大青山不同植被类型保育土壤能力

采用人工模拟降雨的方法研究了不同植被类型枯落物层和土壤层对降雨产流量的阻滞作用,从而揭示其保育土壤的能力。结果表明:在0.80～0.85 mm/min降雨强度下,不同植被类型的产沙量由大到小依次为,未封育荒草坡、油松幼龄林、已封育荒草坡、油松中龄林、虎榛子阳坡灌丛、白桦幼龄林、白桦中龄林、油松近熟林、虎榛子阴坡灌丛、白桦近熟林;在0.60～0.65 mm/min降雨强度下则为,未封育荒草坡、油松幼龄林、已封育荒草坡、白桦幼龄林、油松中龄林、虎榛子阳坡灌丛、虎榛子阴坡灌丛、油松近熟林、白桦中龄林、白桦近熟林。同一植被类型枯落物层、土壤层滞水量及保土能力均与模拟降雨强度呈反比,不同植被类型保育土壤能力由大到小为,白桦天然次生林、油松人工林、虎榛子灌丛、荒草坡。     

太行山片麻岩天然灌、草坡地与人工整地梯田土壤理化性质比较

以太行山片麻岩山区植被退化的天然荒草坡和基岩裸露的灌草坡以及人工爆破整地形成的隔坡梯田台面和覆土梯田坡面为研究对象,比较其土壤物理和化学性质,分析天然退化山场和人工整地山场对土壤物理结构和养分含量的影响。结果表明:(1)4种类型土壤密度均大于1.4g/cm3,土壤总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度均表现为:梯田坡面荒草坡灌草坡梯田台面,非毛管孔隙度与毛管孔隙度比值在0.07~0.31之间。(2)土壤持水力总体表现为:梯田坡面梯田台面荒草坡灌草坡,人工整地梯田的土壤最大持水量和毛管持水量是天然灌草坡的2倍。(3)土壤稳渗速率表现为:梯田坡面(4.82 mm/min)梯田台面(2.88mm/min)荒草坡(1.23 mm/min)灌草坡(0.89 mm/min),人工整地的土壤稳渗速率是天然类型的2~4倍。(4)土壤PH在6.5~8.0之间,显中性偏碱性;土壤有机质和碱解氮均值表现为:荒草坡灌草坡梯田台面梯田坡面,天然灌草坡的土壤有机质和碱解氮含量均是人工整地类型的2~4倍。(5)土壤速效磷均值表现为:梯田台面(28.42mg/kg)荒草坡(15.07mg/kg)灌草坡(14.50mg/kg)梯田坡面(4.93mg/kg);土壤速效钾的含量在27.94~49.55mg/kg之间,人工整地前后差异不明显。     

陕北黄土坡地枣园降雨入渗产流试验与模拟

【目的】对陕北榆林黄土坡地枣园的降雨入渗、产流进行试验与模拟研究,为陕北坡地枣园雨水的高效利用提供指导。【方法】在陕北枣园径流小区,利用人工降雨试验,开展不同降雨强度(0.8,1.0,1.3mm/min)和不同初始土壤含水率(0.08,0.15,0.24cm3/cm3)条件下的降雨、入渗产流试验,运用Richards入渗方程结合水量平衡方程对人工降雨的入渗、产流过程进行模拟。【结果】土壤含水率相同条件下,降雨强度越大产流时刻越早,入渗达到稳定的时间越短,累积入渗量和径流量越大;降雨强度相同条件下,土壤初始含水率越大,产流越快,平均入渗率越小,趋于稳定入渗的时间越短,累积产流量也越大。模拟值与实测值相比,累积入渗量相对误差小于3%,平方根误差小于0.3mm;累积径流量平均误差≤12.5%,平方根误差小于0.4mm。模拟产流起始时刻普遍滞后于实测产流时刻,滞后时间最少为0.8min,最多为2.55min,其原因与坡面饱和导水率的空间变异性及降雨的不均匀性有关。【结论】采用Richards入渗方程并结合水量平衡方程模拟黄土坡地径流小区的降雨入渗、产流过程,结果合理可靠,且比较符合实际,但产流起始时间的模拟还需进一步探索。     

