喀斯特小流域坡面与流域降雨产流产沙特征

基于贵州省关岭县蚂蝗田水土保持监测站坡面及小流域的监测数据,分析了喀斯特坡面和小流域两个不同尺度下的降雨产流产沙特征。结果表明:次降雨量达到9.1mm(雨强大)和10.5mm(雨强小),坡面发生产流产沙。产流产沙的次降雨量(P)、平均雨强(I)、最大30min雨强(I30)、最大60min雨强(I60)、降雨历时(T)分别主要集中10~40mm,2~10mm/h,5~30mm/h,5~20mm/h,1~10h;与产流产沙相关度的高低为:PI_(60)I_(30)T。不同措施径流小区产流产沙存在显著性差异,荒草地产流产沙量最高;经果林+玉米的坡耕地次之;水保林、岩石裸露率高的荒草地最低。小流域与径流小区产流产沙的月变化趋势相似,但数值差异极大,产流产沙不同步,径流小区的数据不能完全反映喀斯特地区产流产沙特征。     

贵州喀斯特地区降雨强度对土壤侵蚀特征的影响

降雨对坡面产流、侵蚀过程及养分流失有重要的影响,选取我国西南喀斯特地区作为研究区域,采用人工降雨方法,研究了不同降雨强度对贵州喀斯特地区(裸地和植被覆盖小区)与土壤侵蚀特征的影响。结果表明:(1)在不同降雨强度下,裸地和植被覆盖小区初始产流时间均随降雨强度的增大产流时间提前,并且裸地和植被覆盖小区初始产流时间在不同降雨强度下差异均显著(p0.05)。(2)裸地和植被覆盖小区径流速率在5~6min之后保持稳定,径流速率均随雨强的增大而增大;不同降雨强度下,径流速率均表现为裸地植被覆盖小区。(3)裸地和植被覆盖小区输沙率变化表现为快速增大、迅速减小、缓慢减小和趋于稳定4个阶段,不同降雨强度下,输沙率均表现为裸地植被覆盖小区。(4)裸地和植被覆盖小区总径流量和总侵蚀量随雨强的增大而增大,裸地坡面各降雨强度下坡面总径流量差异均显著(p0.05),25,50mm/h降雨强度下植被覆盖小区坡面总径流量差异不显著(p0.05),相同降雨强度时总径流量表现为裸地植被;25,50mm/h降雨强度下裸地和植被覆盖小区坡面总侵蚀量差异不显著(p0.05),相同降雨强度时总径流量和总侵蚀量均表现为裸地植被覆盖小区。(5)裸地坡面侵蚀养分中DP,K~+,SEP和SEK含量均高于植被覆盖小区,其中裸地坡面侵蚀养分DP,K~+和SEK含量均显著高于植被覆盖小区(p0.05),而SEP含量二者差异不显著(p0.05)。(6)相关性分析表明降雨强度为75,100mm/h时,裸地和植被覆盖小区侵烛泥沙养分含量与泥沙流失量间的相关性明显优于降雨强度为25,50mm/h时,相同降雨条件下裸地侵蚀量与养分含量的相关系数基本高于植被覆盖小区。以上研究结果表明植被覆盖具有减沙减流、减少土壤侵蚀及养分流失等作用。     

贵州省喀斯特阔叶林降雨截留分配特征

[目的]对贵州省喀斯特阔叶林降雨截留分配特征进行研究,为喀斯特地区水土保持和森林生态功能分析提供参考。[方法]以贵州喀斯特阔叶林的降雨分配特征为研究对象,利用2015年9月至2016年3月间野外实测的25场降水数据对森林林冠层、灌木层的降雨截留分配特征进行研究。[结果]观测期内降雨以小雨和中雨为主,降雨总量为208.25mm;树干流总量为21.83mm,占降雨总量的10.48%,变化范围为0~14.3%;林间穿透雨总量为186.89mm,占降雨总量的89.7%。灌木层截留总量为34.86mm,占降雨总量的16.74%;林冠截留的总量为22.58mm,占同期降雨的10.84%。当林外降雨量大于1.15mm时,研究区内开始产生树干流,且树干流与林外降雨量呈线性正相关关系;灌木截留量随着降雨量的增大而增大,但林冠层截留率与降雨量之间没有明显的相关关系。[结论]喀斯特阔叶林对降雨具有较强的截留和再分配作用,对区域水量平衡和水土保持具有重要影响。     

