红壤坡地柑桔园长期试验下水沙动态变化特征分析

以红壤清耕柑桔园坡地为对象,研究其长期定位试验下2001—2015年径流和泥沙流失量的动态变化过程以及坡面水沙与降雨关系的变异特征。结果表明:幼树期是红壤清耕柑桔园水土保持防治的关键期,该时期的土壤侵蚀程度达到极强烈,而盛果期侵蚀强度可降低到区域土壤容许流失量以下。柑桔树从幼树期、初果期到盛果期,坡面年径流量和土壤侵蚀模数均呈显著幂函数下降趋势,在盛果期趋于稳定。果树坡面水沙与降雨的关系均在第4年发生了突变,而裸露坡面水沙与降雨关系没有发生突变。柑桔园各年的减沙效益均大于减水效益,减流、减沙效益均随着时间表现出先快速增加后维持相对稳定的指数函数关系,这表明免耕果树的减流、减沙效益具有很大的时间变异性,不仅可通过减水来减沙,而且可通过改变水沙关系来减沙。研究结果将为果园水土保持措施效益评估提供依据,为水土保持措施的合理配置提供参考。     

长期野外监测红壤裸露坡地侵蚀性降雨分布及产沙分析

侵蚀性降雨及其侵蚀泥沙分布特征研究是掌握土壤侵蚀规律的基础,同时也可为水土保持综合治理提供理论依据。研究选择红壤裸地坡面径流小区为研究对象,利用实际观测法收集到2001-2016年的565次长序列侵蚀性降雨及其径流泥沙资料,运用数理统计方法分析侵蚀性降雨及其泥沙的发生频率和强度的分布特征,在此基础上分析降雨类型对侵蚀产沙的影响。研究结果表明,研究区侵蚀性降雨量占总降雨量的87.82%,主要分布在降雨量为25 mm以上和降雨强度5mm/h以下的降雨事件。次降雨侵蚀强度小于100t/km~2的侵蚀次数占总次数的76.81%,而其侵蚀总量只占总量的7.28%;侵蚀强度大于500t/km~2的降雨侵蚀次数只占总次数的6.36%,但其侵蚀泥沙量可占总量的60.96%,次降雨侵蚀产沙量分布极为不均。降雨量25～100mm且平均雨强小于20mm/h的降雨类型造成研究区土壤侵蚀量最大。次降雨量100 mm和降雨强度20 mm/h可作为红壤裸露坡地水土流失防御的设计暴雨特征值。研究结果有助于揭示红壤坡地次降雨侵蚀规律和水土保持措施布设。     

基于深度学习的水土保持措施遥感解译信息提取研究

近年来计算机视觉图像处理的发展与遥感影像分辨率的提高,使得遥感影像水土保持措施快速精准提取成为可能。为有效推进水土保持措施图斑精准快速提取的研发与应用,在总结水土保持措施信息提取和卫星遥感影像解译常用方法的基础上,系统分析深度学习方法在遥感解译和遥感影像水土保持措施提取方面的改进与运用,对研究发展趋势进行了展望分析。     

西苕溪流域非点源氮污染特征

通过对西苕溪流域不同用地类型的子流域出口设置监测点并进行定期水质监测,探讨该流域非点源氮污染特征及其区域性差异。不同月份的监测结果表明,总氮(TN)、溶解性总氮(DTN)、硝态氮(NO3--N)浓度在12月最高,7月次之,4月最低;铵态氮(NH4+-N)浓度在7月最高,12月次之,4月最低。典型子流域日监测数据表明:林地子流域水质监测点测得的氮明显低于耕地,降雨期林地子流域出口的氮浓度增加,耕地子流域降低,干旱期则相反。研究表明流域非点源氮污染主要受农业耕地用地类型的控制,降雨径流是西苕溪流域非点源氮输出的主要驱动因素,用地类型、不同形态氮的理化性质差异导致流域非点源氮呈现明显的季节、空间分布特征。     

太湖上游大溪水库流域营养盐输移时空特征分析

大溪水库位于太湖上游地区,是溧阳市的重要饮用水源地之一,近年来流域内湖(库)体水质有下降趋势.基于2008-2009年对入湖主要支流水质营养盐浓度监测数据,实地考察流域内的主要污染源以及耕作制度等因素,并以2009年航空遥感影像解译获得的土地利用数据为基础,结合季节气候变化以及农业活动等环境影响因子,分析流域内营养盐时空分异特征及原因,为改善和治理饮用水源地水质工作提供科学依据和保障.结果表明,大溪水库流域不同支流水质营养盐浓度空间差异显著,表现为临湖东岸的氮磷营养盐浓度普遍高于西岸及上游的洙漕河流域,是大溪水库流域氮磷营养盐主要的源;各流域的TN、DTN、NO3--N浓度逐月变化趋势基本一致,TP、DTP季节间浓度变化趋势不明显.进入大溪水库流域的氮素主要以可溶性氮素为主,TN平均浓度为1.82mg·L-1;磷素主要以非溶解态磷素的形式输移,TP平均浓度为0.116 mg·L-1;总体水质属于Ⅳ水质.营养盐输移时空差异的原因与各小流域土地利用状况、农业活动及降雨季节变化关系密切.     

