自然降雨条件下不同水土保持措施对坡耕地土壤侵蚀的影响

吉林省是坡耕地较多的省份之一,坡耕地土壤侵蚀是东北主要面临的持续性自然灾害,是人们关注的生态环境问题。在自然降雨条件下,采用收集径流的方式得到产沙量与径流量,探讨不同水土保持措施对坡耕地土壤侵蚀的防治效应。结果表明：地埂植物带、土坎水平梯田与顺坡垄作的土壤侵蚀量表现为顺坡垄作>地埂植物带>土坎水平梯田;在5°和10°坡度下采用地埂植物带措施对土壤侵蚀治理效果明显;坡度为10°的土坎水平梯田的年径流量为7.83 mm,保土率为98.09%;2种措施与顺坡垄作相比,地埂植物带与土坎水平梯田的产沙量和降雨侵蚀力均达到极显著相关。可见,说明地埂植物带与土坎水平梯田措施有良好的保土、保水效应。地埂植物带和土坎水平梯田措施可显著降低土壤侵蚀量,有效地拦截地表径流,减慢径流流速和拦蓄水流,因而减少径流量。     

三峡库区缓坡林地产流初探

以三峡库区重庆市缙云山为研究地,以坡耕地为对照在当地布设混交林、阔叶林、毛竹林、灌木林和坡耕地五种植被结构的标准径流小区,利用方差分析方法对降雨量、降雨历时、平均降雨强度、地表径流量和径流持续时间五个特征数据进行分析,结果表明:(1)5种植被类型地表径流开始出现时间差异显著,其出现时间早晚依次为:坡耕地、阔叶林、灌木林、毛竹林地、混交林;地表径流持续的时间差异不显著,径流持续时间依次为:混交林、毛竹林、灌木林、坡耕地、阔叶林.(2)从水源涵养林角度出发,5种植被类型减少地表径流量存在显著差异,地表径流量依次为:坡耕地、混交林、毛竹林、灌木林、阔叶林.(3)建立了混交林、阔叶林、毛竹林、灌木林四种林分和以坡耕地为对照共5种植被类型坡面产流模型,通过对该模型进行检验,发现该模型因子具有很强的显著性和极高的拟合度,能准确地对坡面产流进行预测和分析.     

宁夏南部山区黄土高原不同土地利用模式下的水土保持特征研究

通过对宁夏南部山区黄土高原王洼流域降雨量、蒸发量及不同土地利用模式下径流小区坡面多年土壤侵蚀特征进行分析.结果表明:宁夏南部山区黄土高原王洼流域蒸发量是降雨量的3.2倍,蒸发量的峰值出现在6月份.降雨侵蚀力和降雨量的季节分布明显为单峰形.月降雨侵蚀力和降雨量所占比例季节分布不一致.不同土地利用方式、不同坡度下土壤侵蚀特征各不相同.各种土地利用方式下,均表现为随坡面坡度的增加,径流量、径流系数、侵蚀模数逐渐增加.林作方式下有较低的径流量和泥沙量,仅为相同坡度下农田和自然荒坡地的24.99%~46.56%,16.08%~49.0%.复合农业措施比单一农作更有利于降低坡面土壤侵蚀.宁夏南部山区黄土高原植被的截流、地面植被的覆盖以及土地耕作方式是影响土壤侵蚀的主要因素.不同土地利用方式下,土壤侵蚀峰值多出现在8月份,8月份径流量可占到全年径流量的19%~40%,和降雨量及降雨侵蚀力的分布相一致.4种利用方式各月的土壤侵蚀模数变异都较大,改变土地利用方式会明显改变土壤侵蚀状况.合理的农业布局及农业配置方式是控制土壤侵蚀的主要途径.     