典型喀斯特小流域不同降雨等级水化学最优采样频率初探

[目的] 当前研究主要关注非喀斯特地区长时间尺度频率研究,对喀斯特不同降雨等级下的水化学采样频率研究不足,喀斯特小流域不同降雨等级水化学的最优采样频率尚不明确。[方法] 利用黔中高原典型喀斯特小流域在2022年6月至2023年7月不同降雨等级(大暴雨、大雨、中雨)间隔1 h的高频电导率(EC)数据,重采样为2~15 h的低频数据后,结合多种评价指标和突变点理论,确定喀斯特小流域不同降雨等级下水化学的最优采样频率。[结果] (1)喀斯特小流域受地质背景影响,水化学响应降雨呈现暴涨暴落特征,低频采样误差损失量大;(2)I₆₀(最大60 min降雨强度)、前期无雨天数和降雨量通过影响水文过程,进而改变水化学变化特征,最终影响采样频率;(3)大暴雨等级下建议选择4 h频率为宜,大雨等级下建议5 h频率,中雨等级下当I₆₀>10 mm/h时建议5 h采样频率,I₆₀较小时(I₆₀<10 mm/h)最优采样频率为6 h。[结论] 研究结果为喀斯特小流域水化学监测提供参考。     

关川河流域1995-2010年降雨特征及其水土流失效应

依据定西关川河流域1995-2010年的水文站监测数据,分析了该地区降雨特征及其水土流失效应。结果表明:(1)流域降雨事件主要发生在5-9月,7-8月降雨量达到全年最高值,而侵蚀性降雨主要发生在7-8月15a间侵蚀性降雨日数占总降雨日数的9.53%侵蚀性降雨量占总降雨量的39.41%。(2)15a间共观测到1|123d降雨,降雨总量达4866.98mm多年平均降雨量304.19mm,年际变化趋势不明显,每年约10%的侵蚀性降雨事件造成土壤侵蚀。(3)河川径流量与输沙量呈极显著正相关关系(p<0.001),二者均呈波动减少的趋势当表层土壤处于缺水状态时,降雨对土壤侵蚀的影响延迟。(4)由于影响土壤水蚀的因素错综复杂,降雨量、侵蚀性降雨量和降雨侵蚀力均不能独立反映流域土壤侵蚀过程。     

太子河小流域氮素输出特征研究

通过定点监测,对太子河源头小流域降雨量和河流系统中总氮、硝态氮和亚硝态氮的质量浓度及其变化规律进行了研究。结果表明:(1) 2011年5-9月,太子河小流域降雨量占全年降雨总量的81.8%,是非点源氮输出的主要时期; (2)研究时段内,各断面总氮的变化趋势呈波浪式,总氮平均浓度表现为:鸡场> 村庄> 旱田> 林地,与土壤背景值具有一致性; (3) 5月7日至6月10日,长期干旱后的初期降雨使得旱田、村庄和鸡场断面总氮浓度较雨季期间高,6月10日至9月30日,随降雨量和降雨次数的增加,浸提作用与稀释作用交互进行,各断面总氮浓度出现先增加后降低的现象; (4)林地、旱田、村庄和鸡场断面硝态氮和亚硝态氮输出浓度与降雨量呈显著正相关,硝态氮是总氮的主要输出形态,分别占总氮的69.2%,63.4%,61.4%和63.8%。植被覆盖虽能有效地减少土壤侵蚀和总氮的流失,却增加了土壤可溶性氮的流失。     

