紫色土坡耕地磷素流失特征及施肥方式的影响

通过雨季典型降雨-径流事件中不同施肥方式下土壤磷素流失的野外定位观测,研究紫色土坡地磷素随地表径流和壤中流流失的通量、过程特征及其施肥方式的影响。结果表明,紫色土坡耕地地表径流过程呈多峰的时间变化特点,壤中流呈单峰且其产流时间滞后于地表径流;雨季次降雨平均径流量为23.6～29.1mm,壤中流是雨季的主要径流输出方式。地表径流总磷(TP)平均浓度远高于壤中流,泥沙吸附态磷(PP)是地表磷素流失的主要形态;溶解态有机磷(DOP)是壤中流流失的主要磷素形态。施肥方式显著影响地表径流TP浓度,常规施肥(NPK)、有机肥-化肥配施(OMNPK)、有机肥(OM)、秸秆-化肥配施(RSDNPK)各施肥处理的地表径流TP平均浓度呈依次减小的顺序。次降雨平均磷素流失负荷呈RSDNPKOMNPKOMNPK的规律;壤中流是紫色土坡耕地磷素流失不可忽视的重要通道。施肥方式仅能控制地表径流磷素流失,而控制壤中流磷流失的效果不佳,有待更深入的研究。     

川中丘陵区小尺度范围非点源氮素流失特征分析

为研究自然降雨条件下紫色土地块-小流域尺度农业非点源氮素随径流流失的特征,采用野外径流观测法,对2011年川中某紫色土丘陵区12次典型降雨产流事件进行了监测,测定径流量及径流中氮素浓度与负荷变化情况。结果表明:旱地流失负荷值远大于林地流失负荷值,且旱地氮素流失主要集中在施肥后的初期降水事件中,占流失总量的76.1%;壤中流氮素平均浓度为0.98~54.1mg/L;旱地氮素迁移有显著月变化特征,明显受到当地施肥习惯和汛期降雨量影响。陈家湾农林复合小流域氮素迁移特点分析表明,该小流域受到多种土地利用类型影响,径流氮素浓度波动范围不大;但在大雨降雨事件中,浓度在降雨后期有所升高,体现了"末期冲刷效应"。研究结果可为调控长江上游紫色土丘陵区氮素流失提供参考。     

紫色丘陵区典型小流域暴雨径流氮磷迁移过程与通量

对紫色丘陵区盐亭截流小流域2007年3次暴雨径流的全过程进行了连续监测,测定了径流量及降雨—径流过程中氮、磷的形态、浓度与通量变化。结果表明,N、P各形态浓度变化曲线与流量曲线趋势大致相同,总氮(TN)浓度迅速达到峰值后缓慢下降,而后期又略呈上升趋势,硝态氮(NN)浓度变化总体呈上升趋势,颗粒态氮(PN)与颗粒态磷(PP)浓度在径流过程中迅速达到峰值后陡然下降,氨态氮(AN)及磷酸盐(PO43-P)含量较低且波动较小。暴雨径流前期氮素迁移以PN为主,主要来源于地表径流,受降雨强度控制。后期以NN为主,来源于土壤硝酸盐随壤中流淋失。磷素主要以地表径流迁移的PP为主。暴雨径流导致的N、P流失负荷巨大,说明初期冲刷效应明显。     

紫色土丘陵区不同土地利用类型小流域氮素流失规律初探

摘要： 以紫色土丘陵区3个土地利用类型各异的小流域为研究对象,监测了20场自然降雨侵蚀下径流氮素的流失 过程,旨在为流域尺度养分流失预测模型的发展与校正提供依据。结果表明,次降雨过程中硝态氮的流失浓度随 着流量的增加而降低,峰值流量处浓度一般达到最低;此后,随着流量的减小,硝态氮的流失浓度又呈现增加趋 势。铵态氮流失过程表现为波浪形变化,径流初期其流失浓度一般较高,随着时间的延长逐渐降低并趋于稳定。 硝态氮是紫色土小流域氮素流失的主要形式,其占到径流无机氮流失的50%~97%。单一农田土地利用将导致流 域     