降雨特征因子与坡面土壤侵蚀关系分析

以沪（上海）陕（陕西）高速公路信阳至南阳段填沙路基边坡为研究对象,运用径流场法建立了21个径流小区,对边坡的降雨特征因子与坡面土壤侵蚀关系进行了定量分析。结果表明：侵蚀性降雨量、侵蚀性平均雨强均与土壤侵蚀量存在较强的相关关系;降雨侵蚀力值与土壤侵蚀量存在很强的相关性;降雨量级与土壤侵蚀量有较强的相关性,降雨历时与土壤侵蚀量无明显的相关关系;侵蚀性降雨的前3、5、7d降雨量与土壤侵蚀量的相关性均较差。该分析结果可为提高土壤侵蚀预测预报的准确性、有效预防和降低路基边坡土壤侵蚀提供科学依据。     

不同水土保持措施对土壤侵蚀的影响

通过对四川省南部县鹤鸣观小流域不同水土保持措施对水土流失的影响进行观测,分析2003-2008年来的该流域工程措施与植物措施的实施效果。结果表明：2003-2008年,两条支沟降雨量呈现出先降再升再降的变化,径流量随降雨量变化而变化,引起径流深、径流模数呈现相同的变化;土壤侵蚀量及土壤侵蚀模数虽然变化趋势与径流相似,但变化的幅度更大。回归分析表明：土壤侵蚀量与降雨量及降雨历时存在极显著的回归关系。     

三峡库区缓坡林地产流初探

以三峡库区重庆市缙云山为研究地,以坡耕地为对照在当地布设混交林、阔叶林、毛竹林、灌木林和坡耕地五种植被结构的标准径流小区,利用方差分析方法对降雨量、降雨历时、平均降雨强度、地表径流量和径流持续时间五个特征数据进行分析,结果表明：（1）5种植被类型地表径流开始出现时间差异显著,其出现时间早晚依次为：坡耕地、阔叶林、灌木林、毛竹林地、混交林;地表径流持续的时间差异不显著,径流持续时间依次为：混交林、毛竹林、灌木林、坡耕地、阔叶林。（2）从水源涵养林角度出发,5种植被类型减少地表径流量存在显著差异,地表径流量依次为：坡耕地、混交林、毛竹林、灌木林、阔叶林。（3）建立了混交林、阔叶林、毛竹林、灌木林四种林分和以坡耕地为对照共5种植被类型坡面产流模型,通过对该模型进行检验,发现该模型因子具有很强的显著性和极高的拟合度,能准确的对坡面产流讲行预测和分析。     

坡耕地降雨径流与土壤侵蚀特征研究

研究人工模拟降雨对坡耕地土壤侵蚀特征的影响,旨为北方土石山区坡改梯建设提供科学依据。以北方土石山区典型砂质壤土为研究对象,采用人工模拟降雨试验的方法,在室内模拟不同坡度(10°、15°、20°和25°)、不同降雨强度(40、90、120和180 mm/h)下的坡面产流和产沙过程,研究不同坡度和降雨强度对坡面土壤侵蚀过程的调控机制。结果表明:(1)坡面开始产流所需的时间不受坡度的影响,随着降雨强度的增大,坡面产流所需的时间明显缩短;(2)在降雨强度一定的条件下,随着坡度的增大,坡面产沙量逐渐增加,本试验坡面最高产沙量的临界坡度约为22°;(3)产流量随坡度变化并非单调的递增或递减趋势,而是随着坡面由缓变陡呈先增加后降低的变化;(4)在降雨量相等的前提下,大降雨强度能够带来较大的单位时间产流量,但并不能保证总产流量也最大;在其他条件一致时,坡面侵蚀随着降雨强度的增大而增加。在降雨强度一定的条件下,坡面产沙量存在临界坡度,不同土质、不同降雨强度下的临界坡度尚需进一步研究。     

不同坡度下侵蚀量与降雨特征的关系研究

坡面侵蚀影响因素众多,为研究不同坡度下土壤侵蚀的降雨影响因子。选择坡度为5°,10°,15°野外径流小区,观测雨强、径流量、降雨过程,接取沙样。利用SPSS分析统计软件,对降雨量P(X1)、平均雨强I(X2)、瞬时最大雨强IMAX(X3)、最大10min雨强I10(X4)、最大30 min雨强I30(X5)、降雨动能E(X6)、最大30min雨强与降雨动能的乘积EI30(X7)、降雨量与平均雨强的乘积PI(X8)、降雨量与最大瞬时雨强的乘积PIMAX(X9)、降雨量与最大10min雨强的乘积PI10(X10)、降雨动能与最大10min雨强的乘积EI10(X11)、降雨量与最大30min雨强的乘积PI30(X12)和坡度(X13)与土壤侵蚀量进行因子分析和逐步回归分析。结果表明:坡面侵蚀量主要受降雨动能和坡度影响,坡度在5~15°范围内是影响坡面侵蚀的主要因素,坡面侵蚀量与降雨动能和坡度呈线性关系。     

