土壤翻耕对坡地水分转化与产流产沙特征的影响

坡耕地严重的水土流失是导致黄土高原土壤质量退化与生态环境恶化的重要原因。采用模拟降雨的方法研究了翻耕与压实对休闲黄绵土坡耕地水分转化与产流产沙特征的影响。结果表明，(1)与压实相比，土壤翻耕导致入渗率下降40%～60%，产流强度增加1至3倍，降雨向土壤水分的转化率降低50％以上。(2)翻耕条件下流失径流的平均含沙量增加近70％，坡地产沙量增加3倍，径流流失量增加1倍，因此对坡地实行免耕休闲可以有效减轻水土流失、遏制坡地土壤质量退化的态势。(3)降雨过程中，随着产流时间的延长，坡地产沙量呈加速增加的趋势，而且增加速度显著快于坡面径流，因此采取适当措施延长初始产流时间、减少产流量以及提高降雨向土壤水分的转化率均可有效减少坡地土壤流失量。     

黄土丘陵区地形对坡地土壤养分流失的影响

根据黄土丘陵区坡地径流小区试验,研究了次降雨条件下,坡地地形因素中的坡长及坡度与土壤养分流失的关系和土壤可溶性养分离子随径流液而流失的状况,初步结果表明,坡地土壤有机质及速效氮,磷,钾,养分的流失强度与坡长呈指数函数关系（ＮＬ＝α１.exp(b1x),a1>0,b1>0),养分流失强度随坡长的增加呈指增加趋势,坡地土壤有机质的流失强度与坡度呈指数函数关系（Ｎs=a2.exp(b2x),a2>0,b2>0),径流液中的养分离子流失强度大小顺序为：钙离子＞钾离子＞无机氮（ＮＯ^-13-N NH^ 4-N).     

不同坡度坡耕地土壤氮磷的流失与迁移过程

采用人工模拟降雨试验研究不同坡度的土壤侵蚀程度,分析了土壤养分在不同坡度(5°,10°,15°,20°,25°)随坡面径流流失及水分入渗向下迁移的动态变化过程和机制。结果表明,在恒定降雨强度下,初始产流10min内,产流产沙量随时间迅速递增,随后缓慢增加并逐渐趋于稳定,总产流量大小为15°10°20°5°25°;10°总产沙量最大,15°和20°总产沙量相近,5°和25°总产沙量接近。不同坡度条件下总产流量和总产沙量随坡度的变化趋势均可用二次函数拟合,相关系数R2为0.65。10°~15°坡度之间存在一个对径流中养分浓度变化有显著影响的转折点。硝态氮在湿润层内的迁移过程用幂函数描述,铵态氮在湿润层内的浓度变化用三次多项式拟合,速效磷浓度在湿润层内随深度变化并不明显;硝态氮、铵态氮总流失量随坡度的变化趋势符合二次多项式变化,相关系数R2分别为0.91和0.77。20°时水溶性磷流失总量最大,为15°坡面的1.61倍。径流中初始养分浓度主要受养分在径流中溶解度的影响,在产流后期,土壤流失量对径流养分浓度的影响程度加大。     

黄壤旱坡地梯化对土壤磷素流失的影响

在贵州中部黄壤旱坡地上 ,通过无界径流小区法以及野外坡面径流小区试验 ,对梯化和未梯化的黄壤旱坡地地表径流中磷酸根态磷、颗粒态磷以及生物有效磷的浓度变化 ,以及旱地梯化种植与传统顺坡种植下土壤磷流失量的差异进行了研究。结果表明 ,梯化与未梯化黄壤旱坡地地表径流中颗粒态磷和生物有效磷含量出现显著性的差异 ,旱坡地梯化后地表径流中颗粒态磷的含量减少 17.0 9%～ 5 7.94 % ,生物有效磷含量减少 16.0 1%～3 6.83 %。黄壤旱地土埂梯化种植能明显减少地表径流中颗粒态磷的流失量 ,其年均颗粒态磷的流失量比传统顺坡种植减少 71.64% ,但旱地梯化种植未能明显减少水溶态磷的流失量。土壤磷素水平的提高能明显增加旱坡地磷素的流失潜能 ,黄壤旱地梯化种植结合平衡施肥是减少土壤磷素流失以及保护水体质量的有效途径。     

PAM对黄土坡地水分养分迁移特性影响的室内模拟试验(简报)

为了研究聚丙烯酰胺(PAM)在黄土区集中暴雨条件对坡地水土及养分流失的影响,采用室内降雨模拟试验方法,探讨了在暴雨(2mm/min)条件下施加PAM对黄土坡地土壤养分流失及硝态氮淋溶特征的影响.试验结果表明,与对照处理相比较,施加PAM对径流硝态氮流失的影响不明显,但显著改变了径流磷和钾浓度随时间变化过程,分别降低了径流磷和钾的流失量为82%和84%;施加PAM减少了坡地土壤流失量93%,也降低了泥沙中硝态氮、速效磷和速效钾的流失量分别为 78%,95%和95%;施加PAM影响了坡地上壤水分再分布过程,减少了上壤水分深层的渗漏,从而降低了土壤硝态氮淋失的潜在风险.     

