香根草植物篱地上-地下部分对三峡库区紫色土坡耕地氮素流失的影响

植物篱能影响坡面产流产沙过程，进而影响其携带的氮素流失，但植物篱地上及地下部分对氮素流失的影响尚不明确.通过设置1个降雨强度(60mm/h)、2个坡度(15°和25°)和3个坡面条件(裸坡对照、植物篱和仅有植物篱根系),开展人工降雨试验，分析坡面侵蚀量和径流量及其携带的硝态氮(NO^-₃-N)、氨态氮(NH⁺₄-N)和全氮(TN)含量与流失量的变化特征.结果表明：植物篱可以减少坡面侵蚀量和径流量的产生，坡面土壤氮素主要以泥沙为载体而流失；植物篱可以降低坡面径流携带的氮素含量却增加了侵蚀泥沙中氮素含量，并能够有效地减少坡面径流和泥沙所携带氮素流失量；植物篱通过地上部分和地下部分共同发挥作用减少坡面氮素流失量，其中地上部分和地下部分对减少坡面NO^-₃-N、NH⁺₄-N、TN流失量的平均贡献率分别为43.97%和56.03%、44.12%和55.88%、46.91%和53.09%.以上结果加深了香根草植物篱对坡耕地氮素流...     

模拟暴雨条件下杨麦复合系统氮、磷随地表径流流失特征分析

通过模拟降雨径流实验,在1.43 mm/min暴雨条件下,研究杨麦复合系统对氮、磷流失量、径流量和泥沙侵蚀量的影响及杨麦复合系统氮、磷随地表径流的流失特征。结果表明:杨麦复合系统与普通农田相比总氮流失量减少54.9%～89.1%、总磷流失量减少68.6%～88.9%、径流量减少56.7%～70.6%、泥沙侵蚀量减少52.1%～61.5%。杨麦复合系统地表径流中TN、DN的流失浓度先迅速下降然后上升;NO3--N在产流初期浓度变化不大,产流后期浓度增大;NH4+-N、TP和PP有相同的浓度变化趋势,即在产流初期浓度达到最大值,随产流时间的延长呈下降趋势。氮主要以溶解态流失,磷主要以颗粒态流失。     

降雨入渗-地表径流下延安卸荷黄土边坡侵蚀演化特征

明确卸荷黄土边坡降雨侵蚀规律对地质灾害防治和流域生态治理具有重要意义。以延安卸荷黄土边坡降雨侵蚀灾害为研究背景,利用自行开发的降雨入渗-地表径流黄土边坡试验平台,研究降雨强度、降雨历时对卸荷黄土边坡入渗量、径流量、土壤流失量以及坡体含水率的影响,揭示降雨作用下卸荷黄土边坡侵蚀演化规律。研究结果表明：1）降雨初期坡面雨水以入渗为主,入渗量约为地表径流量的2～8倍;随着降雨历时增加,地表径流量呈增加趋势,雨水入渗量呈减少趋势;短历时强降雨条件下地表径流量小于入渗量,而持续强降雨条件下地表径流量大于入渗量。2）坡面侵蚀产沙量与降雨强度呈正相关关系,持续强降雨条件下的土壤流失量约为短历时强降雨的10.81倍。3）地表土体含水率随降雨次数增加呈现快速增长到缓慢增长再到平稳状态的发展过程,随降雨强度降低呈减小趋势;相同雨强下,持续强降雨下的地表土体含水率较短历时强降雨增长了9.62%;坡面中、底部浅层土体含水率增长速率高于坡面顶部。4）持续强降雨下边坡侵蚀灾变演化过程为雨水入渗→浅表层土体增湿→坡面密集溅蚀坑→地表径流→浅、细、短的侵蚀沟槽→深、宽、长的侵蚀沟槽→坡体浅层滑塌,坡面侵蚀破坏范围表现...     

