地表径流中碱土金属流失规律及调控机制研究

采用模拟降雨装置,对密云县农田褐土进行了在不同地表状况、降雨强度和坡度下的交叉试验,测试分析了径流泥沙和径流水携带的Ca、Mg流失量。结果表明,相同降雨强度、坡度条件下,Ca、Mg流失量为秸秆覆盖<草皮覆被<裸地。相同地表状况与坡度下Ca、Mg流失量与雨强呈正相关,相同雨强下泥沙携带流失量随坡度的增加而增大,草皮覆被和秸秆覆盖的地表径流水中Ca、Mg的流失量随坡度的增加而增大,坡度对裸地地表径流水携带Ca、Mg的流失量峰值有影响。相同雨强和坡度条件下,裸地地表泥沙中Ca、Mg的流失量超出径流水的携带量,草皮覆被和秸秆覆盖下,在坡度10°、15°时泥沙中Ca、Mg的流失量接近于径流水携带量,而且此时径流水中Ca、Mg的流失量占泥沙携带量的百分比高于坡度为20°、25°、30°时的百分比。秸秆覆盖,雨强90、120mm·h-1条件下,径流水中Mg的流失量已经超过了泥沙携带量,结果证明径流液中Ca、Mg均存在不容忽视的流失状况,而且Ca的流失量高于Mg。     

高羊茅草地地表径流系数影响因素研究

高羊茅作为我国北方典型冷季型城市草坪草,具有调蓄雨水的作用。为了进一步深入研究北方高羊茅草地的降雨径流,本文采用人工模拟降雨试验,研究了高羊茅草地在不同覆盖度(60%和90%)及不同雨强(30、60和90mm/h)条件下的径流系数变化过程及其与影响因子之间的关系,并用裸地作为对照,得出高羊茅草地在不同试验条件下的径流系数削减率。研究结果表明:1)高羊茅草地初始产流时间随雨强增加逐渐提前,随着覆盖度的增加逐渐延长,同时,雨强越大初始产流时间提前幅度越小,覆盖度越大草地延缓初始产流时间的效果越明显;2)裸地和高羊茅草地的径流系数随降雨时间变化规律相似,均随降雨时间的延长先迅速增加后逐渐变缓,经过拟合裸地及高羊茅草地的径流系数与降雨时间均呈对数关系;3)高羊茅草地地表径流系数随着覆盖度的增加而降低,随着雨强的增加而增加,且覆盖度越低雨强对径流系数的影响越显著,反之则越不显著;4)高羊茅草地对径流系数的削减能力有限,随着雨强的增加两种覆盖度草地径流系数削减率越相近,在雨强为30、60和90mm/h时两种覆盖度草地径流系数削减率分别相差25%、24%和23%;5)建立试验条件下高羊茅草地径流系数与降雨强度、覆盖度、降雨时间的回归方程,经过验证,方程可用于试验条件下高羊茅草地径流系数的预测。      

人工降雨模拟河南淮河流域潮土非点源氮输出

为研究淮河流域农田非点源输出、区域农业非点源污染控制与管理,以河南淮河流域典型土壤(潮土)及其是否秸秆还田为对象,人工模拟0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm·min^-1降雨强度下的径流、泥沙和氮输出负荷。结果表明:降雨强度越大,相同时间段内的累积径流量、累积泥沙量、氮输出量以及三者的产出速率均越大;径流中氮元素的浓度在降雨初期的20 min内变化较大,具初期冲刷效应,随后波动并趋于相对稳定或略有降低,其平均浓度在未掺混秸秆时以2.0 mm·min^-1降雨强度时最大,其次为3.0mm·min^-1,掺混秸秆后以1.5 mm·min^-1时最大;未掺混秸秆时氮元素泥沙输出量占总输出量的98.25%以上,但掺混秸秆后输出量有所降低(最低值为65.12%)。秸秆还田后,分别可在<1.0 mm·min^-1与<1.5 mm·min^-1的低降雨强度下减少径流与泥沙流失量,高降雨强度下则增加泥沙流失量;径流氮元素浓度比未掺混秸秆的高,增加了氮元素的累积输出量。累积径流量与累积泥沙量间及两者分别与氮元素输出量之间均存在良好的幂函数与对数函数关系,相关系数均在0.900以上。研究表明,降雨强度、秸秆还田均对径流、泥沙、氮输出等产生影响,引起氮输出明显变化的降雨强度在未掺混秸秆时为1.0 mm·min^-1,在掺混秸秆时为1.5mm·min^-1;减少农田非点源氮输出负荷的重要途径包括控制产流初期氮流失与泥沙流失。     