降雨与坡度对滇东坡耕地土壤侵蚀强度的影响

选择滇东宣威市吉科小流域,采用20 m×3 m试验小区观测,研究滇东地区不同坡度和不同降水水平年坡耕地土壤侵蚀特征。2012年(平水年)和2013年(枯水年)雨季52场自然降雨土壤侵蚀观测表明,吉科小流域初始产流降雨量为10 mm左右,枯水年土壤水分含量低,初始产流降雨量相对较大;11.8°坡地小区土壤侵蚀强度2012和2013年分别为2.0°坡地的2.37和1.75倍;两个坡度坡耕地2012年径流系数和土壤侵蚀强度均远大于2013年;坡度和降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响显著,其中降雨量对坡耕地土壤侵蚀的影响更大。2012和2013年2.0和11.8°坡地降雨与土壤侵蚀的相关系数均较高,降雨~土壤侵蚀拟合关系式对滇东坡耕地土壤侵蚀估算具有较高的参考价值。     

基于通径分析的陕北黄土坡面径流产沙影响因素

通过对陕北半干旱黄土区16场有径流产沙发生的次降雨数据进行收集,以径流量和产沙量为因变量,植被类型、植被盖度、坡度、坡向、降雨量、降雨历时、场均雨强、I5、I10、I15、I30、土壤密度、土壤稳渗率作为自变量,在进行逐步回归分析的基础上,对影响径流量及产沙量的主要因素进行通径分析,结果表明:1)植被盖度、降雨量、降雨历时、I30、稳渗率是影响径流量的主要因素,径流量、植被盖度、坡度、降雨量、场均雨强、I15、土壤密度为影响坡面降雨产沙量的主要因素;2)降雨历时、降雨量、I30对径流量起到决定性作用,且对径流量产生影响的直接影响因素排序为降雨历时I30降雨量植被盖度稳渗率,而间接影响排序为降雨量降雨历时稳渗率I30植被盖度,决定系数排序为d降雨量·降雨历时d降雨历时·降雨历时dI30·I30d降雨量·降雨量d植被盖度·植被盖度;3)径流量、降雨量、I15对产沙量起到决定性作用。对产沙量影响因素排序:从直接通径系数来看,径流量I15土壤密度降雨量场均雨强植被盖度坡度;从间接通径系数来看,降雨量场均雨强植被盖度I15土壤密度径流量坡度;从决定系数来看,d径流量·径流量d径流量·降雨量d径流量·I15dI15·I15d土壤密度·土壤密度d降雨量·降雨量。      

前期含水量对坡耕地产流产沙及氮磷流失的影响

土壤前期含水量是影响土壤入渗、产流以及溶质迁移、淋失的重要因素之一。通过人工模拟降雨实验,对5%、9%、13%、17%和20%这5个不同前期含水量水平下的黄土高塬沟壑区黑垆土坡耕地土壤侵蚀及氮磷流失情况进行了研究。结果显示:在同一雨强和坡度条件下,随着土壤含水量的增加,坡面达到稳定入渗率的时间缩短,开始均匀产流时间也减小;在5%~17%前期含水量的范围内,径流量、泥沙量随前期含水量增加而增加,17%~20%时径流量和产沙量为递减的变化趋势;产沙量与径流量呈显著的线性关系,相关系数为0.889。前期含水量为17%时,径流中水溶性磷、硝态氮、铵态氮浓度最大,总流失量最大,3种养分在湿润层内发生积累的深度随含水量增加而减小,前期含水量17%是影响径流中养分浓度变化的一个临界值;在前期含水量范围为5%~9%时,养分流失量变化不大,且流失量较小;硝态氮平均流失总量最大,分别是铵态氮和水溶性磷的1.32和2.46倍。该项研究结果可为当地农业生产、减少水分损失、提高水分和养分利用率提供有效的指导。     

