the coastal area of eastern China with monsoon climate and high water table, soil salinity exhibits strong spatial heterogeneity at the field scale. Using basic tools of geostatistics and geographic information systems (GIS), we explored the spatial characteristics of soil salinity under rain-fed conditions and subsurface drainage. The results showed that (1) spatial variability in soil salinity could be reduced significantly by leaching with rain water and subsurface drainage (LD) during the rainy season. The variability in soil salinity after LD decreased from strong to moderate. (2) After LD, soil salinity remained at more than 0.85 g/kg irrespective of values before the rainy season. In other words, it was almost impossible to remove all the salts in the plow layer. (3) Spatial heterogeneity of soil salinity showed a homogenizing tendency based on the critical point of 7 g/kg. Soil salinity less than 7 g/kg (79% of samples) homogenized to within 1.5–2 g/kg under LD and that more than 7 g/kg decreased to 1.5–4.5 g/kg. However, at this level, most salt-tolerant crops could grow. (4) The homogeneity was also reflected in the transformation of salinity grade in different areas. Before LD, the moderately and heavily saline (2–10 g/kg) soil area accounted for 88% of the pilot field in which the heavily saline area constituted 57.45% of the total salt load within the 0- to 30-cm layer; after LD, the mildly saline (1–2 g/kg) area was dominant with more than 75% ratio, contributing 65.24% of total salt load. (5) Intensive and frequent rainfall and long-term LD may reduce the spatial variability in salinity and allow for better reclamation and utilization of saline land. These results provide a scientific basis for integrated management of water and agricultural production.     

土壤特性空间变异研究进展

对土壤特性空间变异的影响因素作了扼要分析 ;对土壤特性空间变异研究方法的发展概况作了初步讨论 ,并对土壤特性空间变异定量研究中涉及的主要分析方法及其参数作了初步介绍 ;对土壤养分空间变异定量研究的进展作了简要回顾     

水力侵蚀对砒砂岩区土壤有机碳空间变异性的影响

以侵蚀剧烈的砒砂岩区为研究对象,应用地统计学Kriging插值法准确描述水力侵蚀下土壤有机碳空间动态迁移过程来探究侵蚀与碳平衡的关系并为有效治理砒砂岩区坡面水土流失提供科学的参考。结果表明：（1）降雨前后各土层有机碳均随着土层增加而减少,表现为中等变异、空间自相关均为正相关且0—10 cm土层自相关性最大。降雨后0—20 cm土层有机碳含量减少而20—40 cm土层增加,且各土层变异程度均较雨前减弱。（2）降雨前后土壤有机碳分别与高斯模型,球状模型较为拟合,且变程值均随土层增加而增大。降雨前后0—10 cm土层表现均为强烈空间相关性且雨后结构比增大,而10—40 cm均为中等相关性雨后结构比减小。（3）降雨后空间异质性减弱斑块面积变大,总体表现为同一土层坡上侵蚀坡下沉积,而不同土层下0—20 cm土层表现为侵蚀,20—40 cm土层表现为沉积。（4）降雨前后土壤有机碳均与黏粒呈现较显著正相关,其中降雨前0—10 cm土层有机碳与黏粒为极显著正相关,降雨后各土层相关性增强均为极显著正相关。但降雨前后土壤有机碳与粉粒相关性均较小且不显著,与砂粒则基本表现为负相关。