不同透水状况对坡地土壤侵蚀和养分流失的影响

 为研究坡地物质迁移的重要过程,通过室内人工降雨模拟试验,研究不同透水状况坡地土壤侵蚀和养分流失的过程与机制。研究结果表明:不透水坡地的初始产流时间比半透水和完全透水坡地提前57min,且土壤侵蚀总量大于其余两者土壤侵蚀量之和;在二次降雨条件下,不透水坡地的土壤侵蚀剧烈,土壤侵蚀量大于其他2种状况之和的5倍;在首次降雨过程中3种不同透水状况的径流养分浓度变化表现一致,仅在降雨75min后开始呈现差异;二次降雨过程中径流养分浓度存在显著差异。因此,存在不透水底层或入渗速率低的犁底层坡地,具有潜在的严重土壤侵蚀与磷钾流失趋势,尤其在初始土壤含水量较高的情况下。为合理配置坡地水土保持管理措施和控制养分流失提供参考。     

红壤丘陵岗地区坡地地表径流氮磷流失特征研究

农业非点源污染是水质恶化的主要贡献者,研究坡地农田生态系统N、P流失特征及其影响因素对提高土壤生产力和水环境质量具有重要意义。本研究基于2011年3月至2013年12月花生地(158场)和橘园地(152场)降雨–产流事件中N、P流失的监测数据,探讨南方红壤坡地农田生态系统N、P流失特征及其与降水特征、径流量的关系。结果表明:花生地N、P流失量明显大于橘园地,N流失浓度则是花生地小于橘园地。N、P流失量的季节变化和年际变化均与地表径流量的变化规律一致,养分流失量与地表径流量呈显著正相关关系(P0.01),流失高峰出现在每年的雨季4—6月。两种土地利用方式,P素流失显著低于N素流失,NO3–-N是可溶性养分流失的主要形态。降雨强度(I60)和径流量是影响养分流失的两个主要因素,均与养分流失量呈显著的幂函数关系(P0.01)。红壤坡地果园比坡耕花生地的水土和养分保持效果好,但在降雨产流高峰期仍需加强肥料施用管理和相关阻控措施的实施。     

坡地土壤侵蚀与养分流失过程的研究

本文采用人工降雨室内试验,研究了坡地土壤侵蚀与有机质、全氮和有效磷养分的流失过程。坡度、雨强对其流失过程的影响;比较分析了裸露坡地及沙网覆盖两种处理的土壤侵蚀与养分流失过程。结果表明:随坡度,雨强增大,养分流失量也增加;试验小区覆盖纱网消除雨滴动能后,土壤养分流失量比裸露坡地减少60%左右;养分流失量与土壤流失量呈正相关,多数泥沙样中有效养分的含量高于土壤中养分含量,尤以有效磷更为显著。     

水蚀条件下土壤初始含水量对黄土坡地溶质迁移的影响

水蚀条件下坡地水分溶质迁移规律对农业生产和水土资源保护具有重要作用.通过室内模拟降雨试验,研究了1.3%,5.7%,9.7%,14.2%和18.9%共5个含水量坡地土壤PO3-4、K 和Br-的迁移特征.结果表明溶质流失量和流失率均随土壤初始含水量的增加而增加,径流中溶质平均浓度与前期含水量呈抛物线关系,1.3%含水量坡地平均浓度均高于5.7%和9.7%坡地,18.9%含水量坡地最高.溶质在土壤剖面的垂向迁移量由大至小依次为:Br-＞K ＞PO3-4.前期含水量越低,非吸附性的Br-向较深土层的入渗量越大.K 和PO3-4的质量传递系数Km均随土壤初始含水量增加而增加,Br-和K 的Km较大,PO3-4的Km最小.基于对流一弥散理论的质量传递系数Km可以反映非吸附性Br-随地表径流迁移的特征,但不能够反映土壤侵蚀对吸附性K 和PO3-4地表流失的影响.避免在雨季里喷施大量速效肥料,可以有效地减少养分,尤其是吸附性养分的地表流失.     