金沙江干热河谷不同处理坡面的产流产沙规律研究

以金沙江干热河谷元谋区段不同处理坡面为研究对象,采用径流小区观测法,对水平阶、人工封禁和自然坡面的产流产沙规律进行研究.结果表明:水平阶和人工封禁坡面的产流产沙量比自然坡面明显减少,三者的径流量均与降雨量和3个时段最大雨强呈幂函数关系,自然坡面产沙量与降雨量和3个时段最大雨强也呈幂函数关系,但水平阶和人工封禁坡面产沙量只与降雨量和两个时段最大雨强呈幂函数关系,水平阶是三者中最好的一种减流减沙坡面整地方式.     

不同耕作方式对紫色土侵蚀及磷素流失的影响

【目的】研究川中丘陵区紫色土零散坡耕地在玉米成熟期由降雨引发的水土流失及磷素流失特征,为该区坡耕地养分流失预测评价、防治以及协调区域土地管理,改善生态环境提供理论依据。【方法】采用人工模拟降雨和微小区试验相结合的方法,在玉米成熟期,对平作、顺坡垄作及横坡垄作3种耕作方式的地块进行人工降雨,降雨强度为1.7 mm•min-1,历时40 min。研究人工降雨对地表侵蚀、壤中流量及其磷素流失的影响。【结果】顺坡垄作地表侵蚀量及磷素流失量均最大,其壤中流及磷素流失最小;横坡垄作地表侵蚀量及磷素流失量最小,而壤中流损失较大。不同耕作方式下壤中流总量虽然较地表径流少,但是其磷素含量却很高,总磷浓度均达到了0.2 mg•L-1,约为地表径流的1.3倍。【结论】紫色土零散坡耕地不易采用顺坡垄作,横坡垄作能很好的控制土壤侵蚀,但在日常耕作管理中需注意对垄的修复保护。在整个侵蚀过程中3种耕作方式的径流损失及磷素流失均以地表损失为主,径流中磷素以可溶性磷流失为主。     

滇中地区小流域治理前后降雨因子对产流、产沙影响的灰色关联分析*

 通过生物措施、工程措施和耕作措施对滇中地区典型小流域——王家箐进行综合治理,对治理前后气象、水文、水土流失资料进行观测,运用灰色理论分析了降雨因子与产流、产沙的关联性。结果表明,在该小流域治理前后各降雨因子对径流量、泥沙量的影响的关联序基本不变,降雨复合因子PI₃₀,PI₆₀,PI₁₀ 是影响产流、产沙的主要因子,降雨量是影响产流、产沙的第２因子,雨强对其影响居第３,降雨历时对小流域产流、产沙影响最小。     

纳帕海高原湖泊湿地面山不同地类坡面径流产沙特性研究

 为了探索纳帕海高原湖泊湿地面山不同地类的水土流失规律,采用坡面径流小区观测法,对坡面不同地类的产流与产沙特性进行了研究。结果表明：天然次生林和荒草地有较好的调节径流和减少土壤侵蚀的作用,坡耕地的产流量分别是二者的3.6倍和2.7倍,产沙量分别为二者的13.8倍和6.7倍;云杉人工幼林地的产流产沙量分别比坡耕地减少42.2%和81.2%。不同地类的坡面产沙量均随径流量的增加呈线性增加,且坡耕地显著相关。人工林不宜树种单一,乔灌草结合的空间配置方式是水土保持防护林营造的目标和方向。     