草地覆盖对伊犁河谷地表产流产沙的影响因素分析

伊犁河谷作为新疆水土流失较为严重的地区之一,探讨如何在此生态环境脆弱区利用植被进行水土保持工作至关重要。采用野外人工模拟降雨的方法,选择不同植被覆盖度的小区(80%、60%、40%、20%、10%、0%),从覆盖度与地表径流速率,以其与径流含沙量之间的定量关系出发进行试验。结果表明,随着植被覆盖度的增加,径流系数变小,径流速率和径流含沙量明显降低。同时,40%植被覆盖度可以作为该区域一个参考的临界值,即植被覆盖度达到这个点时,就可以有效地对该区域进行水土保持。     

保护性耕作的不同因素对降雨入渗的影响

通过 2次人工模拟降雨试验 ,研究了机械化保护性耕作以及秸秆覆盖、表土耕作及机具压实 3因素对降雨入渗的影响。结果表明保护性耕作有延缓径流 ,增加降雨入渗的作用 ;秸秆覆盖和机具压实是影响降雨入渗的主要因素 ,表土耕作的影响相对较小。在土壤干燥 ,降雨强度为 72 mm.h-1的条件下 ,保护性耕作处理与传统翻耕处理比较 ,其地表产生径流的时间延迟 12～ 16 min,且稳定入渗率提高 1.5～ 1.6倍 ;分析各因素的影响可知 ,秸秆覆盖使径流延迟 8min产生 ,稳定入渗率提高 1.1倍 ;机具压实使径流早 7min产生 ,稳定入渗率降低 4 7.5。进一步研究压实程度和覆盖率对降雨入渗的影响 ,结果表明 :秸秆覆盖率越高 ,径流开始的时间和土壤含水量达到饱和的时间越晚 ,且稳定入渗率越高。在所试的秸秆覆盖率范围 (0～ 70 )内 ,同等降雨条件下 ,随着秸秆覆盖率的增大 ,径流量近似按二次曲线减少。随着土壤含水量的增大 ,秸秆覆盖对降雨入渗的作用减弱而压实的影响增强 ,压实可使表层土壤的体积质量增大 ,土壤入渗性能降低。在土壤含水量较高 ,降雨强度为 82 .5 mm.h-1条件下 ,压实使径流产生时间比无压实的早 13min,使稳定入渗率降低86 .8。机器质量越大 ,压实影响的深度越大。试验表明 ,小拖拉机和中型拖拉机都使     

鄱阳湖区赣北棉田地表径流氮磷流失特征研究

为明确鄱阳湖生态区赣北棉田地表径流氮磷流失特征,探究氮肥减施和部分有机肥替代化肥对氮磷流失的影响,采用田间径流池法,在自然降雨条件下,连续4年进行定位监测。结果表明,试验区域暴雨主要出现在5～7月,该时期为径流发生的高风险期;棉田总氮和总磷年度累积流失量分别为7.59～22.49 kg·hm^-2和0.43～1.61 kg·hm^-2,地表径流以颗粒态氮和可溶性磷为主,硝态氮是无机氮流失的主要成分。地表径流、养分流失时间、流失量与降雨量之间具有显著的相关性;在常规施肥处理下,径流量和氮、磷流失量呈极显著的幂函数相关。与常规施肥相比,减氮20%基础上配施部分（10%）有机肥的施肥措施有利于减少地表径流、降低径流系数、减少氮流失,且对磷的流失和棉花产量无显著影响。     

