降雨强度和坡度对东北黑土区顺坡垄体溅蚀特征的影响
发布时间：2021-06-28 20:12
坡耕地溅蚀特征研究可揭示和反映溅蚀的发生和发展机理,而以往研究大多在无垄作坡面进行,较少涉及顺坡垄体。为此,该研究基于野外人工模拟降雨试验,设计3个降雨强度（30、60和90 mm/h）和2个坡度（3°、5°）,研究降雨强度和坡度对典型黑土（Mollisol）农田顺坡垄体溅蚀量、溅蚀过程和溅蚀分选特征的影响。研究结果表明:当降雨强度由30 mm/h增加到90 mm/h时,总溅蚀量增加2.5～17.9倍。当坡度由3°增大到5°时,总溅蚀量增加30.52%～74.08%。当降雨强度为30和60mm/h时,总溅蚀率随降雨历时呈迅速减小-缓慢减小-波动稳定的趋势。当降雨强度为90mm/h时,总溅蚀率随降雨历时呈迅速增加-迅速减小-波动稳定的趋势。整体而言,总溅蚀量随降雨强度和坡度的增加呈幂函数关系。各试验处理下,溅蚀分选水稳性团聚体中均以<1 mm粒级的团聚体为主,平均占总量的79.01%,以0.5～1 mm粒级最多,2～5 mm粒级最少,分别占总量的32.94%和3.36%。30和60 mm/h降雨强度下,分别为<0.25和<2 mm的各粒级团聚体在降雨后期达到波动稳定,其...
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(16)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同降雨强度和坡度条件下溅蚀分选过程
詹敏等[32]指出黑土区土壤流失是由短历时高强度降雨所引起，且降雨持续时间一般不超过1 h；张宪奎等[33]指出黑土区中度侵蚀的雨强标准为0.71 mm/min(42.6 mm/h），其中实测短历时瞬时雨强最大达1.72 mm/min(103.2 mm/h）。中国暴雨统计参数图集[34]中东北地区降雨重现期资料显示，多年平均最大1和6 h降雨量分别为30和50～70 mm（平均为60 mm),100年一遇最大1 h降雨量为80～100 mm（平均为90 mm)[35]。结合课题组降雨监测资料（最大5 min雨强，I5),30、60和90 mm/h降雨强度在试验区均有出现，频率分别为19.6%,5.4%和4.7%。本研究中设计降雨强度为30、60和90 mm/h。根据东北典型黑土区长坡长、缓坡度的地形特点，水土流失严重区的地表坡度一般集中于3°～5°农耕地上，个别地方可达8°以上[36]。3°是研究区农耕地的代表性坡度，5°是该区侵蚀严重农耕地的代表性坡度（中国科学院东北地理与农业生态研究所资料）。考虑到该区特殊的地形特征，故选择了3°和5°作为试验研究农耕地的坡度，每一个试验处理重复3次（表2）。
不同降雨强度下，总溅蚀率随降雨历时的变化过程存在差异，而不同坡度下，总溅蚀率随降雨历时的变化过程相似（图2）。当降雨强度为30和60 mm/h时，总溅蚀率随降雨历时呈迅速减小-缓慢减小-波动稳定的趋势；而当降雨强度为90 mm/h时，溅蚀率随降雨历时呈迅速增加-迅速减小-波动稳定的趋势。例如30 mm/h降雨强度及3°坡度下，前20 min溅蚀率迅速降低，从10 min的14.43 g/(m2·h)降低到20 min的6.31 g/(m2·h),20 min之后溅蚀率在4.47 g/(m2·h)上下波动。在60 mm/h降雨强度下5°坡度下，前24 min溅蚀率迅速降低，从6 min的68.82 g/(m2·h)降低到24 min的22.55 g/(m2·h)，之后呈稳定波动变化。而90 mm/h降雨强度及5°坡度下，前12 min溅蚀率迅速增加，在12 min时达到峰值213.96 g/(m2·h)，在12～30 min溅蚀率由159.89 g/(m2·h)降低为64.96 g/(m2·h)，之后趋于波动稳定。2.3 溅蚀对水稳性团聚体的分选特征
【参考文献】：
期刊论文
[1]黑土坡面不同粒级泥沙流失特征分析[J]. 沈海鸥,肖培青,李洪丽,牟廷森,贺云锋. 农业工程学报. 2019(20)
[2]黑土区宽垄和窄垄耕作的顺坡坡面土壤侵蚀对比[J]. 王磊,师宏强,刘刚,郑粉莉,覃超,张勋昌,张加琼. 农业工程学报. 2019(19)
[3]降雨特性和坡度对辽西低山丘陵区坡耕地褐土溅蚀的影响[J]. 李叶鑫,吕刚,傅昕阳,刘雅卓,杜昕鹏,董亮,汤家喜. 水土保持学报. 2019(04)
[4]东北黑土区坡耕地土壤侵蚀特征与多营力复合侵蚀的研究重点[J]. 郑粉莉,张加琼,刘刚,范昊明,王彬,沈海鸥. 水土保持通报. 2019(04)
[5]坡度对紫红色砒砂岩击溅侵蚀的影响[J]. 郭雒敏,李晓丽,王文,张赢,常平. 中国水土保持科学. 2019(01)
[6]不同土地利用方式下冻融期黑土水热过程观测研究[J]. 胡伟,张兴义,严月. 土壤与作物. 2018(03)
[7]雨滴击溅对耕作层土壤团聚体粒径分布的影响[J]. 付玉,李光录,郑腾辉,李柏桥,张腾. 农业工程学报. 2017(03)
[8]垄作耕地浅沟深度的测量和换算[J]. 张天宇. 中国水土保持科学. 2016(05)
[9]模拟降雨条件下塿土的溅蚀特征试验研究[J]. 刘柏玲,蔡强国,史志华,孙莉英,盛贺伟. 水土保持学报. 2016(05)