中国西南地区坡地钾素平衡及管理措施探讨

坡地钾素平衡及管理研究于2000年开始在贵州南部开展。试验分别设条带种植1、条带种植2、工程梯化、横坡种植四个水土保持农艺措施和农民习惯种植(对照)5个处理,探讨坡地钾素的平衡及其管理措施。试验结果表明,坡地的钾素平衡除了与施肥和植物吸收有关,还与降水、地表径流和土壤侵蚀有着密切的联系。在简化了的坡地钾素循环中(不包括地下渗漏的钾素部分),肥料提供给土壤的钾素达89.66.kg/hm2～176.83.kg/hm2,对土壤钾素输入总量的贡献达96%以上。而9.80%～26.26%来源于无机肥的钾素是通过作物吸收而带离土壤。地表径流和侵蚀泥砂中具有较高的有效钾含量,地表径流所含的有效钾是降水的4.28～6.67倍;侵蚀泥砂所含的有效钾是侵蚀前土壤耕层的1.51～1.92倍。它们不但带走降水中有效钾,而且还带走土壤中的有效钾,流失量每年分别达到14.82～23.10.kg/hm2和4.46～9.35.kg/hm2。每年通过作物吸收而造成土壤钾素损失为28.46～90.10kg/hm2。坡地农业活动造成土壤缓效钾水平急剧下降,缓效钾亏缺每年达175.34～306.04.kg/hm2。因此,在坡地钾素平衡中,应重视水土保持、秸秆还田及肥料的有效利用。条带种植措施可减少地表径流40.31%～43.77%、泥砂53.60%～65.63%、提高土壤有效钾12.62%～33.69%,使得无机肥的利用率达到26%,是坡地钾素管理的有效措施。     

坡耕地保护性耕作措施的水土保持效应

为探索不同保护性耕作技术在黑龙江省西部半干旱区坡耕地的水土保持效应,于2007、2008年在甘南县东兴村坡耕地径流小区进行不同耕作措施的降雨径流、土壤储水量和土壤流失量试验研究。结果表明：土壤储水量的动态变化趋势与天然降雨趋势一致;与常规耕作措施相比,所研究的3种耕作措施均可不同程度地增加土壤储水量、减少地表径流和土壤流失量,其中,垄向区田措施减少径流效果最好,覆膜＋垄向区田技术集成措施增加土壤储水和减少土壤流失效果最好,免耕秸秆覆盖措施在以上3方面的效果均为最差;垄向区田和覆膜＋垄向区田措施具有增加土壤储水深度的作用。研究结果可为黑龙江省西部半干旱区坡耕地水土保持措施的合理选择提供参考。     

Influences of tillage operations on soil translocation over sloping land by hoeing tillage

Very few studies have investigated the factors affecting soil displacement and tillage erosion by hoeing tillage. This study adopted a magnetic tracer method to investigate the influences of hoe form and tillage depth on soil translocation over steep hillslopes in Southwest China using a new type of magnetic tracer, i.e., ilmenite powder. Ilmenite powder enhanced the magnetic sensitivity of soil at the end position of tracer distribution, and improved the accuracy and efficiency of tillage translocation measurements. Tillage translocation by wide and perforated hoes was found to be significantly correlated with slope gradient (P < 0.01), however, no significant correlation was found for narrow and bidentate hoe tillage (P > 0.05). Compared with wide hoes, the tillage erosion rates resulting from the use of narrow, perforated and bidentate hoes were reduced by 12.4%, 11.0%, and 16.3%, respectively, indicating that changes in hoe forms resulted in a marked decrease in downslope soil translocation and tillage erosion. Tillage erosion rate decreased by 64% when the tillage depth was reduced from 0.26 to 0.14 m. These results suggest that innovations in hoe form and reductions in tillage depth are important means to manage tillage erosion due to hoeing.     

红壤缓坡花生地不同水土保持措施效果分析

采用径流小区试验,以花生常规种植为对照,研究红壤荒坡花生地花生+草篱、花生+覆盖+草篱、花生+覆盖3种种植措施的水土保持效果.试验从4月份花生种植后开始测定,8月底花生收获结束.结果表明:1)3种种值措施地表径流量均随日降雨量的增大而增大;2)3种种植措施地表径流量、土壤侵蚀量均与对照差异显著(P＜0.01).表明,花...     

