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坡耕地治理措施及其组合对水土环境及养分流失的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
针对松嫩平原漫岗黑土区坡耕地严重的水土流失问题,以深松、秸秆还田、垄向区田3项耕作技术和鼠道、暗管2种工程技术为核心,并将其有机组合形成了4个坡耕地治理技术集成模式,于2011-2012年,以黑龙江省农垦北安分局红星农场3°坡耕地为研究对象,对天然降雨条件下的降雨产流及产沙过程进行了试验研究,并分析了不同技术模式下玉米生育期内的土壤侵蚀与养分流失特征。结果表明,各单项措施及其组合对水土环境及养分流失均有不同程度的影响,其中"鼠洞+暗管+垄向区田"组合模式效果最好。与常规耕作相比,地表径流量、土壤侵蚀量分别减少了71.27mm和11.839t/(hm2·a),其有机质、碱解N、速效P、速效K流失量分别占常规耕作的0.16%、0.14%、0.04%、0.04%。 相似文献
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通过微径流场模拟降雨试验,研究了我国南方暴雨条件下不同旱地耕作措施的坡耕地产流产沙情况,并设置了秸秆覆盖、横坡起垄、免耕和纵坡起垄4种南方最为常见的旱地表土耕作方式。在320mm/h的稳定降雨强度下,观测到华南保护性耕作研究区域壤质粘土的产流量与降雨时间符合线次或二次函数关系。由各处理的径流含沙量可知:秸秆覆盖是最有效的防治土壤侵蚀的方式;免耕其次;横坡垄作在降雨初期有一定程度的防治效果,但暴雨依旧会造成土壤结构的破坏;顺坡起垄的水土流失程度最大。分析土壤质地可知:流失的土壤大多为粒径小的粉粒和黏粒,暴雨不仅造成水土流失,也造成表层土壤质地的改变。该研究可为华南地区受暴雨侵蚀的坡耕地提供耕作模式价值相关参考。 相似文献
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为探寻黑土区坡耕地不同水土保持耕作措施对土壤理化性状的影响机理,开展了田间小区试验。设置横坡耕作（TP）、垄向区田（RF）、深松（SF）、横坡耕作+垄向区田（TP-R）、横坡耕作+深松（TP-S）、垄向区田+深松（RF-S）3种水土保持耕作措施及3种组合耕作措施,并以常规顺坡耕作（CK）为对照,分析了土壤孔隙度、土壤机械组成、水稳性土壤团聚体稳定性、土壤养分含量等指标,并采用TOPSIS模型对不同水土保持耕作措施进行了综合评价,筛选了土壤稳定性强且蓄水保肥效果良好的水土保持耕作措施。结果表明：在玉米的全生育期内,深松、垄向区田、横坡耕作均能提高土壤体积含水率。TP-S处理体积含水率最大,0~40cm土层平均体积含水率较CK处理增加29.47%;RF-S处理平均孔隙度最大,TP-S处理次之,平均孔隙度较CK处理分别增大10.68%、9.25%;TP-S处理能够显著提高土壤稳定性,其中平均质量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和大团聚体含量（R0.25）较CK处理分别增加12.30%、19.57%、13.97%;TP-S处理能够改善土壤机械组成,TP-S处理粗砂粒、粉粒、黏粒含量较CK处理增加15.40%、26.89%、1.90%,细砂粒含量较CK处理降低31.56%;TP-S处理IN（无机态氮）、AP（有效磷）、AK（速效钾）含量最高,较CK处理IN、AP、AK含量分别增加42.81%~55.32%、39.69%~40.68%、20.41%~25.45%。由TOPSIS模型综合评价结果可知,TP-S处理贴合度最高,土壤结构更稳定,且蓄水保肥效果更好,为适宜该地区的水土保持耕作措施。 相似文献
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黑土区坡耕地施加生物炭对水土流失的影响 总被引：7，自引：0，他引：7
为了探索生物炭对黑土区坡耕地的水土保持作用效果,于2015年在东北黑土区典型黑土带上的黑龙江省北安市红星农场3°坡耕地上的径流小区内,开展了不同生物炭施用量(0、25、50、75、100 t/hm~2)对土壤结构、持水性能、径流泥沙控制等影响的试验研究。结果表明:生物炭可有效改善黑土区土壤结构,随着生物炭添加量的增加,土壤容重随之减小,而土壤孔隙度则会明显提高;土壤饱和含水率、田间持水量和土壤储水能力均随生物炭施用量的增加而增加;适当施加生物炭对黑土区坡耕地降雨径流及水土流失具有较好的控制作用,75 t/hm~2处理具有最好的径流泥沙控制效果,其中径流控制效果好于泥沙控制;施加生物炭还可以不同程度地减少黑土区坡耕地土壤养分流失,并可以改善养分的空间分布,4种生物炭用量处理的养分含量不仅在数量上高于对照处理,而且在均匀程度上有较大的改善,减缓了坡度对土壤养分造成的坡上与坡下的差异。研究结果为东北黑土区秸秆资源的高效、绿色、循环利用提供了一条新的途径,可为黑土区坡耕地水土流失防治提供理论依据和技术支撑,对该区农业可持续发展具有重要意义。 相似文献