[10]降雨能量对东北典型黑土区土壤溅蚀的影响[J]. 胡伟,郑粉莉,边锋. 生态学报. 2016(15)
博士论文
[1]黄土坡面片蚀动力学过程试验研究[D]. 吴冰.中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心) 2018
[2]东北黑土区土壤侵蚀过程机理和土壤养分迁移研究[D]. 安娟.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2012
本文编号：3254976
【文章来源】：农业工程学报. 2020,36(16)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同降雨强度和坡度条件下溅蚀分选过程
詹敏等[32]指出黑土区土壤流失是由短历时高强度降雨所引起，且降雨持续时间一般不超过1 h；张宪奎等[33]指出黑土区中度侵蚀的雨强标准为0.71 mm/min(42.6 mm/h），其中实测短历时瞬时雨强最大达1.72 mm/min(103.2 mm/h）。中国暴雨统计参数图集[34]中东北地区降雨重现期资料显示，多年平均最大1和6 h降雨量分别为30和50～70 mm（平均为60 mm),100年一遇最大1 h降雨量为80～100 mm（平均为90 mm)[35]。结合课题组降雨监测资料（最大5 min雨强，I5),30、60和90 mm/h降雨强度在试验区均有出现，频率分别为19.6%,5.4%和4.7%。本研究中设计降雨强度为30、60和90 mm/h。根据东北典型黑土区长坡长、缓坡度的地形特点，水土流失严重区的地表坡度一般集中于3°～5°农耕地上，个别地方可达8°以上[36]。3°是研究区农耕地的代表性坡度，5°是该区侵蚀严重农耕地的代表性坡度（中国科学院东北地理与农业生态研究所资料）。考虑到该区特殊的地形特征，故选择了3°和5°作为试验研究农耕地的坡度，每一个试验处理重复3次（表2）。
不同降雨强度下，总溅蚀率随降雨历时的变化过程存在差异，而不同坡度下，总溅蚀率随降雨历时的变化过程相似（图2）。当降雨强度为30和60 mm/h时，总溅蚀率随降雨历时呈迅速减小-缓慢减小-波动稳定的趋势；而当降雨强度为90 mm/h时，溅蚀率随降雨历时呈迅速增加-迅速减小-波动稳定的趋势。例如30 mm/h降雨强度及3°坡度下，前20 min溅蚀率迅速降低，从10 min的14.43 g/(m2·h)降低到20 min的6.31 g/(m2·h),20 min之后溅蚀率在4.47 g/(m2·h)上下波动。在60 mm/h降雨强度下5°坡度下，前24 min溅蚀率迅速降低，从6 min的68.82 g/(m2·h)降低到24 min的22.55 g/(m2·h)，之后呈稳定波动变化。而90 mm/h降雨强度及5°坡度下，前12 min溅蚀率迅速增加，在12 min时达到峰值213.96 g/(m2·h)，在12～30 min溅蚀率由159.89 g/(m2·h)降低为64.96 g/(m2·h)，之后趋于波动稳定。2.3 溅蚀对水稳性团聚体的分选特征
【参考文献】：
期刊论文
[1]黑土坡面不同粒级泥沙流失特征分析[J]. 沈海鸥,肖培青,李洪丽,牟廷森,贺云锋. 农业工程学报. 2019(20)
[2]黑土区宽垄和窄垄耕作的顺坡坡面土壤侵蚀对比[J]. 王磊,师宏强,刘刚,郑粉莉,覃超,张勋昌,张加琼. 农业工程学报. 2019(19)
[3]降雨特性和坡度对辽西低山丘陵区坡耕地褐土溅蚀的影响[J]. 李叶鑫,吕刚,傅昕阳,刘雅卓,杜昕鹏,董亮,汤家喜. 水土保持学报. 2019(04)
[4]东北黑土区坡耕地土壤侵蚀特征与多营力复合侵蚀的研究重点[J]. 郑粉莉,张加琼,刘刚,范昊明,王彬,沈海鸥. 水土保持通报. 2019(04)
[5]坡度对紫红色砒砂岩击溅侵蚀的影响[J]. 郭雒敏,李晓丽,王文,张赢,常平. 中国水土保持科学. 2019(01)
[6]不同土地利用方式下冻融期黑土水热过程观测研究[J]. 胡伟,张兴义,严月. 土壤与作物. 2018(03)
[7]雨滴击溅对耕作层土壤团聚体粒径分布的影响[J]. 付玉,李光录,郑腾辉,李柏桥,张腾. 农业工程学报. 2017(03)
[8]垄作耕地浅沟深度的测量和换算[J]. 张天宇. 中国水土保持科学. 2016(05)
[9]模拟降雨条件下塿土的溅蚀特征试验研究[J]. 刘柏玲,蔡强国,史志华,孙莉英,盛贺伟. 水土保持学报. 2016(05)
[10]降雨能量对东北典型黑土区土壤溅蚀的影响[J]. 胡伟,郑粉莉,边锋. 生态学报. 2016(15)
博士论文
[1]黄土坡面片蚀动力学过程试验研究[D]. 吴冰.中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心) 2018
[2]东北黑土区土壤侵蚀过程机理和土壤养分迁移研究[D]. 安娟.中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心) 2012
本文编号：3254976
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