暴雨条件下不同林型对坡面径流过程的影响

为研究暴雨条件下不同林型对坡面径流及径流过程的影响,采用野外定位观测与室内试验相结合的方法,分析了北京山区典型小流域不同植被下坡面上的径流及其过程特征。结果表明,不同林型对地表径流、壤中流的影响存在差异。各径流小区产流时间和滞后时间有明显差异,其中灌木林产流时间明显早于乔木林,其滞后时间也明显小于其他3个乔木林径流小区。4种林型下的地表径流产流过程与降雨过程有明显的相似性,说明产流过程主要受降雨这个起源动力的影响,而不同林型则主要影响其发生、结束时间和产流量,而对整个产流过程曲线的影响不大。相对于降雨和地表径流,各径流小区的壤中流产流过程曲线表现均相对平缓,且产流开始时间和过程曲线明显滞后于降雨和地表径流的过程曲线,这主要因为土壤的缓冲作用所致。     

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.     

模拟降雨条件下坡度对东北黑土区坡面侵蚀过程的影响

利用野外模拟降雨实验,分析了不同坡度(3°,5°,7°,9°,12°,15°)、不同降雨强度(70,100,120mm/h)条件下,黑土坡地产流和产沙特性随坡度和降雨强度的变化规律。研究结果表明:降雨强度小,产流时间长且坡度对产流时间影响小。降雨强度大,产流时间短且坡度对产流时间的影响明显;在坡度较小的条件下,降雨强度对坡面径流量的影响较小,较大坡度条件下,降雨强度对坡面径流量的影响较大;在同一降雨强度下随坡度的增加,侵蚀产沙率基本呈现增大的趋势;坡度对侵蚀产沙率的影响程度与降雨强度有一定关系;在12°~15°之间存在本试验条件下的临界坡度,超过临界坡度12°后侵蚀产沙率和总产沙量都大幅度下降。     

模拟降雨下重庆喀斯特槽谷区径流氮磷元素流失特征

为揭示降雨强度和岩层倾向对喀斯特槽谷区耕层土壤氮磷流失的影响,利用人工降雨装置和可变坡钢槽进行模拟试验,设计坡面坡度为25°,岩石裸露率为15％,岩层倾角为30°,地下孔裂隙度为3％,降雨强度分别为30、60和90 mm/h,模拟降雨持续时间为1h.结果 表明:1)产流量随着降雨强度的增大而增大,地表产流量表现为裸坡＞...     

多参数非线性降雨产流阈值模型试验研究

降雨产流阈值是受雨下垫面能够产流的最小降雨量值,是产流产沙规律研究的重要参数.采用室外人工模拟降雨试验,用传统直线回归法推求了4种下垫面条件下坡面降雨产流阈值,并综合考虑了其他因素对降雨产流阈值的影响,建立了一种多参数非线性降雨产流阈值模型.结果表明:传统直线回归法得到的4种不同调控措施下坡面的降雨产流阈值分别为:裸坡...     

模拟降雨下雨强对石灰岩坡地土壤径流及泥沙含量的影响

通过室内模拟降雨试验研究了降雨强度(简称雨强)对石灰岩土壤坡面产流产沙过程和侵蚀过程,结果表明:雨强在60~100 mm/h之间、其他条件相同,坡面动态径流量随雨强的增大而增大,即100 mm/h85 mm/h60 mm/h。雨强为100 mm/h时,坡面径流总量为540.97 L;雨强为60 mm/h时,径流总量为332.28 L,且100 mm/h时的径流总量约是60 mm/h时的1.6倍。同一雨强下,泥沙含量在产流初期迅速增大到峰值,随后持续下降,20 min后趋于稳定。     