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《排灌机械工程学报》2017,(8)
为科学地量化分析和准确评估土壤表面微形貌加工整地措施对红壤丘陵区坡耕地的土壤侵蚀调控作用,以衡量土壤表面微形貌加工作业对云南省红壤丘陵区坡耕地的适用性和有效性,进行了人工模拟降雨(240 min,55 mm/h),在不同坡面坡度(7.5°,9.0°,12.0°和15.0°)条件的试验小区进行径流试验,将产流量、产沙量和产流时间作为关键参数进行了测定.研究结果表明,在不同坡度的坡面,与控制组(土壤表面无微坑)相比,经土壤表面微形貌加工作业后的地表均可明显延长产流时间、减少产流量和产沙量,产流时间最大可延长51.18%,产流量最多可减小43.04%,产沙量最多减小25.14%.本研究可为南方红壤丘陵区坡耕地水力侵蚀的防治提供新的方法和数据基础. 相似文献
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水土流失已成为制约我国农业可持续发展的主要因素,严重降低了土壤生产力。为解决这一问题,自20世纪90年代起,保护性耕作被引入中国,并相继建立了长期保护性耕作试验基地。该文综述了不同保护性耕作措施对水土保持影响的研究结果,通过平均值方法对黄土高原、东北黑土区和北方沙土区的试验数据进行对比,分析免耕秸秆覆盖、深松和传统耕作对土壤含水率、土壤水蚀、土壤风蚀及土壤肥力的影响规律。结果表明,与传统耕作相比,在黄土高原地区,免耕秸秆覆盖和深松的土壤含水量分别提高了13.6%和31.7%,水分利用效率分别提高了2.26和3.82 kg/（hm2·mm）。在东北黑土区,免耕秸秆覆盖和深松的土壤有机质、速效氮和速效磷的含量分别提高了14.8%和7.1%、10.8%和8.4%及10.8%和8.4%,免耕秸秆覆盖和深松的土壤平均径流量分别减少了32.8%和23.5%。在西北沙土区,免耕秸秆覆盖和深松保护性耕作措施能显著降低土壤风蚀速率,当风速为10 m/s时,土壤风蚀速率分别降低了90.2%和85.0%。 相似文献
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针对不同下垫面红壤坡面的产流特征及定量模拟问题,以江西省德安县水土保持科技园内的野外径流小区2016-2017年历次降雨径流观测试验为基础,对比分析了三种下垫面（裸地、百喜草植草覆盖、干草敷盖）条件下红壤坡面的产流特征;基于运动波理论和Green-Ampt入渗模型构建了红壤坡面产流数值模型,采用Preissmann差分法数值离散,通过试验数据进行率定验证;利用模型模拟不同下垫面状况、雨强下的坡面产流入渗过程。结果表明：(1)与裸地相比,干草敷盖、植草覆盖在不同降雨下均有显著的减流作用,平均减流率各为82.5%、87.9%;(2)利用实测数据验证本文模型,不同下垫面小区产流量模拟值与实测值的相对误差均在±10%以内,说明模型能反映不同降雨条件下不同下垫面红壤坡面的产流规律;(3)数值试验结果表明地表覆盖可增大入渗,延迟坡面产流,延迟效果随雨强增大而减弱;土壤初渗速率与雨强成正比,稳渗速率受雨强影响较小;雨强愈大,产流愈快进入相对稳定阶段,且稳定阶段的单宽流量愈大。研究可为红壤坡地水土流失定量评估和治理提供理论依据。 相似文献
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紫色土坡耕地水分运移及胶体颗粒的输出动态研究 总被引：2，自引：1，他引：1
土水势是直接反映土壤水能量和流向的指标,土壤水的流动对坡耕地产流有重要影响。胶体是农化物质(氮磷、农药)迁移的载体。【目的】研究紫色土坡耕地水分运移和胶体颗粒的输出特征。【方法】利用土壤含水率和土水势原位监测及径流收集系统,研究了紫色土坡耕地土壤剖面水分变化、产流及胶体颗粒迁移的动态。【结果】单次大暴雨或连续日降雨作用下,紫色土坡耕地易达到饱和,饱和土壤含水率0.45 m3/m3。大雨强降雨事件有助于坡耕地中活塞流的产生,而连续降雨事件下坡耕地上部来水的沿程入渗能有效补给坡耕地中下部的深层土壤水,导致深层土壤含水率和土水势的响应有所滞后。坡耕地裂隙潜流流量的日变化介于0.11~36.56 L/min之间,具有强烈的时间变异性(变异系数为1.72)。潜流中胶体质量浓度的日变化介于0.20~15.41 mg/L之间。胶体质量浓度与潜流流量极显著正相关(相关系数为0.73)。【结论】土水势对紫色土水分运动的响应更灵敏,其与土壤含水率的结合能够更全面地揭示土壤水分运移机制。降雨入渗的水力剪切与裹携是胶体释放与迁移的主要机理,干湿交替会促进胶体颗粒的生成。 相似文献
