融雪与降雨侵蚀条件下水土保持措施因子值对比研究

东北地区融雪条件下水土保持措施因子缺乏针对性研究。选择吉林梅河口吉兴径流小区2015年、2016年春季融雪侵蚀观测结果和已有降雨侵蚀数据,对比融雪与降雨条件下水土保持措施因子值、产流产沙次数、径流深、侵蚀模数,探讨了不同水土保持措施对降雨侵蚀和融雪侵蚀的防控效果。结果表明:融雪条件下P值范围为0.001~0.46,其中生态修复措施对于融雪侵蚀的防控效果最好,在融雪时期表现出周期短,融水量少的特点;水平坑措施对融雪侵蚀的影响主要体现在对融水的拦控上;融雪条件下耕作措施中地埂植物带侵蚀模数及径流深大于横垄。融雪侵蚀地区（尤其是坡耕地）在进行水土保持措施规划设计时,应兼顾降雨和融雪两种侵蚀类型。     

祁连山西水林区灌木林降雨截留特征

基于2014年5—9月的野外试验数据,采用野外观测与统计分析相结合方法,研究了祁连山排露沟流域5种典型灌丛:吉拉柳(Salix gilashanica)、箭叶锦鸡儿(Caragana jubata)、金露梅(Potentilla fruticosa)、鲜黄小檗(Berberis diaphana)和甘青锦鸡儿(Caragana tangutica)灌丛降雨截留特征,分析了降雨量对灌丛穿透雨量和截留量的影响。结果表明:研究期间共观测到降雨40次,年降雨总量为292.4mm,其中2~10mm的降雨事件出现次数最多;5种灌丛穿透雨量、截留量分别为吉拉柳灌丛183.5,108.9 mm;甘青锦鸡儿灌丛174.3,73.5 mm;箭叶锦鸡儿灌丛168.8,123.6mm;金露梅灌丛166.1,106.4mm;鲜黄小檗灌丛165.7,82.1mm;5种灌丛穿透雨量和截留量与降雨量均呈显著线性正相关(p0.001);而穿透率和截留率与降雨量均以对数函数拟合较好(p0.001)。     

不同植被下降雨类型对红壤坡地土壤侵蚀特征的影响

根据武汉市蔡甸区西湖流域径流小区记录的146场次降雨资料,研究了植被类型和降雨类型对红壤坡面产流量与土壤侵蚀量的影响。基于K均值分类,将当地降雨划分为A型降雨（中雨量、弱雨强、长历时和高频次）、B型降雨（极大雨量、极强雨强、短历时和低频次）、C型降雨（大雨量,强雨强、中等历时和低频次）和D型降雨（小雨量,弱雨强、短历时和高频次）四种雨型。发现裸地与果林地的产流输沙量大,水沙关系稳定,水土保持能力在各类侵蚀性降雨下均较弱,A雨型和C雨型是导致此类坡面土壤侵蚀的主要雨型。阔叶林、针叶林、牧草地和草坪地坡面的产流输沙量小,水沙关系不稳定,植被的水土保持能力总体较强,但是在B雨型下偏弱,B雨型和C雨型是导致此类坡面土壤侵蚀的主要雨型。     

紫色土区坡耕地玉米季地表径流及其氮素流失特征

研究川中丘陵紫色土区坡耕地玉米全生育期地表径流及其氮素流失特征,以期为坡耕地氮素流失预测和有效防控提供理论依据。采用人工模拟降雨与微小区(1 m×2 m)相结合的方法,降雨强度设置为1.0,1.5,2.0mm/min,分别在玉米苗期、拔节期、抽雄期和成熟期进行人工模拟降雨。结果表明:玉米全生育期地表径流量及其氮素流失量随降雨强度的增加而增加。不同降雨条件下,玉米全生育期地表径流总量表现为苗期显著高于其它生育期。玉米拔节期地表径流中氮素平均流失浓度高达16.36mg/L;地表径流中氮素平均流失量在玉米苗期最高,为10.24mg/m~2,而抽雄期仅为2.97mg/m~2。玉米苗期地表径流中铵态氮流失量最大,成熟期地表径流中硝态氮流失量最大,抽雄期硝态氮和铵态氮流失量均最小;玉米全生育期地表径流中硝态氮为氮素流失的主要形态,占总氮的77.98%~97.85%。玉米拔节期氮素流失浓度最高,而苗期为氮素输出负荷量最大,苗期和拔节期地表径流中氮素流失易造成地表水体富营养化,可通过控制基肥、追肥的施入量和增加地表覆盖度减少氮素流失。     