山地农业小流域非点源氮磷输出特征及来源

[目的]分析非点源污染物输出特征及来源,为相似农业小流域水质研究以及非点源污染控制提供参照基础。[方法]通过ArcGIS软件对集水流域划分,监测2014年断面及降雨水质,结合平均浓度法及输出系数法,建立考虑降雨携带输出的流域非点源负荷输出系数法计算模型,并进一步采用最优化数学方法对流域内污染物的来源进行分析。[结果]核算得到耕地、林地、城镇村及工矿用地、农村生活和畜禽养殖的总氮输出系数分别为15.87,6.33,6.27kg/(hm~2·a),0.20kg/(人·a),0.83kg/(头·a),总磷输出系数分别为0.46,0.39,0.67kg/(hm~2·a),0.10kg/(人·a),0.16kg/(头·a)。该研究区域径流中NO_3~--N是氮流失的主要形式,降雨高峰期径流中颗粒态磷流失严重,NH_4~+-N及溶解态磷是该流域雨水中氮磷的主要存在形态。[结论]该流域非点源污染输出以降雨、林地、农村生活输出为主。     

植被覆盖度和降雨侵蚀力变化对小流域泥沙连通性的影响

泥沙连通性可以反映泥沙源汇的潜在联系,识别流域水土流失热点区域及泥沙迁移路径。研究泥沙连通性的影响因素有助于更好地理解泥沙连通性的时空变化特征。该研究在已有泥沙连通性指数（Index of Connectivity,IC）模型基础上,考虑影响连通性的功能性因素,并采用修正泥沙连通性指数（Revised Index of Sediment Connectivity,ICr）探讨了植被覆盖度和降雨侵蚀力耦合作用下的季节与年际变化对天目湖中田舍河流域泥沙连通性特征的影响。结果表明：2019年夏冬季植被覆盖度分别为85%、57%,对应的泥沙连通性指数均值是-9.39、-6.85,植被覆盖度变化对泥沙连通性具有重要影响,利用NDVI值获取模型中的地表综合系数,可以动态反映地表植被和土地利用的区域及季节性变化;降雨影响泥沙的功能连通性,年尺度上的连通性指数均值同流域泥沙量的相关系数达0.91。说明在流域植被覆盖变化不明显时或者在林地为主的流域中,降雨因子具有主导作用;植被覆盖度升高28%,IC均值降低37%,而单独考虑降雨因子的IC-R均值则反映出雨量升高,指数值随之升高,修正连通性指数ICr综合考虑了植被与降雨因子,但在应用中要依据流域实际情况适当调整两者的权重。研究结果指出泥沙连通性指数在中国东南部区域运用中存在的问题,将对气候变化背景下中国湿润区湖泊小流域水土保持与水环境治理等提供科学参考。     

喀斯特石漠化过程中土壤氮同位素组成及其空间分异特征

对喀斯特高原区贵州省清镇市王家寨峰丛洼地同一流域内不同类型石漠化、不同等级石漠化以及不同干扰方式石漠化表层土壤全氮的同位素组成及其空间分异特征进行了研究。结果表明：流域内黄壤区样地的表土全氮δ15N值主要分布在＋0.35‰～＋6.82‰之间,平均值为＋4.50‰;黑色石灰土区样地的表土全氮δ15N值主要分布在＋2.70...     

模拟降雨条件下坡地氮流失特征研究

通过人工模拟降雨研究了5种雨强对紫色土坡地氮径流损失的影响.结果发现,(1)随着雨强的增大,地表径流占总径流量的比例上升.(2)径流中氮的流失是随着雨强的增加而逐渐降低的.其中铵氮和硝态氮作为可溶性氮,它们的流失浓度随着时间的变化有一定的规律性,主要表现为径流前期浓度较高,随着降雨时间的延长,浓度趋于稳定或减小,后期则又有所上升.(3)地表径流量对硝态氮的流失量起决定性作用,而浓度对壤中流流失量起主导作用.小雨强下紫色土坡地径流硝态氮流失以壤中流为主,随着雨强的增大,地表径流流失量的贡献率越发明显.     