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【目的】研究不同的田间管理措施对不同粒径土壤胶体迁移的影响。【方法】通过微区试验,设置不同耕作措施(平作、垄作、平作+完整秸秆覆盖、垄作+完整秸秆覆盖、平作+粉碎秸秆覆盖、垄作+粉碎秸秆覆盖),并在平作条件下设置不同紫色土土层厚度(20、40、60、80、100、120 cm)处理,研究不同措施对地表径流和壤中流中产流量、不同粒径范围(0.45~2、0.22~0.45μm、<0.22μm)胶体出流浓度和流出量的影响。【结果】①秸秆还田覆盖处理能够显著减少地表径流的产流量,但是会增加壤中流的产流量,特别是完整秸秆还田覆盖;平作条件下,壤中流产流量会随着土壤深度的增加而减少。②垄作或垄作+秸秆覆盖处理与平作处理相比能够显著降低地表径流和壤中流中大粒径范围胶体的出流质量浓度和流出量,而且对壤中流中<0.22μm粒径的胶体出流质量浓度和流出量降低程度也比较显著。③小粒径的胶体容易随地表径流迁移,而壤中流中粒径较大的胶体更加容易迁移,小粒径胶体颗粒随着紫色土土层厚度的增加出流质量浓度和流出量都会减少。【结论】对于不同耕作措施而言,垄作+粉碎秸秆覆盖处理对于减少地表径流和壤中流产流量,以及减少地表径流和壤中流中胶体的流出质量浓度和流出量都比较显著。对于不同紫色土土层厚度处理而言,土层深度越深胶体流出量越少,而且小粒径胶体比大粒径胶体更难从壤中流中流出。 相似文献
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雨型对东北典型黑土区顺坡垄作坡面土壤侵蚀的影响 总被引：21，自引：0，他引：21
基于人工模拟降雨试验,研究了雨型对东北黑土区顺坡垄作坡面土壤侵蚀的影响。根据典型黑土区侵蚀性降雨标准及雨型特征,试验设计了总降雨量相同(降雨量为87.5 mm)的5种不同雨型,即增强型(降雨过程中降雨强度分布为50-75-100-125 mm/h)、减弱型(降雨过程中降雨强度分布为125-100-75-50 mm/h)、峰值型(降雨过程中降雨强度分布为50-75-100-125-100-75-50 mm/h)、谷值型(降雨过程中降雨强度分布为100-75-50-75-100 mm/h)和均匀型(降雨过程中降雨强度保持75 mm/h不变),以及1个坡度(即顺坡垄作改横坡垄作的临界坡度5°)。结果表明,受前期预降雨的影响,各雨型处理的顺坡垄作坡面径流量差异较小,但坡面侵蚀量存在明显差异,其中峰值型雨型引起的坡面侵蚀量最大,分别是谷值型、减弱型、均匀型和增强型雨型处理下的1.20、1.63、1.78、1.80倍。引起侵蚀量较大的雨型(峰值型、谷值型和减弱型)在典型黑土区天然降雨中出现频次超过70%,这可能是该区夏季顺坡垄作坡面侵蚀作用强烈的重要原因之一。同一降雨强度在不同雨型中出现的时序不同,其产生的径流量和侵蚀量对总径流量和总侵蚀量的贡献率也不相同。除125 mm/h外,同一降雨强度出现在起始阶段产生的侵蚀量对坡面总侵蚀量的贡献率显著大于其出现在其他阶段对坡面总侵蚀量的贡献率。 相似文献
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不同地表条件下土壤侵蚀的坡度效应 总被引：2，自引：0，他引：2
通过野外人工模拟降雨的方法，对不同地表条件下的径流和产沙的变化与坡度、降雨量、降雨强度等因素进行了相关分析，并在此基础上，就上述过程中的坡度效应进行了评价。结果表明，在相同降雨作用下，坡度对土壤侵蚀影响表现为：光滑地表大于中等粗糙地表大于粗糙地表；但在不同地表条件下，坡度与侵蚀和径流的相关性表现出不同。相对光滑地表，中等粗糙与粗糙的地表。在不同降雨作用下，径流量与侵蚀量，随坡度的变化，表现出不同的变化规律。且存在着一定的临界坡度。这一研究，为该区域坡耕地水土保持措施的配置提供了一定的理论依据，同时也可服务于黄土高原退耕还林（草）工程的实施。 相似文献
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基于模拟降雨的北京褐土坡地土壤团粒流失特征试验 总被引：2，自引：0，他引：2