云南坡耕地红壤地表径流氮磷流失特征定位监测

选取南方典型坡耕地红壤为试验区,采用田间小区试验方法,在自然降雨条件下,于2008-2010年连续3a对不同农业管理方式下地表径流及氮磷流失特征进行田间实地监测.结果表明,试验区域干湿季极其分明,3a平均降雨量为838.6 mm,主要集中在5月到10月,坡耕地红壤地表径流、养分流失时间、流失量与降雨量之间具有显著的相关性,在常规施肥处理下径流量和氮磷流失量之间呈极其显著的指数相关性,相关系数分别为R=0.8974**和R=0.5297**.坡耕地红壤地表径流量、径流系数及氮磷流失量变化规律一致,不施肥条件下,总氮、总磷流失量最大,优化施肥、揭膜、横坡垄作及秸秆覆盖等农艺措施能降低氮、磷流失量,尤其是横坡垄作种植,相对于顺坡垄作氮、磷流失总量降低了2/3左有.不同处理之间径流中各种形态氮磷含量无显著差异,说明不同农业措施主要通过地表径流流失量而影响坡耕地地表径流氮磷流失量的多少.坡耕地红壤地表径流氮磷流失以颗粒态为主,TDN占TN比例年均为24.58％,TDP占TP的比例年均为7％,TN流失量是TP的3倍左右;优化施肥和揭膜条件下可溶性氮磷所占比例增加,横坡垄作和秸秆覆盖条件下降低.在可溶性氮素中,NO3-N、NH3-N占TN的比例年均分别为8.41％、12.65％,但是2009、2010年NH3-N均小于NO3-N.因此,关于坡耕地地表径流不同流失氮素形态的影响因素较多,目前研究结果不确定,且年际之间差异较大,尚需要进一步研究.     

湖北省稻田地表径流氮磷养分流失规律初探

在湖北省水稻主要种植区设置3个田间原位监测点,采用径流池收集地表径流的方法,研究水稻田地表径流产生和氮磷养分流失的规律.结果表明,2010年,全省稻田平均产生地表径流8次,产流量平均为304.5 mm,产流系数为34.7％,径流主要发生在4～8月降雨比较集中的时段;施肥后全省稻田年平均总氮的流失量为4.90-10.67 kg/hm2,总磷流失量为0.63～1.44 kg/hm2;径流水中总氮平均浓度为1.83～3.83 mg/L,总磷浓度为0.16～0.49 mg/L;可溶态氮是地表径流氮素流失的主要形态,约占总氮的70.2％～86.7％,其中尤以硝态氮的流失量最大,占总氮的51.8％～69.5％,铵态氮流失量较小,约占总氮的7.4％～34.9％;磷素的流失以颗粒态磷为主,占总磷的60.4％～87.7％;肥料氮、磷养分流失量平均分别为当季施肥量的0.46％和0.37％.施肥和径流量是影响地表径流氮、磷流失的主要因素,施肥导致氮、磷养分流失量增加,径流产生量大的时段,其氮、磷的流失量也增加.     

人工模拟降雨不同施肥方式下紫色土养分流失研究

试验采用人工模拟降雨装置,研究了紫色土在表施肥和混施肥两种施肥方式下磷、钾养分径流流失规律.结果表明,两种施肥方式径流中养分浓度均随时间呈幂函数下降,但表施肥径流中磷钾养分含量明显高于混施肥,且在降雨产流初期表现尤为明显;在养分流失量方面,两种施肥方式径流中可溶性P及速效K累积流失量均随时间呈近似直线增加,表施肥明显大于混施肥,但混施肥养分流失50%～70%在开始降雨产流的前10 min内发生,而表施肥养分流失贯穿整个产流过程.同时试验发现施肥方式对坡面产流无显著影响.     

