不同坡度條件下紫色土坡面土壤侵蝕特征研究.pdf

1、紫色土質(zhì)地松軟，結(jié)構(gòu)松散，抗蝕性差，是僅次于我國(guó)北方黃土的強(qiáng)侵蝕性土壤，三峽庫(kù)區(qū)以紫色土為主要耕作土壤，水土流失十分嚴(yán)重。伴隨著劇烈的土壤侵蝕的發(fā)生，庫(kù)區(qū)耕地表層土壤養(yǎng)分大量流失，造成土地生產(chǎn)力的下降。大量侵蝕泥沙及土壤養(yǎng)分流入長(zhǎng)江流域及三峽庫(kù)區(qū)，造成受納水體的大面積富營(yíng)養(yǎng)化，嚴(yán)重威脅河道安全。庫(kù)區(qū)嚴(yán)重的水土流失亟待治理。然而，自然狀態(tài)下坡面土壤侵蝕是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，是降雨、地形、植被、土壤特性等諸多因子相互影響、相互作用的物理變化

2、及化學(xué)反應(yīng)過程。為研究庫(kù)區(qū)坡耕地土壤侵蝕規(guī)律，為庫(kù)區(qū)土壤侵蝕預(yù)報(bào)、退耕還林、還草和坡地改良提供理論依據(jù)，本文以紫色土為試驗(yàn)土壤，在重慶市萬(wàn)州區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)重點(diǎn)站內(nèi)進(jìn)行人工模擬降雨試驗(yàn)，保持雨強(qiáng)、土壤性質(zhì)等侵蝕影響因子一致，調(diào)節(jié)坡度，比較5°、15°和25°坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙及表層土壤養(yǎng)分流失特征。研究表明:
　　 (1)坡面產(chǎn)流特征:在一次降雨過程中，降雨前期坡面平均入滲率較大，但隨著產(chǎn)流時(shí)間的延長(zhǎng)，土壤水分逐漸飽和，坡面平均入滲率不

3、斷減小，最終反映為產(chǎn)流強(qiáng)度及坡面累計(jì)產(chǎn)流量的增加。降雨強(qiáng)度恒定為1.737mm/min時(shí)，坡面平均入滲率隨坡度的增大而減小，坡面產(chǎn)流強(qiáng)度則增強(qiáng)。坡面平均入滲率、坡面產(chǎn)流強(qiáng)度和坡面累積產(chǎn)流量等產(chǎn)流特征與產(chǎn)流歷時(shí)間的關(guān)系可用冪函數(shù)進(jìn)行表達(dá)，其中坡面累積產(chǎn)流量與產(chǎn)流歷時(shí)有極顯著的相關(guān)關(guān)系，坡度為25°時(shí)，相關(guān)性最高。
　　 (2)坡面產(chǎn)沙特征:相同降雨過程中，產(chǎn)流初期，各坡度條件下的侵蝕泥沙量均陡增至峰值，后隨產(chǎn)流時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸減少，

4、在產(chǎn)流后期泥沙流失量趨于穩(wěn)定，其中以15°和25°時(shí)的曲線變化最為明顯;坡度對(duì)坡面侵蝕泥沙量有重要影響，雨強(qiáng)一定，坡度越大，坡面侵蝕泥沙的流失量越大，坡度為5°、15°和25°時(shí)，對(duì)應(yīng)的坡面泥沙流失量浮動(dòng)范圍分別是5.00～15.26g、23.05～95.49g、40.23～108.02g，泥沙流失峰值量出現(xiàn)的時(shí)間亦相應(yīng)提前。侵蝕泥沙中大顆粒的砂粒含量均隨產(chǎn)流歷時(shí)的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，侵蝕泥沙中顆粒的粉粒含量隨著產(chǎn)流歷時(shí)的增加呈

5、現(xiàn)增加的趨勢(shì)，侵蝕泥沙細(xì)顆粒的粘粒含量隨著產(chǎn)流歷時(shí)的增加呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì)，不同坡度下侵蝕泥沙機(jī)械組成的波動(dòng)性有顯著差異，但隨坡度的變化，泥沙機(jī)械組成無明顯變化規(guī)律。
　　 (3)泥沙養(yǎng)分流失特征:降雨過程中，隨著產(chǎn)流時(shí)間的延長(zhǎng)，侵蝕泥沙全量養(yǎng)分、有效養(yǎng)分及有機(jī)質(zhì)含量均表現(xiàn)出先增大至峰值后逐漸減小，最終趨于平穩(wěn)的變化趨勢(shì)。其中侵蝕泥沙有機(jī)質(zhì)和全鉀的含量較全氮、全磷有明顯地波動(dòng)變化。相同降雨過程中，坡度對(duì)泥沙全量養(yǎng)分、有效養(yǎng)分

6、及有機(jī)質(zhì)含量無明顯影響趨勢(shì)，泥沙全氮含量和全磷含量表現(xiàn)為15°＞25°＞5°，泥沙有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為5°＞25°＞15°，而泥沙全鉀含量最大值發(fā)生在15°的坡面，25°和5°下的泥沙全鉀含量曲線在一次降雨過程中發(fā)生膠著。泥沙各養(yǎng)分含量到達(dá)峰值的產(chǎn)流時(shí)間隨坡度的增加均有所提前，峰值前后泥沙養(yǎng)分與產(chǎn)流歷時(shí)的應(yīng)變關(guān)系符合冪函數(shù)變化。
　　 任一坡度條件下，侵蝕泥沙量與侵蝕泥沙中各養(yǎng)分的含量都存在不同程度的正相關(guān)關(guān)系，尤其在坡面坡度為15

7、°和25°時(shí)表現(xiàn)較為明顯。而侵蝕泥沙機(jī)械組成與泥沙中各養(yǎng)分含量之間的相關(guān)性則無明顯規(guī)律:坡度為5°時(shí)，侵蝕泥沙各養(yǎng)分含量與泥沙砂粒、粉粒、粘粒含量均沒有顯著相關(guān)關(guān)系;坡度為15°時(shí)，僅侵蝕泥沙全氮、有效磷含量與泥沙砂粒、粉粒、粘粒含量有顯著相關(guān)關(guān)系;坡度為25°時(shí)，除有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀外，其他泥沙養(yǎng)分都與泥沙砂粒、粉粒、粘粒含量有顯著相關(guān)關(guān)系。
　　 (4)徑流養(yǎng)分流失特征:3個(gè)坡度下(5°，25°，15°)的徑流總氮、總磷在

8、產(chǎn)流過程中均表現(xiàn)出較明顯的變化規(guī)律，即產(chǎn)流初期，徑流總氮、總磷濃度陡增至峰值，隨著產(chǎn)流的進(jìn)行逐漸減小，產(chǎn)流后期保持平穩(wěn)的變化趨勢(shì)。徑流總氮、總磷濃度與產(chǎn)流歷時(shí)間間有冪函數(shù)變化的應(yīng)變關(guān)系。隨著坡度的增大，徑流總氮濃度及徑流總氮流失量整體有增加的趨勢(shì)，產(chǎn)流過程中徑流總氮峰值濃度隨坡度的增大也有所增大，峰值濃度出現(xiàn)的時(shí)間也相應(yīng)提前。但坡度起伏間徑流總磷區(qū)別于徑流總氮明顯的變化特征，3個(gè)坡度下的徑流總磷變化曲線部分重合，徑流總磷濃度大體上為15