人工侧柏幼林地侵蚀特性研究——以鹫峰为例

以鹫峰山区侧柏[Platycladus orientalis(L.)France]人工林为对象,采用槽式人工模拟降雨机,建立面积为9.45 m2(2.1 m×4.5 m)的坡面人工径流小区,运用人工模拟降雨方法进行产流产沙试验,分析不同降雨强度下侧柏林与荒坡对照区产流、产沙的规律.结果表明,不同降雨强度下,侧柏地开始、结束产流时间均大于荒坡;当降雨强度为0.42 mm/min时,1.0m×1.0m侧柏地开始、结束产流时间与荒坡差异明显,最大差值分别为67、58 s;3种降雨强度下,侧柏地的产流率、产沙率均小于荒坡;1.0m×1.0m侧柏人工林产流率、产沙率均小于1.5m×1.5m侧柏地,产流率差异较小,产沙初期产沙率差异明显,最大值为200 g/min.说明侧柏可作为坡面防止水土流失的可育树种.     

降雨强度对西南喀斯特坡地土壤水分及产流特征的影响

降雨强度是水文过程的重要影响因素,为揭示其对喀斯特坡地土壤水分及产流特征的影响,本研究以桂西北典型喀斯特坡地为研究对象,采用野外人工模拟降雨方法,在相同降雨量（200 mm）下,对不同降雨强度下（34.8 mm/h、73.2 mm/h、100.0 mm/h 和136.4 mm/h）坡地土壤水分动态变化及产流过程进行研究。结果表明：1）随着土层深度的增加,土壤水分对降雨的响应趋于迟缓;由于喀斯特坡地土壤导水率较大,在不同坡位和土层深度,土壤水分变化迅速,通常在24 h 内恢复到降雨之前的水平,表明土壤层蓄水能力低,水文过程迅速。2）随着降雨强度的增大,累积地表径流量、壤中流量及表层岩溶带径流量均呈增加的趋势,表明随雨强的增加,喀斯特坡地水分由垂向（深层渗漏为主的慢速流）转为侧向运移（不同径流成分的快速流）。3）地表径流、壤中流及表层岩溶带径流与土壤含水率存在明显的产流阈值关系,且径流产生与消退过程和土壤含水量存在滞后效应,表现为顺时针（壤中流）或逆时针（表层岩溶带径流）的“绳套关系”。本研究表明喀斯特坡地产流主要受控于土壤- 表层岩溶带界面稳定入渗率,表现为受降雨强度的影响较大,研究结果有助于深入了解喀斯特关键带水文循环。     

洞庭湖湿地3种植被类型生态系统的碳循环

通过测定洞庭湖湿地3种主要植被类型的生物量及其土壤CO2和CH4排放速率,研究湿地3种植被类型生态系统中大气、植物、土壤之间的碳循环过程。结果表明:草丛植被、乔木林植被和水生植被的大气碳流量分别是6.02、6.00、2.01 t/(hm2·a),植物层流向土壤的碳流量分别是2.21、1.04、0.73 t/(hm2·a);土壤流向大气的碳流量分别是2.36、2.14、1.29 t/(hm2·a),3种植被类型生态系统均表现为碳汇,草丛植被、乔木林植被、水生植被净系统生产力分别为5.87、4.90、1.45 t/(hm2·a)。     

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。     

五台山不同林分类型水源涵养功能研究

 为了探讨不同林分水源涵养功能,为地域林业发展树种规划提供技术依据,该研究以中亚高山区五台山林区内五种不同类型林分为试材,调查分析了不同林分的枯落物及其持水量,比较了不同林分类型的涵养水源效益。研究结果表明,不同林分地表枯枝落叶层厚度不同,每公顷累积量为20~50t;同时不同林分类型水土保持功能也不一样,混交林持水量最高,达559t／hm2,落叶松林次之,为359t／hm2,最低的是灌木林,为339t／hm2。总体来说,各林分的平均持水量是荒草坡的280倍。林地土壤的涵养水源效益比荒草坡高277.28%~173.67%,其中白桦落叶松混交林最高,落叶松人工林、油松人工林、白桦天然林次之,灌木林最低。因此,在五台山林区适度发展针阔混交林,具有较高的涵养水源效益。     