竹节水平沟对红壤坡面土壤水分的影响

在江西省泰和县老虎山小流域选择了裸露地、水保林、水保林+竹节水平沟和水保林+竹节水平沟+枯落物覆盖4个坡面样地进行了全年取样试验,分析竹节水平沟对红壤坡面土壤水分的影响。结果表明：在土壤蓄水量上,竹节水平沟沟内的蓄水量相对更大,60 cm土层为138.1～237.3 mm,水保林下水土流失区域土壤蓄水量相对最小。从土壤含水量看,水保林土壤含水量较小,所有土层各月均在16%以下;水保林+竹节水平沟的土壤含水量基本在16%以上,说明在水保林中开挖竹节水平沟具有蓄积水分的作用;水保林+竹节水平沟+枯落物覆盖在月降雨量最小的9月,其土壤含水量仍然较高。对比各处理样地,土壤含水量最低的都是水保林,最高的是水保林+竹节水平沟+枯落物覆盖沟内样地或裸露地,水保林+竹节水平沟+枯落物覆盖样地沟内的土壤含水量比水保林样地高出79%～146%;同一处理样地的沟内土壤含水量基本大于沟外。竹节水平沟能起到蓄水保水的作用,对于防汛和抗旱都具有重要意义,是南方红壤侵蚀区调控水量的治本措施之一。     

南方红壤区水土流失综合治理模式研究——以江西省为例

[目的]总结分析几十年来南方红壤区水土流失综合治理模式研究和实践,为水土保持实践中合理应用相适宜的模式提供参考。[方法]通过文献查阅和已有试验成果总结,以江西省为例,根据区域存在的水土流失问题,综合水土流失治理技术、治理工程实践和水土保持政策等三个方面,提出相应的治理模式。[结果]对于南方红壤区难于治理和危害较大的侵蚀地类,系统总结了坡耕地"一控二保"治理模式、坡地果园"一高双低"治理模式、崩岗"三型"治理模式、林下水土流失"两类"治理模式、强烈侵蚀"两荒"地治理模式等5套可行的技术模式,小流域综合治理和生态清洁小流域治理等2类工程实践模式,以及农户帮扶模式、大户治理模式、以奖代补模式、精品园区模式等4项政策引导模式。[结论]结合江西省长期以来效果良好的水土流失治理经验和做法,提出了新时代水土流失综合治理模式与内涵。治理模式的提出可为山水林田湖草系统治理提供参考。     

生育期对红壤旱坡花生地氮素径流流失的影响

探明作物不同生育期的氮素流失特征,以期为红壤旱坡地氮素流失预测与有效防控提供理论依据。采用土壤水分渗漏试验装置,对自然降雨条件下赣北第四纪红壤旱坡花生地不同生育期的地表径流、渗漏水及其各形态氮素输出过程进行连续观测。结果表明:(1)红壤旱坡花生地产流主要发生在降雨量最为集中的开花下针期。渗漏水是各生育期主要的径流形式,占总径流量的64%。(2)各生育期,氮素流失的主要途径为渗漏水,主要形式为可溶性氮,占总氮(TN)流失量的54%～99%。除饱果成熟期外,各生育期渗漏水中氮素流失的主要成分为硝态氮,占TN的38%～50%。(3)地表径流和渗漏水氮素浓度总体表现为幼苗期和开花下针期较大,饱果成熟期最小,而氮素流失量则表现为开花下针期最大。因此,幼苗期和降雨量最为集中的开花下针期为防治红壤旱坡花生地氮素流失的关键时期,控制硝态氮等氮素淋溶损失是减少红壤旱坡花生地氮素流失的关键途径。     

红壤坡面集水区水生态保护与修复试验研究

红壤坡地经果林开发产生的水土流失往往成为面源污染的载体,带来水环境污染。通过在江西水土保持生态科技园设置油茶园坡面径流小区和集水区沟道取样点,试验研究红壤坡面径流在集水区中水质的变化情况。结果表明：油茶园采用前埂后沟+反坡台地措施后侵蚀强度为微度,径流水质在Ⅲ类水水平以上,水保措施在坡地经济果木林开发的过程中可起到防控水土流失和面源污染的作用;坡面水土流失防治措施与湿地过滤带措施相结合,经“源-流-汇”系统治理,能达到水生态保护与修复的目的。     

层状红壤水分入渗特征试验与模拟

认识土壤结构对土壤水分运移影响是提高土壤水分利用效率和控制面源污染的重要基础.以容重为1.35和1.55 g/cm³的均质土及其组成的上松下紧层状土壤结构为对象,采用室内土柱恒定水头水分入渗试验和模型模拟相结合的方法,分析不同土层结构的水分入渗过程及水分再分布特征.结果表明,上松下紧的层状土壤积水入渗速率过程可明显分为上层入渗阶段和下层入渗阶段; 与均质土相比,层状土轻微降低了上层的入渗速率和提高了下层初始速率,但对下层的稳定入渗率影响不大.层状土壤可显著提高上层土壤含水量,且水分再分配过程在界面处发生了突变.采用HYDRUS-1D模型模拟层状土壤入渗水分再分布,直接组合均质的土壤水力参数模拟效果较差,需要对进气吸力进行参数优化.研究成果可为红壤地区土壤水分管理和污染防治提供理论支撑.