水文过程对农业小流域氮素迁移的影响

以江西低丘红壤区农业小流域为研究对象,在自然降雨条件下对小流域内试验小区、上游灌渠和小流域出口径流中的氮素浓度进行监测,旨在从小区尺度和小流域尺度阐明农业小流域氮素流失与降雨和径流的关系。结果表明:在小区坡面流中,硝态氮浓度随降雨径流的变化趋势不明显,铵态氮和全氮浓度随降雨径流的增加呈先增加后降低的趋势;壤中流对硝态氮的流失有主要影响,而坡面流对全氮的流失作用不可忽视。小流域的氮素流失主要发生在4~6月,其间氮素NH4 -N、NO3--N和TN的流失量在上游干旱地灌渠分别占年流失量的74%、61%和62%;在小流域出口分别占年流失量的82%、70%和79%。年全氮流失量达43.8kg/hm2,占氮素施用量的22.6%。     

紫色土地区壤中流磷流失特征及其环境效应

在紫色土分布地区,由地表径流和土壤侵蚀引起的磷素流失一直以来备受关注,随着土壤磷素的不断累积,磷素随壤中流流失的风险也在不断增大。采用人工降雨的方法,对紫色土坡耕地壤中流的形成及其对磷流失的影响进行了研究。结果表明：紫色土坡耕地壤中流活跃,大孔隙流是壤中流的主要组成部分,且土质越松散,壤中流越大。土壤剖面较强的固磷能力及大流量的壤中流造成壤中流中溶解态活性磷流失浓度低于0.03 mg/L。而活跃的壤中流对土壤剖面存在侵蚀作用,使得非活性磷成为壤中流中磷输出的主要形态,其流失负荷占总磷的80%以上。同时壤中流的存在使土壤剖面磷素发生再分布。对于砂壤土而言,壤中流可以将表层磷素传输到土壤剖面底层,增大土壤底层磷饱和度,这将进一步增加壤中流磷流失的可能。对于砂质粘土,壤中流的传输能力有限,对土壤剖面磷素分布的影响较小。     

紫色土坡面壤中流形成与坡面侵蚀产沙关系试验研究

 采用人工模拟降雨法,在长5.0 m、宽1.5 m、6个不同坡度（10°,15°,20°,25°,30°,35°）的径流小区上,通过3个不同降雨强度（1.0,1.5,1.8 mm/min）,对紫色土坡面产流形式及侵蚀产沙关系进行了模拟试验研究。结果表明：紫色土坡面总径流主要由地表径流和壤中流两种形式组成,地表径流和壤中流在总降雨量中的比例随雨强和坡度的不同而发生变化,在相同坡度情况下,壤中流占总降雨量的比例随雨强的减小而增大,在雨强相似的条件下,壤中流占总降雨量的比例随坡度的增大而增大。普遍存在的壤中流在土壤侵蚀尤其是重力侵蚀中起到了相当重要的促发作用,甚至由壤中流促发的侵蚀量要远远高于片蚀、沟蚀等坡面侵蚀形式,这与以往研究表明的长江流域坡面侵蚀以面蚀为主的结论有所不同。     

自然降雨条件下坡度对紫色土坡地土壤侵蚀的影响

采用野外不同坡度径流场坡面降雨产流、产沙实测数据,系统分析了紫色土坡地降雨径流、土壤侵蚀对坡度的响应特征及其相互关系。结果表明随坡度增加,紫色土坡地年径流总量表现出先增加后再减少的趋势,在坡度为20°的径流小区上达到最大;紫色土坡面侵蚀产沙规律与径流变化相一致,土壤侵蚀量与坡度的正弦值呈2次曲线关系;不同坡度条件下,坡面年径流总量与年侵蚀产沙量存在显著的正相关,年径流总量与年侵蚀产沙量之间的变化关系具有较好的2次多项式关系。研究结果可为长江上游紫色土丘陵区土壤侵蚀的防治提供参考。     