基于坡面径流输沙模型的湘中红壤丘陵区土壤有机碳流失模拟研究

坡面径流是泥沙和土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)流失的主要动力.本研究以典型湘中红壤丘陵区坡耕地(翻耕和免耕)为研究对象,通过野外径流小区模拟降雨试验,对已建立的以径流率为变量的对数线性回归坡面径流输沙模型进行修正,并结合泥沙中SOC的富集特性,建立湘中红壤丘陵区的坡面SOC流失模型.研究结果表明:坡面SOC流失模型能够有效地应用于湘中红壤丘陵区次降雨过程中坡面SOC流失的模拟中,且具有较好地模拟效果,SOC流失率模拟平均误差在30%左右,决定系数在0.85以上;同时模拟结果表明,泥沙和SOC流失过程在坡面径流侵蚀影响下呈现波动状态,表现为产流开始后10min泥沙和SOC流失呈增加趋势,其后在波动中逐渐趋于平稳;通过比较翻耕和免耕条件坡面径流输沙和SOC流失模型,结果显示侵蚀性降雨条件下,翻耕方式泥沙和SOC流失率大于免耕方式.非侵蚀性降雨条件下,翻耕方式泥沙和SOC流失状况与免耕方式一致.     

黄土地区小流域次暴雨侵蚀产沙研究

通过坡面模拟降雨实验，分析了黄土地区坡面降雨径流产沙过程的主要影响因素，建立了坡面径流含沙量与坡面流量、前期土壤含水量、土壤干容重之间的定量关系。应用实测资料分析了黄土地区暴雨径流侵蚀产沙特点，建立了考虑流域前期土壤含水量和径流涨落段的含沙量与流量之间的水沙传递关系，建立了小流域次暴雨侵蚀产沙模型。经用实测资料计算检验，此模型对小流域次暴雨侵蚀产沙过程及产沙总量的计算结果都具有较高的精度。     

人工降雨条件下南方坡耕地水土流失特征

利用稀土示踪技术和径流小区法在人工降雨条件下研究南方地区坡耕地水土流失特征.研究发现:坡面侵蚀量与降雨强度有关;坡面侵蚀泥沙主要来自坡面的中部和下部,其中坡面上部只占总侵蚀量的10%左右,而中坡和下坡占总侵蚀量的90%左右,下坡侵蚀量最大,占总侵蚀量50%左右;降雨强度、土壤团聚结构、渗透率和土壤含水量导致第一次人工降雨的侵蚀量、侵蚀泥沙中各稀土元素的含量最大;第二次人工降雨的侵蚀量比第一次人工降雨的小,但比后面3次人工降雨的侵蚀量大.同时探讨了南方地区侵蚀研究的重要性和特点、人工降雨所测结果的应用,以及侵蚀泥沙来自于中部和下部的机理.     

扰动高沙土侵蚀规律的试验研究

为了指导施工过程中扰动高沙土堆放及其防护措施,采用人工模拟降雨试验,研究了工程扰动高沙土的水力侵蚀规律.试验结果表明:扰动高沙土坡面降雨初期径流泥沙浓度较高,而后呈逐渐下降趋势;侵蚀量与降雨量正相关,低于15°时,产生侵蚀的最小启动雨量约为5 mm;扰动高沙土在20.0°~26.5°之间存在临界坡度,与降雨量相比,坡度对侵蚀量的影响更为明显;侵蚀量与径流量正相关,单位径流的侵蚀量与坡度呈抛物线关系.坡度超过15°时,通过技术措施减少坡面径流量是控制坡面侵蚀的有效手段.     

人工模拟降雨条件下PAM对紫色土养分流失的影响

聚丙烯酰胺(PAM)作为一种高分子聚合物,通过对土壤结构的改良,在降低土壤流失的同时,也对土壤中养分的保持产生着重要的作用.本文通过采用人工模拟降雨结合试验土槽等试验方法,分析了基于干施PAM、液施PAM以及液施PAM结合石灰添加剂这3种处理模式下,PAM对紫色土的坡面径流养分,侵蚀泥沙养分,以及淋溶养分这3种养分流失形式的影响,结果表明:(1)PAM 3种处理模式对坡面径流养分的影响中,采用液施PAM结合石灰添加剂的处理方式对降低径流中硝态氮、可溶性磷、钾离子浓度的效果最好,分别降低了65.2%、71.4%、68.5%,而在降低径流养分平均流失率方面也是液施PAM结合添加剂的处理方式效果最为明显;(2)在PAM对侵蚀泥沙养分流失的抑制效果中,液施PAM结合添加剂最有效地抑制流失泥沙中养分的累积效果和累积的速率并将泥沙中硝态氮、速效磷、速效钾的累积流失量降低了85.9%、98.3%以及96.5%,而3种模式对于降低泥沙养分富集率的作用从大到小依次表现为:液施PAM结合添加剂液施PAM干施PAM;(3)PAM 3种处理模式与对照组相比,都明显降低了土壤中硝态氮淋溶的深度和强度,有效抑制了硝态氮在土壤中的淋溶作用,总体上PAM的3种处理模式对紫色土养分流失的抑制效果从大到小依次为:液施PAM+添加剂液施PAM干施PAM.     