前期土壤含水量对坡面产流产沙特性影响的模拟试验(简报)

为了研究黄土区降雨前期土壤含水量对不同土壤坡面降雨入渗、产流和产沙特性的影响,采用室内降雨模拟试验方法,探讨了前期土壤含水量从风干土状态至近饱和条件下塿土和砂黄土坡面降雨入渗、产流产沙的特征。研究结果表明：在雨强（80 mm/h）和坡度(10°)较大情况下,前期土壤含水量对塿土坡面产流时刻、入渗和产流过程影响不明显;砂黄土坡面产流时刻受前期土壤含水量影响显著,随着前期土壤含水量的增大先延长后缩短,其极差值达到28.91 min;前期土壤含水量在风干土～10%和15%～25%两段范围内,砂黄土坡面入渗产流规律差异十分显著。基于土壤水分累积入渗过程特征,塿土前期含水量可分成“三区”,砂黄土则可分成“两区”;利用前期土壤含水量与坡面土壤流失量的二次多项式关系,分别确定出塿土和砂黄土坡面土壤流失量最少的前期含水量值为11.25%和12.74%,为黄土区坡地水土管理提供理论依据。     

水蚀过程中裸露陡坡耕地土壤侵蚀特征

在坡耕地上,农业耕作措施改变了地表微地形,对坡地土壤侵蚀过程产生影响。深入了解耕作措施对坡地土壤侵蚀的影响,以便为开展陡坡耕地退耕还林(草)工程的水土保持效益评价提供科学依据。以30°陡坡耕地为研究对象,采用室内人工模拟降雨试验方法,对采用人工锄耕、人工掏挖和等高耕作的裸坡地土壤侵蚀特征进行研究。用相同坡度平整坡地作为对照措施。降雨强度为60,90,120mm/h,降雨历时80min。结果表明:(1)在陡坡耕地上,在雨强为60,90mm/h时,3种耕作措施都具有延缓坡地产流的作用,但在雨强为120mm/h时,人工锄耕和人工掏挖坡地产流开始时间与平整坡地无显著差异(P0.05);(2)对采用等高耕作的陡坡地,在3个降雨强度下,累计产流量均低于平整坡地,但采用人工锄耕和人工掏挖的陡坡地与平整坡地相比并无明显规律;(3)在降雨强度为120mm/h时,耕作陡坡地地表径流含沙量较高,土壤侵蚀量是平整坡地的2~5倍。因此,在裸露陡坡耕地上,当降雨强度偏大时,采用农业耕作措施不仅不能降低土壤侵蚀发生,反而会增加。     

不同农业耕作措施下坡耕地填洼量特征与变化

洼地蓄水是坡耕地重要的水文要素,由于它与坡耕地产流、土壤入渗能力有关,故也是坡面水土流失研究的重要对象之一。为了进一步认识坡耕地洼地蓄水作用,该研究通过人工模拟降雨试验方法,对3种常用农业耕作措施(人工锄耕、人工掏挖、等高耕作)条件下地表填洼量特征与变化进行了深入研究,以平整坡面为对照措施。研究结果表明,实施农业耕作措施的粗糙坡面平均填洼量较平整坡面提高4~13倍,洼地蓄水量依次为等高耕作人工掏挖人工锄耕平整坡面;坡度对填洼量具有重要影响,洼地蓄水量随着坡度的变化可以用幂函数关系表达(R~20.70)。对于粗糙坡面,当坡度从15°增大到25°过程中,洼地蓄水量逐渐趋于稳定,受坡度的影响变小;在耕作坡面上,由于降雨侵蚀造成地表微地形变化,地表糙度减小,洼地蓄水量减小,地表填洼量变化可以通过地表糙度变化进行计算。     

幼龄果园坡耕地保护性耕作的水土保持效果

随着农业产业结构调整,滇西南地区新植果园不断增多,水土流失及土壤退化成为该区域内普遍存在的重要生态环境问题.为提供切实可行的耕作技术指导,保护生态环境安全,本研究以滇西南边境地区坡耕地幼龄果园为对象,通过测定3种不同耕作措施(传统耕作、秸秆覆盖和生物覆盖)下的土壤养分状况、地表径流量和土壤流失量,研究不同保护性耕作模式的水土保持效果及作用机理.结果表明:秸秆覆盖和生物覆盖均能改善土壤养分状况,减少水土流失.相比于传统耕作,其他2种保护性耕作模式的土壤有机质、全氮和全钾质量分数增加了14％以上,径流量减少20％左右,土壤流失量减少10％ ～ 30％,总养分流失减少20％～30％.其中,生物覆盖模式水土保持效果更为显著,而且,随着试验时间推进,秸秆覆盖和生物覆盖模式的水土保持效果有明显增加的趋势.