关岭县蚂蝗田小流域降雨年内分配特征研究

根据贵州省关岭县蚂蝗田小流域2009—2012年的降雨数据,统计分析了降雨集中度、集中期、年内分配不均匀系数等指标,研究了蚂蝗田小流域降雨的年内分配特征。结果表明:蚂蝗田小流域中雨、小雨全年分配均匀;大雨、暴雨分配不均匀。无论是枯水年还是丰水年,降雨的分配特征大体相同;旬降雨量波动很明显,降雨在月内分配不均匀。年内降水集中度为0.78~0.81,集中期变化于18~20旬,年内分配不均匀系数大于0.8。无论从4年总体还是各年情况来看,侵蚀性降雨分布都不均匀,主要集中在5—10月,其中6—7月侵蚀性降雨次数最多。     

鹰潭小流域季节性降雨径流特征研究

降雨是影响低丘红壤坡地土壤侵蚀和养分随径流迁移的一个关键因子.利用三角量 水堰自动测量径流量和自动雨量计观测数据,分析了鹰潭小流域的季节性降雨径流特征.小流域降雨主要发生在4～6月,总量达512.4 mm,占观测时段总雨量的70.1%,而旱季7～9月仅为218.9 mm.上游、下游围堰累积径流量随旱季、雨季的变化表明:小流域降雨-径流- 土壤水界面水分转化可分为土壤水补给阶段(4月14日～6月14日)、土壤水饱和阶段(6月15 日～7月28日)和土壤水消耗阶段(7月28日以后).雨季径流量对降雨的响应波动超过旱季 .日累积降雨量与日累积径流量有极显著的正相关关系.径流小区水样分析结果说明观测期下坡径流小区总氮(TN)、总磷 (TP)浓度高于上坡.     

泥石流流域降雨的产流与产沙研究

泥石流流域产流产沙与其他流域产流产沙不同 ,有其独特的特点。以云南东川蒋家沟为例 ,研究人工降雨下的小坡面产流产沙 ,自然降雨下的大坡面产流产沙 ,降雨的流域无泥石流时产流产沙和降雨的流域有泥石流时产流产沙 ,给出了相应的计算公式 ,并分别对比了各种情况下产流和产沙实测值与计算值 ,取得了较好的结果。     

降雨强度和坡度对土壤氮素流失的影响

采用人工模拟降雨的方法,研究了不同雨强(30,50,65,100mm/h)和坡度(0°,5°,10°)下粘质土坡面土壤氮素流失过程,以及雨强、坡度对单位面积土壤氮素流失量的影响。结果表明:(1)降雨过程中,随着雨强和坡度的增大,氮素流失的浓度和总量都会相应增加,且雨强和坡度越大,氮素流失浓度变化越快,径流浓度稳定时间越早;(2)不同雨强下坡度与单位面积土壤氮素流失量呈线性相关,且随着雨强的增大,坡度对单位面积土壤氮素流失量的影响变小;不同坡度下雨强与单位面积氮素流失量的线性关系显著,当雨强一定时,坡度的改变对氮素流失量的变化速率影响不大;(3)雨强和坡度与单位面积氮素流失量之间有显著的线性关系,相关系数达到0.978 9~0.982 0;(4)相同条件下,雨强对氮素流失量的影响比坡度大;(5)在降雨过程中,累积径流量与3种形态氮的累积流失量之间有显著的线性关系,相关系数达到0.914 5~0.961 1。     