紫色土坡耕地磷素径流流失特征分析

以径流小区定位监测为基础,研究了紫色土坡耕地在不同处理下坡耕地磷养分流失现状,研究磷养分流失与施肥量的关系,不同耕作方式对磷流失量的影响.研究结果表明:①磷素流失与降雨量、径流量呈现出一定的相关性,即同一时期内,降雨越多,产流越多,养分流失就越多;②不同的施肥水平下,总磷流失率随着施肥量的增加而增加,增量处理是优化处理时1.53倍.而可溶性磷的迁移与施肥条件没有明显的相关关系;③不同的耕作方式下,顺坡耕作的总磷流失率为横坡垄作的5.34倍;④玉米不同生育期,土壤总磷随地表径流迁移的强度其大小顺序各个处理表现为:抽雄开花期,拔节期,成熟期.     

晋西黄土坡面薄层流水动力学特征模拟试验研究

为了研究具有代表性的晋西黄绵土坡面薄层流水动力学变化特征,从而揭示坡面径流侵蚀产沙动力学原理,采用室内人工模拟降雨试验方法,分析了特定坡度(20°)下,坡面径流雷诺数、弗劳德数、流速、径流深等水动力学参数随坡长(1,2,3,4,5 m)与雨强(30～125 mm/h)的变化。结果表明,不同坡长与雨强的组合方式下,坡面径流属层流,且为急流,径流紊动性随雨强与坡长的增大而增强,在坡面植物篱间距设置时应考虑坡长的影响;坡长、雨强均对平均径流深、流速、剪切力有显著影响,且雨强的影响较坡长大;剪切力与坡长、雨强具有显著线性函数关系(R~20.89),但当坡长与雨强同时作用于径流剪切力时存在一定的相互制约作用。该研究结论将为晋西黄绵土坡面土壤侵蚀的研究提供一定的理论依据。     

洪泽湖地区麦稻两熟农田和杨树林地氮磷径流流失特征研究

【目的】氮、磷的流失已成为农业面源污染的最重要来源之一。探究和比较麦稻两熟农田以及杨树林地的降雨径流特征、径流水中氮磷流失情况,为预防地表水富营养化提供参考。【方法】在洪泽湖河湖交汇区典型农田和林地设置径流池,进行了为期1年的地表径流以及氮磷流失监测。【结果】麦田、稻田与杨树林地产生径流的最小降雨量分别为4.2、3.3、22.8 mm,随着降雨量增大,杨树林地径流量增幅远小于农田。除了麦田总氮、硝态氮、总磷和可溶性磷流失量与降雨量相关性不明显外,其余各形态氮磷元素流失量基本随降雨量的增加而增加。麦田和杨树林地处在旱地状态下,其氮素流失分别以硝态氮为主,磷素流失以颗粒态磷为主; 而稻田处在淹水条件下,氮、磷的流失分别以铵态氮和可溶性磷为主。杨树林地氮磷流失量都比农田小,全年总氮、可溶性氮、硝态氮和铵态氮总流失量分别只有农田总流失量的22.61%、23.79%、23.46%、24.59%,总磷、可溶性磷和正磷酸盐总流失量只有农田总流失量的0.81%、0.77%、0.67%。【结论】与农田相比,林地能够更好地控制径流养分流失,可以在面源污染控制中发挥重要作用。     