紫色土坡地氮素和磷素非点源输出的人工模拟研究

氮素和磷素是引起水体富营养化的莺要限制因子,本文通过人工模拟降雨的方法,对紫色土坡地在降雨后产生的氮磷迁移过程进行动态研究.结果表明,两种坡度(5°和10°)和不同降雨强度的模拟降雨过程中,供试的土壤产生两种径流模式:地表径流和壤中流.多场人工模拟降雨中,单场降雨造成坡地总氮(TN)最大迁移量达2.13 kg·hm-2,总磷(TP)最大迁移量达0.17 kg·hm-2,地表径流的总氮和总磷(NP)输出与壤中流NP输出相差3～5倍,地表径流是TP输出的主要途径,而地表径流TN输出与壤中流TN输出差异不显著,壤中流也是TN迁移的另一重要途径;在相同坡度和降雨强度条件下,农田作物的覆盖作用能减缓地表径流量和N、P的迁移量具有明显作用,但产流时间的差异不大;在相同作物覆盖和降雨强度条件下,坡度越大其地表径流量和TN的迁移量也越大,土壤的NP迁移主要以TN为主.通过模拟降雨发现紫色土坡地土壤NP流失浓度与径流流量之间的关系可以表示为:Gn=aQ2 bQ c,降雨量是影响参数b的主要因子.     

暴雨条件下紫色土区玉米季坡耕地氮素流失特征

【目的】研究暴雨条件下,川中丘陵紫色土区坡耕地玉米全生育期土壤侵蚀及氮素流失规律,为研究区氮素流失预测和有效防控提供科学依据。【方法】采用人工模拟降雨与径流小区相结合的方法,在玉米苗期（5月1日）,拔节期（5月26日）,抽雄期（6月27日）和成熟期（8月4日）进行模拟降雨,结合川中丘陵紫色土区夏季暴雨多的特点,开展降雨强度为1.5 mm·min^-1,坡度为15°条件下地表径流、壤中流和侵蚀泥沙中氮素流失特征的研究。【结果】（1）玉米各生育时期地表径流产流率和产沙率总体表现为随降雨时间延长而呈增加的变化趋势,地表径流产流率和产沙率均表现苗期最高,抽雄期最低;壤中流产流率则表现为抽雄期最高,成熟期最低。（2）玉米各生育时期地表径流中总氮流失率随降雨时间延长而呈增加,在降雨36 min后基本趋于稳定,总氮和可溶性总氮流失率均在玉米苗期最大,平均值分别为5.24和4.74 mg·m^-2·min^-1;玉米全生育期地表径流中硝态氮流失率则在降雨30 min后基本稳定,铵态氮流失率呈现波动性,硝态氮和铵态氮流失率均在玉米拔节期最大,平均值分别为3.90和0.14 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期地表径流中总氮,可溶性总氮和硝态氮流失量与地表径流量呈现极显著线性关系。（3）壤中流中总氮流失率在玉米各生育时期随降雨时间延长缓慢增加,壤中流中可溶性总氮和硝态氮流失率在玉米苗期、拔节期和成熟期变化趋势与总氮一致,而铵态氮流失率在玉米全生育期呈现波动性;总氮,可溶性总氮,硝态氮和铵态氮流失率均在玉米拔节期最大,平均值分别为25.04、20.34、16.20和0.22 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期壤中流中总氮,可溶性总氮和硝态氮流失量与壤中流量呈现显著线性关系,且均在玉米拔节期表现为斜率最大。（4）玉米各生育时期侵蚀泥沙中氮素流失率均随降雨时间延长而增加,但在玉米苗期表现为增幅最大,平均值为0.92 mg·m^-2·min^-1。在玉米全生育期,侵蚀泥沙中氮素流失量与侵蚀泥沙量呈现极显著线性关系。（5）地表径流中不同形态氮素流失量均在玉米苗期和拔节期最大,壤中流中总氮流失量则在玉米拔节期和抽雄期最大,侵蚀泥沙中氮素流失量在玉米苗期最大。壤中流为研究区坡耕地氮素流失的主要途径,占氮素流失总量的64.07%-83.39%。可溶性总氮为径流中氮素流失主要形态,以硝态氮为主要形态。【结论】1.5 mm·min^-1降雨强度下,地表径流和壤中流中总氮流失量分别在玉米苗期和拔节期最高,可溶性总氮和硝态氮流失量均在拔节期最高,存在水体富营养化潜在风险,控制苗期地表径流量和拔节期壤中流量可减少该区域氮素流失量。     