降雨对不同土地利用类型土壤水氮变化特征的影响

以2018年6—10月降雨条件下园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地的标准径流小区为研究对象,裸地为对照,通过研究降雨对园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地的土壤含水率、总氮、硝态氮和铵态氮含量与土层深度和时间的变化特征,经野外试验数据统计分析,提出降雨对园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地土壤含水率、总氮、硝态氮和铵态氮含量与土层深度和时间变化特征的影响。结果表明:降雨增加园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地土壤含水率,加速土壤总氮、硝态氮和铵态氮水解转化硝化和反硝化速度,影响土壤含水率、总氮、硝态氮和铵态氮含量,降雨与土壤含水率、总氮、硝态氮、铵态氮呈显著相关性(P0.05)。降雨条件下园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地的土壤含水率随土层深度增大而增大,土层深度100 cm处土壤含水率最大,分别为30.34%,27.67%,24.98%,24.03%和21.95%,总氮随土层深度增大呈先增大后减小,在土层深度为60 cm土壤总氮含量最大,分别为1.02,0.99,0.90,0.86,0.75 g/kg,硝态氮和铵态氮含量随土层深度增大而减小,在土层深度为100 cm硝态氮和铵态氮含量均最小,其中硝态氮含量分别为9.01,7.89,7.25,6.10,5.22 mg/kg,铵态氮含量分别为9.41,9.14,6.40,5.38,4.37 mg/kg。土壤含水率随时间的延长先减小后增大又减小,呈正余弦变化趋势,8月土壤含水率最大,分别为22.97%,22.01%,19.87%,19.03%和17.98%,总氮随时间的延长先增大后减小,8月总氮最大,分别为1.09,1.01,0.94,0.84,0.76 g/kg,硝态氮和铵态氮含量随时间的延长而逐渐减少,6月硝态氮和铵态氮含量均最大,其中硝态氮含量分别为13.40,12.37,11.20,10.39,8.67 mg/kg,铵态氮含量分别为18.89,17.02,14.54,12.02,8.36 mg/kg。不同土地利用类型土壤含水率、总氮、硝态氮和铵态氮平均值与土层深度和时间关系由大到小依次为园地、林地、荒草地、坡耕地和裸地,研究结果为农田土壤水肥流失控制和养分利用提供理论技术支持。     

自然降雨条件下氮素输入对滇中坡耕地氮素流失特征的影响

采用野外田间试验和定点监测的方法,通过研究滇中坡耕地地表径流中氮素流失方式、途径反映其流失特征。结果表明,产流量与降雨量相关系数达到0.8641(P0.05),而土壤侵蚀量与降雨量没有表现出很好的相关关系。在相同降雨条件下,径流总氮、硝态氮、铵态氮浓度总体均表现为随着施氮量的增加,浓度逐渐增加,即CKN1N2N3N4N5;降雨条件不同,3者最高值达到5.57,4.36,1.30mg/L。硝态氮在自然降雨条件下,占总氮浓度的21.62%～83.55%,铵态氮占1.02%～38.58%,硝态氮是氮素流失的主要形式。降雨径流的产生均伴随着土壤侵蚀,泥沙中总氮流失量也呈不规则波动。各处理全氮富集率在1.02～1.58之间变化。降雨强度最大时,富集率总体趋势最大,达到1.23～1.53。在相同降雨条件下,随着施肥量的增加,全氮富集率差异不明显,且随着时间的的推移逐渐降低。     

半干旱雨养农业区集雨补灌对马铃薯田水分运移的影响

采用大田试验方法,研究集雨补灌对旱作马铃薯田水分运移规律和产量的影响。结果表明,对马铃薯有效的土壤水分主要分布在80 cm以上土层,苗期补灌45 mm处理水分利用效率（WUE）最高,且收获后不同土层中滞留的水分较少;在此基础上再增加补灌量,马铃薯产量增加不显著,WUE显著降低。集雨补灌增加了马铃薯棵间蒸发量（E）和植株蒸腾量（T）,90 mm高额补灌处理在前、中期棵间蒸发量较高,收获后80 cm以下深层贮水量显著高于45 mm及45 mm以下补灌处理。45 mm与90 mm补灌处理植株蒸腾量差异不显著,马铃薯生长后期,苗期补灌与薯块膨大期补灌植株蒸腾量差异亦不显著;苗期45 mm补灌处理蒸腾量与蒸发量比率（T/E）比较高,其综合用水效率较高。