2016年河南开封一次局地大暴雨成因分析

利用MICAPS天气图、地面加密观测资料、雷达产品以及NCEP 1°×1°6 h再分析资料,对2016年7月19日河南开封出现的一次局地大暴雨过程的环流背景、物理量特征、雷达回波等进行了分析.结果表明,此次大暴雨过程是在副热带高压西伸北抬过程中,高空槽配合低层低涡、切变线、地面倒槽共同作用下产生的;西南低空急流的加强北抬,提供了较强的热力不稳定条件;偏东和偏南超低空急流向暴雨区输送了充沛的水汽;地面中小尺度辐合系统则是主要的抬升触发机制,辐合中心的位置与局地大暴雨落区对应较好.雷达速度场上0.5°仰角逆风区的出现,为暴雨及时预警提供了有利判据.     

鄂尔多斯高原潜水同位素特征及其成因分析

西北干旱半干旱区地下水的补给来源和方式仍没有统一的认识。通过对比鄂尔多斯高原不同水体氢氧稳定同位素特征,发现鄂尔多斯高原潜水的δD、δ~(18)O平均值(-71.75‰,-9.64‰)相对于当地降水均值(-65.00‰,-8.79‰)偏负。通过综合分析区内气候特点、地下水补给方式、潜水位动态等方面因素,认为潜水δD、δ~(18)O偏负现象与干旱地区降水的雨量效应和季节性冻土冻融作用下降水入渗补给地下水过程有关。δD、δ~(18)O值偏负的大降水补给地下水的能力较强,可能使潜水δD、δ~(18)O值偏负;冻土冻融条件下δD、δ~(18)O值偏负的冬季降水有效入渗补给能力较强,是潜水δD、δ~(18)O值偏负的另一可能原因。研究表明,利用氢氧稳定同位素研究干旱半干旱区地下水的补给来源和方式,需要考虑不同降水条件及冻土冻融作用下地下水补给能力的差异及其对地下水同位素组成的影响。     

1960-2014 年辽宁中西部地区农业生产期降水与干旱的分布规律

为极端气象灾害预测预报提供依据,采用气候倾向率、湿润指数和积分湿润指数等气候诊断分析方法对辽宁中西部地区的沈阳、阜新及锦州等13个气象站1960-2014年农业生产期(4-9月)的气候资料进行分析,研究该时段内该区域降水变化及干旱发生规律.结果表明:辽宁中西部地区4-9月降水年际变化呈减少趋势,其中中部平原、西南部沿海和西部丘陵区10年气候倾向率分别为-9.81、-10.431 和-10.786,分别线性减少54.0 mm、57.4 mm和59.3 mm.降水减少主要时段出现在7-9月,降水量减少达25.3%.湿润指数减小,气候干旱化明显,中西部平原区1995-2014年气候干旱化程度增加9.9%,西南部沿海区增加11.0%,西部丘陵区增加11.7%.辽宁中西部地区中、重度干旱存在9~11 年的准周期.降水的农业满足度整体下降,线性下降14.3%;1995-2014年降水的农业满足程度平均下降11.5%,造成干旱气候年增加7.3%~9.1%.辽宁中西部地区降水减少导致农业需水满足度下降,干旱频率增加,对大田农业生产已构成威胁.     