坡度对东北黑土流失影响的研究

通过室外人工模拟降雨的方法，得出了在不同坡度、降雨量和降雨强度时，不同植被覆盖度的流失泥沙颗粒组成、黑土地表的径流量以及土壤含水量的相应变化。     

降雨对烟地地表径流和土壤渗透性能的影响

以烤烟种植地所设径流场为研究对象,采用相关分析、线性回归等分析方法,对不同降雨强度下产流时间及地表径流特性进行了分析,重点研究降雨因子对地表径流和土壤的影响.通过研究烤烟种植地降雨、地表径流和土壤入渗三者之间的关系.试验结果表明,地表径流与降雨呈线性关系,降雨量越大,线性关系越明显;而降雨对土壤的渗透性能也有明显影响.     

节肥控污施肥模式对双季稻田氮磷径流损失的影响

利用田间小区试验进行原位监测,研究了节肥控污施肥与习惯施肥两种不同施肥模式对双季稻田地表径流中氮磷的形态特征及流失量的影响。结果表明:稻田地表径流主要受降雨驱动,当降雨量大于24.4 mm时产生地表径流;氮磷径流流失量主要与径流中氮磷浓度相关; NH_4~+-N和悬浮颗粒结合态磷分别是氮、磷流失中比重最大的形态;节肥控污施肥模式全稻季的TN、TP、NH_4~+-N、NO_3~--N的流失量及氮磷流失系数均较常规施肥模式减少。     

模拟降雨条件下烤烟植株对降雨再分配及产流的影响

【目的】明确烤烟植株对降雨再分配及产流的影响,为坡耕地土壤侵蚀的防治及可持续利用提供理论依据。【方法】采用室内人工模拟降雨法,测定了40,80和120 mm/h降雨强度下烤烟旺长期的茎秆流、穿透雨、径流和渗漏,并进一步探讨了茎秆流和穿透雨与产流的关系。【结果】茎秆流量、穿透雨量和穿透雨率与降雨强度呈极显著正相关关系,而茎秆流率则与降雨强度呈极显著负相关关系;不同降雨强度下茎秆流率和穿透雨率分别为24.66%～28.79%和71.21%～75.34%。当降雨强度为40 mm/h时,茎秆流几乎不参与径流形成,当降雨强度为80和120 mm/h时,茎秆流再分配后形成径流和渗漏的比例分别为16.90%～20.54%和79.46%～83.10%;穿透雨再分配后形成径流和渗漏的比例分别为40.14%～66.19%和33.81%～59.86%。径流中来源于茎秆流和穿透雨部分的比例分别为0.82%～10.07%和89.93%～99.18%,而在渗漏中来源于茎秆流和穿透雨部分的比例分别为42.19%～44.21%和55.79%～57.81%。【结论】降雨经烤烟植株再分配后,茎秆流主要形成了渗漏,对地表径流的贡献相对较小;而穿透雨主要形成了径流和渗漏,是两者的主要来源。     

冀南地区农田氮磷流失模拟降雨试验研究

农田氮磷养分流失是我国农业面源污染的主要污染源,为了研究冀南地区农田氮磷流失特征,本文采用人工模拟降雨大田试验的方法,测定施肥前后裸地农田地表径流与壤中流氮磷流失量,分析径流中不同形态氮磷的流失规律。结果表明:地表径流与壤中流的产流存在明显差异,地表径流产流过程波动明显,壤中流流量变化较为平缓并具有一定的滞后性,且在总径流量中的比例较小,两次试验分别占9.0%与13.1%;径流中氮素浓度在产流初期较高,随后迅速衰减,产流后0～35 min是累积氮流失量较快的时段;产流中可溶性氮的输出以硝氮为主,占累积流失量的71.0%～99.7%,且硝氮的流失极易受水文因素的影响;磷元素在径流中的含量较低,多以颗粒态存在,并且随着产流时间的延长,壤中流逐渐成为磷流失的主要途径;累积产流量与累积氮、磷流失量之间可分别用线性拟合与幂函数拟合,拟合优度分别在0.99与0.97以上,存在显著相关关系。研究结果表明,冀南地区农田在降雨之后氮磷流失量巨大且呈现一定规律性,适宜氮肥施用量与控制产流前期养分流失是防控当地农业非点源污染的有效途径。     

