紫色土區(qū)玉米季坡耕地片蝕過程研究.pdf

1、片蝕是雨滴擊濺侵蝕向坡面流轉(zhuǎn)變的初始階段，是土壤侵蝕中一個重要的侵蝕過程，其薄層水流流態(tài)復(fù)雜，具有獨(dú)特的侵蝕過程特征。本文以川中丘陵區(qū)坡耕地紫色土為研究對象，采用人工模擬降雨試驗(yàn)的方法，開展不同坡度、不同雨強(qiáng)條件下，玉米季坡耕地片蝕過程中徑流量、侵蝕量、水動力學(xué)參數(shù)變化特征及其耦合關(guān)系，以及地表糙度對侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙關(guān)系的研究。其結(jié)果有助于系統(tǒng)闡明紫色土區(qū)坡面片蝕過程侵蝕機(jī)理，有助于坡面片蝕過程模型建立和為川中丘陵區(qū)紫色土水土流失治理提供科

2、學(xué)理論依據(jù)。本文主要研究結(jié)果如下:
　　(1)坡面片蝕產(chǎn)流時(shí)間受雨強(qiáng)、坡度及玉米生育期變化的影響較大。1.0mm/min雨強(qiáng)和15°坡度條件，拔節(jié)-抽雄期片蝕產(chǎn)流時(shí)間最遲，產(chǎn)流時(shí)間分別為8.67s、9.35s和17.31s和16.31s。隨坡度和雨強(qiáng)增加，片蝕產(chǎn)流時(shí)間提前，均表現(xiàn)為拔節(jié)和抽雄期變化幅度最大，平均變幅分別為28.37％，27.70％和44.56％，44.55％，且各生育期產(chǎn)流時(shí)間變幅隨雨強(qiáng)增加而減小。坡耕地片蝕產(chǎn)流時(shí)

3、間隨生育期推進(jìn)呈先增加后減少的變化趨勢,在拔節(jié)期或者抽雄期達(dá)最大值，植被蓋度的不同對片蝕產(chǎn)流時(shí)間的抑制作用有明顯差異。
　　(2)隨玉米生育期推進(jìn)，不同坡度和雨強(qiáng)條件下片蝕產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率呈先減少后增加的變化趨勢，產(chǎn)流率基本表現(xiàn)為苗期＞成熟期＞抽雄期＞拔節(jié)期，產(chǎn)沙率表現(xiàn)為苗期＞成熟期＞拔節(jié)期＞抽雄期。同一玉米生育期，片蝕產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率隨坡度和雨強(qiáng)增加而增大，1.0mm/min至1.5mm/min雨強(qiáng)、1.5mm/min至2.0mm/

4、min雨強(qiáng)，產(chǎn)沙率增幅分別為521.50％、455.84％、424.08％、198.84％和19.69％、62.84％、56.70％、55.41％，產(chǎn)沙率增幅逐漸降低。結(jié)果表明，降雨強(qiáng)度的增加對土壤侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響逐漸減弱，作物覆蓋對土壤侵蝕產(chǎn)流產(chǎn)沙有明顯的抑制作用，其長勢越好，其減水減沙能力越強(qiáng)。
　　(3)片蝕水動力學(xué)參數(shù)與產(chǎn)流產(chǎn)沙的變化特征基本一致。1.0mm/min、1.5mm/min和2.0mm/min雨強(qiáng)條件，水流剪

5、切應(yīng)力、水流功率、單位水流功率和單位能量的最大值分別為4.82Pa、0.19W/m2、0.011m/s、0.011cm，7.29Pa、0.45W/m2、0.016m/s、0.023cm和8.15Pa、0.58W/m2、0.018m/s、0.029cm;15°和20°坡度條件，水動力學(xué)參數(shù)最大值分別為7.29Pa、0.45W/m2、0.016m/s、0.023cm和11.08Pa、0.78W/m2、0.025m/s、0.030cm。隨坡度

6、或雨強(qiáng)增加，同一玉米生育期片蝕水動力學(xué)參數(shù)均呈增大趨勢，且增幅隨雨強(qiáng)增加而降低。不同坡度和雨強(qiáng)條件，片蝕水動力學(xué)參數(shù)均隨生育期推進(jìn)呈先減小后增加的趨勢，在拔節(jié)期或抽雄期最小，在苗期或成熟期最大。
　　(4)場降雨條件下，地表糙度基本呈增加的變化趨勢，拔節(jié)期變化幅度最大。1.0mm/min雨強(qiáng)下，玉米成熟期地表糙度變幅最大，為3.39％，1.5mm/min、2.0mm/min雨強(qiáng)下，玉米拔節(jié)期變幅最大，分別20.98％和11.96％

7、。15°和20°坡面，地表糙度的增幅分別為20.98％和16.14％。隨地表糙度的增加，玉米季坡耕地不同坡度和降雨強(qiáng)度下片蝕過程徑流量和產(chǎn)沙量變化較為復(fù)雜。同一糙度條件下，隨坡度和雨強(qiáng)增加，坡面片蝕產(chǎn)流量和產(chǎn)沙量基本呈增加趨勢，增幅隨雨強(qiáng)增加而降低。
　　(5)1.0mm/min雨強(qiáng)和20°坡度條件，玉米季坡耕地片蝕產(chǎn)流率與水動力學(xué)參數(shù)間的耦合關(guān)系較好，擬合函數(shù)的R2分別趨于0.7850-0.8614和0.6350-0.7682之