降雨和坡面流共同作用下的坡面薄层流水动力学特性

为研究降雨和坡面流共同作用下的坡面薄层流水动力学特性,在重庆缙云山三峡库区森林生态系统国家定位观测研究站开展陡坡定床冲刷及人工模拟降雨试验,实测5种流量(0.486×10-3~1.736×10-3 m3/(s·m))和3个典型降雨强度及无降雨条件下(0、30、60、100 mm/h),受4种不同粗糙度影响(0.009、0.180、0.250、0.425 mm)下的坡面流的水深和流速,计算并研究不同工况下的平均流速、流速修正系数、流态指数、流态及坡面流阻力等水动力参数特征,结果表明:1)水流的平均流速随着单宽流量的增大呈幂函数增加,随粗糙度的增加而减小,无降雨时的流速修正系数为0.04~0.37,降雨时为0.42~0.98,降雨对坡面流起到扰动作用。2)流态指数范围为0.291~0.538,无降雨时,流态指数随着粗糙度的增加而明显减小,其减小程度分别为21%、28%和39%;中小雨强时,流态指数无明显规律,雨强为30 mm/h时,变化程度分别为18%、-29%和12%,雨强为60 mm/h时,变化程度分别为12%、-17%和-16%;大雨强时,流态指数呈现出较为明显下降的趋势,其变化程度分别为-6%、1%和-11%。3)水流雷诺数为500~2 000,所有实验工况下水流流型均属于层紊流过渡区;水流流态整体趋于急流状态;无雨时,粗糙度与流态关系明显,其值越小水流越趋近急流,而降雨时,由于降雨的扰动作用二者不再具有相关关系。4)坡面流达西阻力系数与粗糙度呈正相关关系,与单宽流量呈负相关关系,考虑雨强影响的坡面流阻力计算公式与剔除雨强的公式相比,相关系数下降0.01%,降雨对阻力系数无显著影响。      

秸秆覆盖对崩积体坡面产流产沙影响的模拟试验

通过室内模拟降雨试验,研究60 mm/h雨强条件下,不同秸秆覆盖度(0、25%、50%、75%、100%)和坡度(25°,30°和35°)组合崩积体坡面的侵蚀状况。结果表明:(1)不同条件下崩积体坡面初始产流时间在49~913 s;同一坡度条件下,崩积体坡面初始产流时间随着覆盖度的增加而延长;同一覆盖度条件下,初始产流时间35°25°30°;坡面产流时间与秸秆覆盖度呈线性正相关关系。(2)崩积体坡面径流量的变化过程具有如下几个特征:第一,在降雨初期,坡面径流率在短时间内迅速增加,之后趋于平缓;第二,坡面径流量的起伏变化幅度随着坡度的增加而增大;第三,同一覆盖度条件下,30°坡面的径流率大于25°和35°坡面。(3)崩积体坡面产沙量存在临界覆盖度,值为50%。     

Influence of Soil Properties and Manure Sources on Phosphorus in Runoff during Simulated Rainfall

Runoff from agricultural fields amended with animal manure or fertilizer is a source of phosphorus (P) pollution to surface waters, which can have harmful effects such as eutrophication. The objectives of this study were to evaluate the impact of soil P status and the P composition of manure sources on P in runoff and characterize the effects of manure sources on mass loss of dissolved reactive P, total dissolved P, and total P in runoff. Soil boxes set at 5% slopes received 7.5 cm h^?1 of simulated rainfall for 30 min. Study soils included a Kenansville loamy sand (loamy siliceous subactive thermic Arenic Hapludults, a Coastal Plain soil) and a Davidson silt loam (kaolinitic thermic Rhodic Kandiudults, a Piedmont soil). Soil test P concentrations ranged from 16 to 283 mg P kg^?1. Sources of P included broiler litter, breeder manure, and breeder manure treated with three rates of aluminum sulfate (Al₂(SO₄)₃) 0, 3.9, and 7.8 kg m^?2, di-ammonium phosphate (DAP), and an un-amended control. All manure sources were surface applied at 66 kg P ha^?1 without incorporation. Water extractable P represented an average of 10 ± 6% total P in manure. Runoff samples were taken over a 30-min period. Piedmont soil contained greater amounts of clay, aluminum (Al), and iron (Fe) concentrations, and higher P sorption capacities that produced significantly lower dissolved reactive P, total dissolved P, and total P losses than the Coastal Plain soil. Runoff P loss did not differ significantly for low and high STP Coastal Plain soils. Water extractable P in manures accounted for all dissolved reactive P lost in runoff with dissolved reactive P correlating strongly with water extractable P concentration (r² = 0.9961). Overall, manures containing the highest water extractable P concentrations contributed to the largest amounts of dissolved reactive P in runoff. Manure treated with 3.9 and 7.8 kg m^?2 of Al₂(SO₄)₃ (alum) decreased dissolved reactive P in runoff by 29%. While this soil box runoff study represents a worst-case scenario for P loss, highly significant effects of soil properties and manure sources were obtained. Management based on these results should help ameliorate harmful effects of P in runoff.