人工杉木林间伐对水土流失影响的研究

该文以江西省大岗山的人工杉木林为研究对象,分析间伐对水土流失的影响。结果表明:①间伐后,林下植被发展迅速,覆盖度增加,径流系数较未间伐的林地小,未间伐林地的径流系数是间伐林地的4.67倍;②随着时间的发展,同一样地的降雨产流量与1次降雨量、30 min降雨强度、60 min降雨强度的相关关系降低,间伐样地的上述相关关系比未间伐样地的更弱;③间伐样地的径流含沙率明显低于未间伐样地。④适度间伐虽然降低了林分的郁闭度,削弱了林冠的截留率,但是林下植被的迅速发展,使得林分整体的蓄水和保土效益明显增加。      

节肥控污施肥模式对双季稻田氮磷径流损失的影响

利用田间小区试验进行原位监测,研究了节肥控污施肥与习惯施肥两种不同施肥模式对双季稻田地表径流中氮磷的形态特征及流失量的影响。结果表明:稻田地表径流主要受降雨驱动,当降雨量大于24.4 mm时产生地表径流;氮磷径流流失量主要与径流中氮磷浓度相关; NH_4⁺-N和悬浮颗粒结合态磷分别是氮、磷流失中比重最大的形态;节肥控污施肥模式全稻季的TN、TP、NH_4+-N和悬浮颗粒结合态磷分别是氮、磷流失中比重最大的形态;节肥控污施肥模式全稻季的TN、TP、NH_4⁺-N、NO_3+-N、NO_3^--N的流失量及氮磷流失系数均较常规施肥模式减少。     

模拟降雨条件下牛粪中氮素流失特征研究

在人工模拟降雨条件下对露天堆放的新鲜牛粪和腐熟牛粪氮素的流失特征进行研究,为农村面源污染防治提供依据。结果表明,径流的产生主要受降雨量影响,降雨强度的影响不明显。当降雨量小于10 mm时,无径流产生;当降雨量达到15 mm左右时,初始径流产生。一次完整的降雨过程中径流TN浓度呈明显山峰形,初始浓度为100~200 mg/L,当降雨量为30 mm时,新鲜牛粪出现浓度峰值约400 mg/L左右,降雨量为50 mm时,腐熟牛粪出现浓度峰值510 mg/L,且浓度峰早于流量峰约35 min出现;当降雨量达到25 mm时,新鲜牛粪和腐熟牛粪TN、NH_4~+-N、NO_3~--N流失量分别为11.79、4.17、3.02和18.58、0.65、12.99 g/t;降雨量达到50 mm时,新鲜牛粪和腐熟牛粪TN、NH_4~+-N、NO_3~--N流失量分别为51.75、22.75、11.63和96.87、4.78、85.30 g/t;腐熟牛粪氮素流失量高于新鲜牛粪约1倍。降雨量由25 mm增加为50 mm,氮素的流失总量增加4倍以上。新鲜牛粪氮素流失形态主要为NH_4~+-N、NO_3~--N,分别占51.3%、25.6%,腐熟牛粪氮素流失形态主要为NO_3~--N,占88.1%。1 t牛粪1次120 mm降雨径流流失的氮素占牛粪氮素总量的0.7%。     

人工模拟不同降雨强度对贵阳市花溪区石灰土水分运移的影响

采用人工降雨对各种降雨强度进行模拟,观测花溪区石灰土土壤水分在不同雨强下的入渗情况,总结和探讨了不同降雨强度对典型喀斯特区域石灰土土壤水分入渗的影响规律。结果表明:对于石灰土,降雨强度小于60 mm/h的降雨归类于有效降雨,≥60 mm/h的降雨归类为侵蚀性降雨。40 mm/h雨强降雨对土壤水分补充效果优于20 mm/h雨强降雨。在60~80 mm/h雨强范围的降雨是利用率最低的降雨,降雨强度越大,产流量越高,对土壤的侵蚀力越强,土壤对降雨的吸收率越低。雨强越大,土壤表层含水率变化越大,土壤水分的增加过程在降雨后20 min达到最大值然后缓慢降低。