紫色土丘陵区典型生态-水文单元径流与氮磷输移特征

通过对紫色土丘陵区典型农业-集镇-林地复合型小流域3次降雨-径流全过程的连续监测,测定了径流过程中泥沙含量和不同形态氮磷浓度,以期认识典型农村生态-水文单元降雨径流过程中氮磷迁移规律。结果表明：降雨-径流过程中悬浮泥沙的流失主要集中在径流前期,其峰值出现在雨强最大时;集镇径流污染的影响主要表现在径流前期,是径流前期铵态氮偏高的主因;降雨-径流过程中,颗粒态氮与可溶态氮比（PN/DN）、颗粒态磷与可溶态磷比（PP/DP）的峰值均出现在雨强较大时：其中 PN/DN 多小于1,而 PP/DP 范围为1.1~30.2,说明氮素流失主要通过可溶态的方式,而磷的迁移以颗粒态磷为主。因此在紫色丘陵区建议利用湿地植物与沉砂池等综合措施控制土壤侵蚀和非点源污染以保护当地生态环境安全。     

紫色土丘陵区典型生态-水文单元径流与氮磷输移特征

通过对紫色土丘陵区典型农业-集镇-林地复合型小流域3次降雨-径流全过程的连续监测，测定径流过程中泥沙含量和不同形态氮磷浓度，以期认识典型农村生态-水文单元降雨径流过程中氮磷迁移规律。结果表明：降雨-径流过程中悬浮泥沙的流失主要集中在径流前期，其峰值出现在雨强最大时；集镇径流污染的影响主要表现在径流前期，是径流前期铵态氮偏高的主因；降雨-径流过程中，颗粒态氮与可溶态氮比（PN/DN）、颗粒态磷与可溶态磷比（PP/DP）的峰值均出现在雨强较大时：其中PN/DN多小于1，而PP/DP范围为1.1~30.2，说明氮素流失主要通过可溶态的方式，而磷的迁移以颗粒态磷为主。因此在紫色丘陵区建议利用湿地植物与沉砂池等综合措施控制土壤侵蚀和非点源污染以保护当地生态环境安全。     

红壤坡地氮溶质分层输出特征试验研究

南方红壤丘陵地区降水集中且多暴雨,土层薄,易被冲刷侵蚀,坡地农林开发中以径流为载体传输的氮素面源污染对水环境造成威胁。本文利用大型土壤渗漏装置,在施肥前、施肥后、施肥后一年3个不同时期3场自然降雨事件下,对植草覆盖、干草敷盖和裸露3种处理下红壤坡面氮素随径流垂向分层输出特征进行分析。结果表明:地表径流总氮(TN)输出量各处理排序为裸露干草敷盖植草覆盖,壤中流和地下径流总氮的输出量干草敷盖裸露植草覆盖。在暴雨条件下红壤坡面径流中总氮分层输出以地下径流为主(占55.28%~95.30%),氮素流失不仅体现在地表(占0.12%~42.16%),更多地还体现在地下的壤中流和地下径流。植生覆盖和枯落物覆盖等水土保持措施有利于可溶性无机氮的下渗。     

不同因素对重庆紫色土坡面细沟侵蚀产沙过程的影响研究

为揭示重庆紫色土坡面细沟形态、降雨强度和坡度对侵蚀产沙过程的影响,通过室内模拟人工降雨试验,定量分析不同降雨强度、不同坡度、细沟形态变化和不同降雨方式对细沟侵蚀产沙过程的影响,探讨细沟侵蚀强度在不同试验条件下的变化特征。结果表明：重庆紫色土坡面细沟侵蚀径流量和产沙量均随着坡度和降雨强度的增加而增加;坡面的水沙过程与细沟在形成和发育时关系密切,产沙量和侵蚀速率与细沟形态参数有显著的对数关系（r＞0.7）。研究结果可以为紫色土耕地细沟侵蚀防治提供理论支持。     

