人工降雨条件下黄土坡面土壤养分流失试验研究

摘要

本文采用室内模拟降雨实验方法,研究了产流过程中坡地水分和养分迁移的特征,得出如下主要研究结论: 1.地下供水条件下雨强对坡地溶质迁移影响研究表明,雨强与土壤侵蚀量和养分流失量均呈现指数关系.80mm/h雨强的累积流失量是40mm/h雨强的累积流失量的一倍；前期含水量愈大土壤养分随径流流失的量愈大.径流磷和钟平均含量与前期含水量呈现近似抛物线关系.含水量从5﹪增加到20﹪,径流溶质流失量增加一倍. 2.坡度、坡长对土壤水分和养分的迁移的影响研究表明,坡度愈大,坡长愈长土壤养分随径流迁移的量愈大.径流钾累积流失量和径流溴累积流失量与坡度呈现很好线性关系. 3.施肥方法对土壤养分随径流迁移的影响研究表明,喷施和表面混施的溶质流失量的累积变化曲线类似,但喷施较表面混施的流失量大2倍以上. 4.植被对坡地养分迁移影响研究表明,植被类型对土壤养分的流失影响较大.在同一植被覆盖度和同一坡度条件下多年生黑麦草、一年生黑麦草、苏丹草、籽粒剑,分别比相同雨强条件下裸地试验减小14﹪、27﹪、33﹪、17﹪的径流量.裸地的养分流失量是100﹪覆盖度的3倍以上:在相同的植被覆盖条件下,娄土的累积流失量小于砂黄土的流失量. 5.利用不同雨强、坡度、坡长、初始含水量和植被条件下的试验数据对以幂函数形式和指数函数形式的描述径流溶质迁移的数学模型进行对比分析,结果表明以幂函数为特征的数学模型更适合描述黄土地区径流溶质迁移过程. 6.国内外描述土壤养分随径流迁移的混合模型中包含了有效混合深度的重要参数.本文根据混合模型推求了有效混合深度.研究结果表明,雨强愈大,坡面平均EDI值愈大:随着坡度的增加,土壤溴离子的EDI值差别不明显；与植被覆盖相比,覆盖度愈大,EDI值愈大.

目录

文摘

英文文摘

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1.绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究进展

1.2.1土壤养分流失与土壤侵蚀的关系

1.2.2影响土壤养分流失的主要因素

1.2.3土壤溶质随径流迁移模拟模型

1.3存在问题

2.研究目的、内容与方法

2.1研究目的

2.2研究内容

2.3研究方法

2.3.1供试材料

2.3.2试验系统

2.3.3试验设计

2.3.4测定内容与方法

3.地下供水条件下雨强对坡地养分迁移和对土壤溶质分布的影响

3.1供试材料与试验设计

3.1.1试验材料

3.1.2实验设计

3.2试验结果与讨论

3.2.1降雨强度对坡面产流产沙的影响

3.2.2降雨强度对坡面养分迁移的影响

3.2.3地表径流养分流失模拟模型对比分析

3.3地下供水对土壤溶质分布的影响

3.3.1供试材料与试验设计

3.3.2供试结果与讨论

3.3.3养分运移模型模拟

3.4小结

4.前期含水量对坡地养分迁移影响

4.1试验材料与实验设计

4.1.1供试材料

4.1.2实验设计

4.2试验结果与讨论

4.2.1初始含水量对土壤水及径流的影响

4.2.2前期含水量对坡地径流溶质浓度的影响

4.2.3前期含水量对坡面养分迁移的影响

4.2.4地表径流养分流失量变化过程

4.2.5地表径流养分流失模型模拟

4.3小结

5.坡度对黄土坡面养分流失的影响研究

5.1试验材料与实验设计

5.1.1供试材料

5.1.2实验设计

5.2试验结果与讨论

5.2.1地表径流变化特征

5.2.2径流中溶解态磷的变化特征

5.2.3径流中钾离子的变化特征

5.2.4径流中溴离子的变化特征

5.2.5坡度对坡面养分迁移的影响

5.2.6坡度对开始产流时刻的影响

5.2.7坡度对开始产流时间的影响

5.2.8地表径流养分流失模型模拟对比分析

5.3小结

6.坡长对黄土坡面养分流失的影响研究

6.1试验材料与实验设计

6.1.1供试材料

6.1.2实验设计

6.2试验结果与讨论

6.2.1地表径流变化特征

6.2.2坡长对坡地径流溶质浓度的影响

6.2.3坡长对坡面养分迁移的影响

6.2.4地表径流养分流失模拟模型对比分析

6.3小结

7.施肥方法对土壤内养分迁移和径流养分迁移的影响

7.1试验材料与实验设计

7.1.1供试材料

7.1.2实验设计

7.2试验结果与讨论

7.2.1地表径流变化特征

7.2.2施肥方式对坡地径流溶质浓度的影响

7.2.3施肥方式对坡面养分迁移的影响

7.2.4地表径流养分流失模拟模型对比分析

7.3小结

8.连续施肥条件下植被对土壤养分迁移影响研究

8.1试验材料与实验设计

8.1.1供试材料

8.1.2实验设计

8.2试验结果与讨论

8.2.1地表径流变化特征

8.2.2不同植被类型对坡地径流溶质浓度的影响

8.2.3不同植被覆盖度对坡地径流溶质浓度的影响

8.2.4不同植被覆盖对坡面养分迁移的影响

8.2.5地表径流养分流失模拟模型对比分析

8.3小结

9.降雨-径流-土壤相互作用深度的分析

9.1径流与土壤作用深度研究进展

9.2指数函数与幂函数拟合径流溶质迁移过程的比较

9.3不同影响因子对有效混合深度(EDI)的影响

9.3.1雨强对EDI的影响

9.3.2坡度对EDI的影响

9.3.3坡长对EDI的影响

9.3.4前期含水量对EDI的影响

9.3.5植被覆盖对EDI的影响

9.4影响因子对有效混合深度(EDI)的综合关系

9.5小结

10.主要结论及其需要深入研究的问题

10.1主要结论

10.2主要研究进展

10.3尚待深入研究的问题

致谢

参考文献

附录攻读学位期间发表文章