晋西黄土区刺槐林地土壤水分对降雨的响应

通过野外坡面降雨试验,对晋西黄土区刺槐林地内土壤水分进行连续定位观测,以揭示晋西黄土区坡面土壤水分对降雨的响应,旨在为黄土高原区水土流失治理提供一定的理论依据。结果表明:1）坡面土壤含水率受植被密度影响较明显,密度较高的刺槐林地相对于密度较低的林地或裸地而言,其林地内坡面土壤水分对降雨的响应较平缓。2）垂直方向上,0~20 cm土层土壤含水率对降雨的响应最为直接和迅速。植被密度不同,各测点次表层（10~20 cm土层）土壤含水率的上升有先后之分,与表层（0~10 cm土层）相比,次表层的土壤含水率变化有一定的滞后和延长,体现出土壤水分入渗的先后过程。深层（20~150 cm土层）土壤含水率对降雨几乎无响应过程。3）坡面上表层土壤含水率对降雨的响应受降雨强度和植被密度影响,当降雨强度较小时,土壤含水率变化会出现上升期和退水期;当降雨强度较大时,土壤含水率变化则分为上升期、平台期和退水期,各期到达时间会因植被密度增加而出现相应的滞后现象。      

野外模拟降雨条件下东江源脐橙果园产流试验

降雨径流所引起的水土流失问题,是东江源头区水污染的重要因素之一。通过野外模拟降雨试验,研究了脐橙果园径流产流规律以及覆草对果园产流产污的影响。研究结果表明,在相同降雨强度下,土壤初始含水率越高,产流越快,径流产沙高峰期出现在0~50 min内,径流总氮流失主要发生0~90 min内,之后趋于平稳;与裸地相比,果园覆草明显延缓产流时间,径流中泥沙流失量减少5.6%~69.1%,总氮流失减少4.2%~40.8%。研究结果可为东江源头区脐橙果园水土流失与面源污染防治提供科学依据。     

红壤坡面产流产沙与养分流失特征研究

在自然降雨条件下,研究了有、无植被覆盖径流小区红壤坡面周年内产流、产沙及养分流失特征.结果表明径流小区产流、产沙量的高峰期与降雨量的高峰期相一致.降雨侵蚀力与降雨量季节分布的不均匀性是由于不同时期的降雨特征和降雨侵蚀力构成因素决定.坡面流失泥沙悬移质养分浓度均高于推移质中的养分浓度.顺坡种植油菜-花生处理,坡面流失泥沙钾、磷养分浓度高于休闲裸坡处理.红壤坡面养分以泥沙结合态流失为主,但磷、钾以水溶态流失也是一个重要的养分流失途径.流失泥沙悬移质和推移质都有明显的养分富集现象,坡面有、无植被覆盖会使流失泥沙养分富集率发生变化.     

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。     

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。     

几种植被类型下土壤水文性质的调查

本文测定了帽儿山林区几种典型植被下土壤的一些水文物理性质,分析了其影响因素。结果表明:土壤水分随季节、土层深度及植被类型的不同而变化。表层土壤的水分渗透速率范围是:天然次生林2.96～4.30 mm/min,人工针叶林3.45～4.09 mm/min,灌木林4.07 mm/min,草地2.62 mm/min;土壤有效贮水量的范围是:天然次生林412.1～868.0 t/ha.人工针叶林414.1～480.2 t/ha,灌木林559.5 t/ha,草地320.4 t/ha,土壤水分的稳渗速率与非毛管孔隙度呈线性函数关系(y=0.1962+0.2962x);而从初渗达到稳渗的时间系数则与土壤总孔隙度有关,二者呈对数函数关系(y=1.1049-0.2405Inx)。