不同用地类型及雨强对水土流失的影响研究

坡面是辽西低山丘陵区土壤侵蚀的主要来源，以锦州市巧鸟径流场的试验观测数据为依托，研究4种不同用地类型下的泥沙、径流和氮流失特征，并进一步探讨雨强对水土流失的影响。试验表明，林地的氮素流失及产流、产沙量最小，而裸地最大；年内I30与径流量呈显著指数关系，二者的拟合系数>I10及I20,平均雨强与径流量呈3次函数关系，泥沙流失量也呈现出相似特征。高强度降雨条件下，坡耕地的氮流失最高，雨强相同情况下年度内氮流失浓度呈先上升后下降的变化趋势。     

紫色土丘陵区小流域非点源氮迁移特征研究

对长江上游紫色土丘陵区盐亭县林山乡典型的集镇小流域和农林复合小流域的非点源氮迁移过程进行了同步监测，比较分析了两不同类型小流域的径流过程及降雨-径流过程中氮素各形态浓度、负荷变化特征。结果表明了集镇小流域和农林复合小流域径流过程与非点源氮迁移过程均存在较大差异：（1）集镇小流域径流过程与降雨过程迅速响应，径流过程呈现“暴涨暴落”的特点。相反，农林复合小流域径流过程显著滞后于降雨过程，呈现出显著的“滞后效应”。（2）集镇小流域总氮（TN）、颗粒态氮（PN）以及铵态氮（NH4+-N）浓度在降雨径流初期迅速升高，而后迅速下降，呈现明显的“单峰”。相反，农林复合小流域在小雨事件中氮素浓度变化较小，但在中雨和暴雨事件过程中，初期径流中氮浓度较低，而中后期逐渐升高。（3）集镇小流域TN、PN、NH4+-N迁移过程体现了显著的“初始冲刷效应”，其中初期25%的径流量平均携带了50%的TN负荷、71%的PN负荷、64%的NH4+-N负荷，而农林复合小流域TN、可溶性氮（DN）、硝态氮（NO3--N）则体现了一定的“末期冲刷”的特点。     

次暴雨下作物植被类型对农田氮磷径流流失的影响

基于汛期次暴雨径流实验数据,研究了淮北地区不同作物植被类型下农田地表氮磷径流流失规律和特征。结果表明,作物植被类型差异对地表径流量、土壤侵蚀量、氮磷径流流失量影响的强弱顺序大致为裸地>玉米地>棉花地>黄豆地。作物叶面积指数应是导致不同作物植被类型下地表径流量和土壤侵蚀量差异明显的主要影响因素。而影响氮磷径流流失量的要素则与作物叶面积指数和地表径流量密切相关。对具有较高植被覆盖度的黄豆和棉花地而言,可溶性氮磷是农田氮磷径流流失的主要形式,而玉米地中颗粒态氮和可溶性磷分别是农田氮磷径流流失的主要形式。在当地汛期种植黄豆、棉花等高叶面积指数的作物可有效减少氮磷地表径流流失,减缓农业面源污染带来的威胁。     

降水产流非线性驱动下坡地硝态氮产污过程试验

为正确认识坡地氮素流失过程,同时为降水产流非线性驱动下流域污染负荷模型的构建提供理论依据,研发自动化程度高、接近天然降雨的人工模拟降雨产流产污试验装置,试验研究不同降雨强度和前期土壤含水率条件对产流及近地表土壤中硝态氮溶出过程的影响,利用演绎推理法探讨近地表土壤中硝态氮溶出系数与降雨产流及土壤含水率的关系。结果表明：降雨强度越大,前期土壤含水率越高,产流量、累积产流量越大;产流量以幂函数形式随时间不断增加趋于稳定,同时,降雨初期地表产流中硝态氮负荷及累计负荷量也越大;后期随着产流量的增加而呈幂函数形式衰减,最终又随着产流量的稳定而趋于稳定;近地表土壤中硝态氮的溶出系数受控于降雨产流,同时与土壤湿度存在指数函数关系。探讨的降雨产流-溶出系数-土壤含水率的数值关系对模拟高时间分辨率降雨产流非线性驱动下坡地硝态氮产污过程具有一定的参考价值。     