选取20°北京典型褐土坡面径流小区为试验对象,基于野外人工模拟降雨试验和有无雨滴打击作用对坡面侵蚀的影响,研究了坡面土壤团粒组成及其变化特征,揭示了坡面侵蚀过程中泥沙团粒的分离和输移规律。试验处理包括3种代表性降雨强度(35、65、100 mm/h)和3种植被盖度(0%、30%、80%)。结果表明,消除雨滴打击作用后,坡面侵蚀特征变化明显,坡面含沙量和土壤分离率分别减少25.91%~31.15%和35.10%~41.20%,坡面侵蚀泥沙团粒中值粒径均小于雨滴击溅坡面。通过侵蚀泥沙有效粒径分布和最终粒径分布的比值(E/U)分析泥沙团粒的粒径分选特征,发现产流初始阶段粗砂、细砂、细粉粒和粘粒多以团聚体形式存在,而粗粉砂以初级粒子形式存在;随着降雨历时延长,侵蚀泥沙各粒级的分离程度增加,泥沙颗粒逐步分解为初级粒子。坡面侵蚀泥沙分离规律表明,泥沙团粒结构变化与坡面水动力学特征密切相关,土壤团聚体分形维数(D)与时间(T)呈幂函数关系。坡面产流前雨滴击溅对土壤分离有重要作用,其对土壤分离贡献率为28.09%,而无雨滴打击坡面土壤团聚体分形维数增量是有雨滴打击增量的48.43%。在该区坡地泥沙颗粒输移过程中,稳定性较差的砂粒被分解为细小颗粒,粗粉砂多以初级粒子形式存在,对坡面侵蚀泥沙颗粒分离过程具有重要影响,而粘粒在侵蚀坡面则逐渐富集。 相似文献
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《灌溉排水学报》2019,(Z1)
【目的】研究水蚀风蚀交错区土壤抗侵蚀特性对不同林草措施的响应。【方法】采用室内抗冲槽原状土冲刷和土壤物理性质分析相结合的方法,研究了科尔沁沙地南缘不同林草措施土壤抗冲特性及其与物理性质的关系。【结果】土壤冲刷过程中,不同林草措施下出现产流后的4 min之内变化较大,随着冲刷试验的进行逐渐降低,并逐渐达到相对稳定状态;不同林草措施土壤冲刷过程平均径流含沙量表现为荒草地>花生地>灌木林地>樟子松林地;不同林草措施土壤抗冲性变化与土壤冲刷过程含沙量呈反比,随冲刷时间延长,总体来说与冲刷时间越长,抗冲性能越强的规律相符合,且这种变化规律不受林草措施变化而改变。径流结束时不同林草措施下的土壤抗冲性表现为花生地<荒草地<灌木林地<樟子松林地。土壤抗冲性与土壤体积质量极显著负相关,与土壤孔隙度显著正相关,土壤抗冲性指数与砂粒极显著负相关、与粉粒和黏粒正相关,但均不显著,与土壤持水性并无显著性关系。【结论】林草措施能够显著提高土壤抗冲性能,以樟子松效果最强。 相似文献
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《Journal of Agricultural Engineering Research》1999,72(4):385-391
For sustainable crop production in semi-arid environments with low and erratic rainfall (<800 mm), runoff must be minimized and water conserved. However, little is known about how soils in semi-arid southern Africa respond to cultivation. This study investigated the hydrological and physical responses of a fersiallitic soil to conventional (flat) and improved (tied ridge) tillage practices over four seasons under natural and simulated rainfall conditions in Zimbabwe. Changes in soil surface roughness and the development of crusts were investigated and related to variation in the runoff ratio (total volume of runoff/total volume of rain). Relationships between runoff, rainfall intensity and antecedent precipitation index (API is an indicator of soil moisture