大青山不同植被下的地表径流和土壤侵蚀

该文以内蒙古大青山6种植被为对象,在不考虑林冠层作用的条件下,于2006—2007年用人工降雨方法,以地表径流和土壤侵蚀为指标,研究不同植被条件下地表的产流产沙状况,并就降雨因子、坡度、凋落物、地被物、土壤等因子与产流产沙的相关性进行探讨,以期为大青山生态环境建设和植被恢复与保护提供依据。结果表明:①４种林地间凋落物特性和土壤物理特性差别较大,白桦山杨林的减流减沙功能最好,落叶松林次之,油松林最差;② 6种植被的水土保持功能不同,差别较大,产沙量大小依次为油松林＞未封育荒草坡地＞落叶松林＞虎榛子林＞已封育荒草坡地＞白桦山杨林,油松林的产沙量是白桦山杨林的218倍;③ 坡度、降雨强度和降雨量对产流产沙影响较大,随坡度、降雨强度和降雨量的增大而增加;④ 降雨季节不同,产流量也不同,主要取决于活地被物层干燥度和凋落物层自然含水率;⑤对于荒草坡地,产流量与坡度和降雨量相关性较大,产沙量与径流量和降雨量相关性较大;对于森林植被,产流量与凋落物厚度和降雨量相关性较大,产沙量与径流量和凋落物厚度相关性较大。      

野外人工模拟降水条件下荒草坡产流产沙试验

采用人工模拟降水的方法,以5种不同的降水强度研究浙江省临安市青山湖流域内荒坡的产流产沙特征。结果表明,降水强度越大,产流时间越短,其径流量、产沙率和产沙量都越大,降水强度为1．66mm·min^-1时。产流时间仅为47s,降水约30min后,小区径流总量可达到0．898m^3,次侵蚀模数达到了30t·km^-2。降水强度与产流时间呈较好的负相关对数关系,与径流系数以及次侵蚀模数呈指数相关,与径流总量呈幂函数相关。相关系数分别达到了一0．9655．0．9218,0．9635和0．8736,均达到极显著水平（P〈0．01）。图3表1参11     

黄土区土壤结皮和垄高对坡面产流产沙的影响

通过室内人工模拟降雨方法,研究不同坡面处理(有结皮、无结皮)和垄高(7、10和13 cm)产流产沙情况,为黄土区等高耕作水土流失治理提供理论依据。结果表明,同一垄高下,土壤结皮使坡面初始产流时间提前,径流强度增大,径流总量增加;同一坡面处理下,随垄高增加,坡面径流总量和泥沙总量减少。垄高通过蓄积雨水能力影响土壤结皮对坡面泥沙总量作用。垄高7 cm时,蓄积雨水能力较小,坡面径流量较大,土壤结皮增大坡面产沙量,相比无结皮坡面增加38.70%;垄高为10 cm和13 cm时,蓄积雨水能力较强,坡面径流量较小,土壤结皮减少坡面产沙量,相比无结皮坡面分别减少21.10%和65.70%。坡面土壤侵蚀过程中,土壤结皮首先抑制坡面产沙,但随着降雨历时增加,土壤结皮促进坡面产沙。因此,在黄土区等高耕作中,应合理设置垄高,抑制结皮,以降低土壤侵蚀程度。     

华北土石山区不同粒径土壤团聚体特征及其与坡面侵蚀定量关系

目的为明确华北土石山区不同粒径(1~2 mm、2~3 mm、3~5 mm、5~7 mm、7~10 mm)团聚体结构特征对沟间及沟道侵蚀过程的影响。方法选取2种典型褐土为研究对象,通过Le Bissonnais(LB)法对团聚体稳定性进行分析,并初步研究了不同粒径团聚体稳定性特征与人工降雨条件下坡面沟间、沟道侵蚀量之间的定量关系。结果石灰性褐土团聚体稳定性大于黄土性褐土;不同粒径团聚体稳定性差异较为显著,较小粒径的团聚体稳定性大于较大粒径的团聚体,其中1~2 mm粒径的团聚体稳定性最好;不同雨强下土壤侵蚀现象差异明显,坡面径流强度和产沙强度均随产流历时的增加而增大,且降雨强度大小对坡面入渗率变化幅度和达到稳渗状态的时间有很大影响。将可蚀性因子(K_i)替换为经修正后的团聚体稳定性参数(K_a),然后将其代入到WEPP侵蚀模型,通过回归分析,建立了不同粒径团聚体的侵蚀预测方程,显示了较好的预测性能,其决定系数均在0.81以上;尤其是2~3 mm粒径对应的预测方程,其沟间及沟道相对误差均小于20%。结论该研究验证了土壤可蚀性参数可以由不同粒径团聚体稳定性表示,并建立了不同粒径团聚体的沟间及沟道侵蚀预测方程,为华北土石山区褐土的侵蚀机理研究提供了新思路。