“大横坡+小顺坡”耕作模式对氮及径流流失的影响

以重庆市忠县水土保持试验站为研究平台,对小区尺度下"大横坡+小顺坡"耕作模式对氮及径流流失的影响进行研究,结果表明:与全顺坡模式比较,6m顺坡+2m横坡模式,5m顺坡+3m横坡模式和4m顺坡+4m横坡模式径流量分别减少了41.74%,45.84%和59.63%;在总氮流失上,在降雨历时为6.62～16.32h,3种"大横坡+小顺坡"耕作模式之间无显著差异,当降雨历时小于5.12h时,4m顺坡+4m横坡模式与其他3种模式差异性显著,以4m顺坡+4m横坡模式保持总氮效果最好,其中当降雨历时为2.51h和3.22h时,4种耕作模式之间彼此均存在显著差异;径流中氮的流失以可溶性氮为主,可溶性氮占总氮的比例受降雨强度和降雨历时的共同制约;"大横坡+小顺坡"耕作模式总氮以及可溶性氮单位面积流失总量显著小于全顺坡耕作模式.     

Characteristics of N and P Loss in the Soil of Purple Sloping Farmland at Different Fertilization Levels

基于三峡库区自然降雨条件下3个连续雨季观测的径流试验数据,分析不同试验处理下坡耕地地表径流磷浓度及构成,探讨地表径流磷流失量的时间变化过程及分布差异。结果表明:颗粒态磷占磷流失总磷的70%以上,是地表径流磷流失的主要形式,5～6月磷流失量达到峰值;不施肥处理小区磷流失量最高,横坡垄作小区磷流失量最低;三峡库区增加地表植被覆盖程度能够有效减少坡耕地地表径流磷流失量,减缓种植业面源污染对地表水体产生的潜在富营养化威胁。     

不同降雨强度下三种典型农田土壤非点源氮输出研究

以河南淮河流域典型土壤砂姜黑土、褐土、潮土为对象，人工模拟0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mm/min降雨强度下径流产出、泥沙流失、氮元素输出状况，研究降雨强度与土壤类型对非点源氮元素输出的影响，为量化淮河流域农田非点源输出负荷、建立本地化非点源污染模型、制定区域非点源污染防治策略等提供依据.结果表明：降雨强度越大，径流量、泥沙流失量、氮元素输出负荷及其平均产出速率均较大；土壤类型对径流产出影响较小，对泥沙流失量与氮元素输出负荷有一定影响；径流中氮元素平均浓度以2.0 mm/min降雨强度时最大；三种土壤的累积氮元素输出负荷均随降雨强度的增大而增大，增加幅度较明显的降雨强度，砂姜黑土为1.0、2.5 mm/min，潮土为1.0、3.0 mm/min，褐土为1.5、3.0 mm/min；氮元素通过泥沙输出的量占总输出量的81.57%以上.降雨强度、土壤类型均对径流产出、泥沙流失、氮元素输出等产生影响，氮元素输出负荷具初期冲刷效应.控制产流初期氮流失与泥沙流失是减少农田非点源氮输出负荷的重要途径.     

降雨引起的坡面黑土侵蚀厚度的计算

为了计算降雨引起的坡面黑土层侵蚀厚度,建立了坡面变形(冲刷厚度)的数学模型.模型包括坡面水流连续方程、水流运动方程、侵蚀方程(水土流失方程)、坡面变形方程.实现了对降雨引起的坡面黑土层侵蚀厚度的数值计算,该成果可预测黑土层流失的年限,为防治水土流失、减轻地质灾害、合理使用耕地和保护生态环境提供科学依据.     

基于神经网络的公路边坡冲刷量模拟计算

神经网络模拟采用三层前馈网络模型，输入层有3个结点，分别代表30min降雨强度、降雨历时和降雨量，表示冲刷外因。输出层只有一个结点，代表坡面冲刷量；隐层结点数采用7个，即土压实度、坡度坡长、径流流速、径流流量、土颗粒粘聚力、植被指数和人为干扰等，为影响冲刷量的主要因素。为了验证模型，在连徐高速公路路堤边坡用SR型人工降雨设施进行冲刷试验，得到冲刷量实测资料，将通过模型计算的冲刷量值与之比较，显示了模型具有较好的模拟预测效果。     