content based on daily rainfall) were established for both systems. For the tied ridge system, API showed no significant contribution to runoff prediction. This reflects the greater and more stable depression storage capacity of the furrow in the tied ridge system. By comparison, the depression storage capacity of the flat system is temporary in nature and, as the micro relief of the soil surface weathers and crusts develop, its capacity declines, as does the time to ponding and runoff generation. 相似文献
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《灌溉排水学报》2019,(9)
【目的】了解土壤环境、肥力变化,为改善土壤质量、提高作物产量提供一定的依据。【方法】以紫花苜蓿为试验材料,设置了4种不同的耕作方式,分别为平作不覆膜(TW)、平作覆膜(TM)、垄作不覆膜(RW)、垄作覆膜(RM),分析了4种耕作方式下土壤酶活性、含水率的变化情况及其对紫花苜蓿生长状况和产量的影响。【结果】与TW耕作方式相比,TM、RW、RM耕作方式均能显著提高土壤表层脲酶及碱性磷酸酶活性,并且对0～20 cm土壤酶活性影响最为明显。4种耕作方式对土壤表层0～10 cm范围内的含水率影响显著,与9月相比,7月4种耕作方式下的土壤含水率变化情况更大。4种耕作方式中垄作覆膜处理条件下紫花苜蓿平均株高最高,产量最大(7.42 kg/m2)。【结论】4种耕作方式中,RM耕作方式下,土壤酶活性平均值最高,土壤肥力状况最好,而在深度为0～60 cm范围内,0～20 cm深度处土壤酶活性变化最为明显;与耕作方式相比,季节性因素对土壤含水率的影响更大;RM处理条件下紫花苜蓿生长的更好。 相似文献
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沟蚀发育的黄土坡面上秸秆覆盖防蚀效果研究 总被引：4，自引：0，他引：4
为评价玉米秸秆这一廉价资源的防蚀效果,利用人工模拟降雨试验,研究在黄土高原典型高强度侵蚀性降雨条件下,不同玉米秸秆覆盖方式(沟头缓冲带覆盖、沟内填充覆盖)及其组合对沟蚀发育黄土坡面侵蚀的防治效果。结果表明,对于有细沟和浅沟发育的黄土坡面,不同方式秸秆覆盖可减少坡面侵蚀量8.3%~46.2%,降低径流含沙浓度19.1%~49.6%。其中浅沟沟头覆盖+浅沟侵蚀带沟道全覆盖(H+G)和浅沟沟头覆盖+浅沟侵蚀带主沟道覆盖+细沟沟头覆盖(H+MG+RH)2个处理的防蚀效果最佳,二者分别减少坡面侵蚀量45.0%和46.2%。秸秆覆盖通过改变坡面径流与侵蚀产沙量的关系而非减少径流量来减少坡面侵蚀量。不同方式的秸秆覆盖均可降低径流流速、减弱径流挟沙能力以及径流侵蚀力,进而减少坡面侵蚀量,其中,浅沟沟头秸秆缓冲带覆盖和浅沟沟槽内秸秆填充覆盖均可减小流速42.6%以上。比较2种覆盖方式,沟头缓冲带覆盖较沟内填充覆盖在减少侵蚀方面更有效。因此,在沟蚀发育的黄土坡面上,用玉米秸秆缓冲带覆盖侵蚀活跃的沟头部位可达到最优的防蚀效果。 相似文献
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南方红壤区农田道路强降雨侵蚀过程试验 总被引：2，自引：0，他引：2
以南方红壤区江西水土保持生态科技园为研究区,通过野外调查选择4种典型农田道路(即裸露土路、碎石道路、泥结石路和植草土路)设置12个原位试验小区,采用人工模拟降雨试验研究了3.0 mm/min强降雨条件下农田道路侵蚀过程及特征。结果表明:被高度压实的农田道路产流时间短(小于2 min),并在2～6 min内径流趋于平稳,径流系数高达65%以上;农田道路产流初期侵蚀率较大,随后下降并在一段时间内趋于稳定。降雨后期,裸露土路路面出现细沟和微型切沟导致侵蚀率有所增大;与裸露土路相比,碎石道路、泥结石路和植草土路均可以改变路面径流的水力学特征,实现土质道路防护和减少侵蚀产沙的作用,减沙效益最低也可达40%左右,并以植草土路的水土保持效果最佳。 相似文献