不同土地利用类型降雨径流氮磷特征分析——以赣江下游地区为例

为研究赣江下游不同土地利用类型条件下农业面源污染的特征,分析了自然降雨条件下,不同土地利用类型（林地、蔬菜地、水田）的产流规律和降雨径流中氮、磷分布特点。结果表明,不同土地利用类型间地表径流产生量存在明显的差异,其大小依次为林地、蔬菜地、水田;降雨径流中氮、磷的浓度在降雨初期较高,短暂升高后,开始出现显著下降趋势,具有明显的初期冲刷效应;蔬菜地降雨径流中氮、磷浓度最高,其次为水田,而林地最低。研究结果可为防治赣江下游不同土地利用类型降雨径流中氮、磷流失提供参考依据。     

紫色土丘陵区小流域非点源氮迁移特征研究

对紫色土丘陵区典型集镇小流域和农林复合小流域非点源氮迁移过程进行同步监测,比较2种不同类型小流域的径流过程及径流中各形态氮素浓度、负荷变化特征。结果表明：（1）集镇小流域径流过程与降雨过程迅速响应,径流过程呈现“暴涨暴落”的特点,而农林复合小流域径流过程显著滞后于降雨过程,呈现显著的“滞后效应”。（2）集镇小流域总氮（TN）、颗粒态氮（PN）及铵态氮（AN）浓度在径流初期迅速升高,达到“峰”值后迅速下降;而农林复合小流域在小雨事件中氮浓度变化较小,中雨和暴雨事件过程中,初期径流氮浓度较低,中后期逐渐升高,     

紫色土坡面径流与侵蚀特征模拟试验研究

应用人工模拟降雨试验,对紫色土坡面径流与侵蚀特征进行了模拟试验研究。结果表明：紫色土坡面初始产流时间随着雨强的增大而减少,且在小雨强下坡度对初始产流时间的影响显著;紫色土坡面径流总量有随坡度和雨强的增加而增大的趋势,坡度较大时,雨强对径流总量影响不明显;紫色土坡面侵蚀总量随坡度和雨强的增大而增大,１０°、１５°、２０°坡的侵蚀量较大,在３１０６．０３～８１１７．０９ｇ之间,故应在坡度≥１０°的坡地上实施有效的水土保持措施。     

不同下垫面红壤坡地壤中流对自然降雨的响应

壤中流是红壤坡地降雨产流的重要组成,但其发生机理与定量化一直是研究的难点。本文通过野外大型水分渗漏小区长期定位观测,研究自然降雨条件下,不同下垫面(百喜草植草覆盖、百喜草干草敷盖与地表裸露)红壤坡地壤中流产流特征及其关键影响因素。结果表明:(1)植草覆盖和干草敷盖能有效减弱红壤区降雨季节性差异对地表径流的影响,降低地表径流,促进壤中流发育;(2)植草覆盖与干草敷盖的次降雨地表径流系数是地表裸露的10.80%和12.55%,而壤中流次降雨径流系数为地表裸露的2.47倍和3.22倍;(3)下垫面条件能显著影响壤中流的输出特征,地表裸露壤中流主要发生在60 cm层,次降雨径流系数是30 cm层的1.29倍,植草覆盖和干草敷盖主要影响30 cm层,对60 cm层影响较小,且30 cm层次降雨径流系数是60 cm层的1.44倍和2.22倍;(4)春季是植草覆盖与干草敷盖30 cm层壤中流的主要输出季节,输出量占全年的34.90%和39.63%,随着土层深度增加,60 cm层壤中流季节性差异降低;(5)壤中流受降雨量和降雨历时两个因子影响显著,与降雨强度无显著关系。在红壤坡地侵蚀治理过程中,科学的坡面覆盖类型能有效调节坡面降雨-径流特征,控制降雨侵蚀,该研究有助于进一步认识红壤坡地土壤侵蚀机制及防治。