苏州相城区望庭镇水稻田降雨 径流污染特征研究

为研究水稻田非点源污染降雨径流的流失规律,减少水田中氮、磷等对地表水环境的污染提供科学依据,在自然降雨条件下,开展水稻田降雨—产流—产污同步观测的非点源试验,分析了降雨强度、降雨前田面水深、农田管理等因素对水田产流、产污的影响,计算次降雨平均质量浓度(珋ρEMCs).试验结果表明:同一场次降雨不同污染物的流失规律有很大不同,不同场次降雨的珋ρEMCs差异也很大;水稻田降雨前期的田面水深是决定径流产生的一个重要影响因子,对于分析是否有径流产生和异常数据的解析有重要作用;化肥的施用以及降雨距离施肥后时间间隔是影响珋ρEMCs的重要因素;苏州望亭镇的试验点,总氮(TN)、总磷(TP)的径流输出系数分别为4.363和0.156kg·hm-2,分别占稻季施肥量的1.21%和0.35%.     

不同雨强和坡度条件海涂盐土边坡侵蚀细沟发育过程

采用室内人工模拟降雨试验,在不同坡度(11.3°、21.8°、35.0°)和降雨强度(85 mm/h、110 mm/h、125 mm/h)条件下,模拟海涂盐土边坡细沟发育过程。坡面侵蚀细沟发育动态采用数码摄像进行监测,通过Image-Pro Plus(IPP)6图像分析软件对图像和数据进行整理。结果表明:(a)不同坡度和降雨强度条件下,径流产生后,很快在坡面形成细沟且细沟沟网密度变化较快;细沟数量、细沟深度、细沟平均宽度和细沟密度均随降雨时间延长而增大。(b)缓坡度条件下,土壤跌坑发育慢,细沟侵蚀率低;随着坡度增大,坡面跌坑形成后水流聚集迅速,水流侵蚀冲刷力强,细沟发育快。(c)细沟发育越深,坡面细沟数量也越多;坡面侵蚀率与细沟平均深度及水流雷诺数分别在p0.05和p0.01水平上呈显著的正线性相关关系。     

公路路基压实黄土坡面人工降雨侵蚀试验

公路压实高原二区黄土(Q2)路基坡面人工降雨侵蚀试验研究表明,坡面冲蚀强度与雨强、降雨历时、坡长、坡角、压实度、土壤粘性皆有一定关系,高原二区粘性黄土冲蚀强度随时间增加而减小过程对坡面防蚀有利,在得出历时1h降雨坡面平均冲蚀强度及长历时坡面侵蚀强度随时间变化的经验公式基础上,提出减小坡面冲蚀强度方法。首先考虑增加压实度减小坡面土体重力侵蚀来减少坡面总体侵蚀量;实际工程中采用修筑截水平台或截水沟减小降雨侵蚀坡长或坡高,可大大减小冲蚀强度;坡高h不变时,坡角避开冲蚀强度最大的临界坡度为25.9°;坡高一定及边坡稳定情况下,边坡坡角应尽量避开15°～60°范围,大于70°或小于15°的坡面冲刷很小,对于70°以上坡角特别适应于直立性黄土坡面。     

红壤坡耕地不同耕作方式径流及养分流失研究

为揭示红壤区不同的耕作方式对坡耕地径流及养分流失影响的差异,通过野外径流小区试验,分析对比在3种典型降雨下,南方红壤丘陵区的纵坡间作(措施1)、纵坡种植(措施2)和横坡种植(措施3)等3种耕作方式坡耕地的产流、产沙及氮、磷流失特征。研究结果表明:随着降雨强度的增大,措施3截流减沙优势明显。中雨型下,措施3径流量分别为措施1、措施2的21.5%,20.3%,产沙量分别为措施1、措施2的6.03%,2.28%;大雨型下,措施3径流量分别为措施1、措施2的8.11%,7.6%,产沙量分别为措施1、措施2的4.33%,3.31%。不同措施产流、产沙过程基本一致;措施3在控制土壤养分流失方面优于其他两种耕作方式,各措施氮、磷流失主要集中在产流初期,先增大后逐渐减小,后期趋于稳定。