黄土坡地土壤氮磷流失人工降雨模拟实验研究

发布时间：2016-12-08 16:02

  本文关键词：黄土坡地土壤氮磷流失人工降雨模拟实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

《西北农林科技大学》 2015年

黄土坡地土壤氮磷流失人工降雨模拟实验研究

王丽  

【摘要】：本研究以黄土塬区坡地为研究对象,围绕降雨过程和水土养分流失过程,基于人工模拟降雨的基础上,分析了水土流失和氮磷养分流失的特征及不同影响因子(坡度、降雨强度、土壤前期含水量、土壤改良剂PAM)对土壤水分深层入渗、养分垂直分布特征和土壤水分垂直动态变化特征的影响。主要研究结果如下:研究坡度为5°,10°,15°,20°,25°五个坡度,供试土壤为黑垆土,结果显示:在恒定降雨强度下,初始产流10min内,产流产沙量随时间迅速递增,随后增加缓慢并逐渐趋于稳定,总产流量大小为15°10°20°5°25°;10°总产沙量最大,15°和20°总产沙量相近,5°和25°总产沙量接近。不同坡度条件下总产流量和总产沙量随坡度的变化趋势均可用二次函数拟合,决定系数R2为0.65。坡度10°~15°之间存在一个对径流中养分浓度变化有显著影响的转折点,硝态氮在湿润层内的迁移过程能够用幂函数描述,铵态氮在湿润层内的浓度变化可以用三次多项式拟合,速效磷浓度在湿润层内随深度变化并不明显;硝态氮、铵态氮总流失量随坡度的变化趋势符合二次多项式变化,决定系数R2分别为0.91和0.77。20°时水溶性磷流失总量最大,为15°坡面的1.61倍。径流中初始养分浓度主要受养分在径流中的溶解度的影响,在产流后期,土壤流失量对径流养分浓度的影响程度加大。研究0.7 mm·min-1、1.2 mm·min-1、1.7 mm·min-1、1.9 mm·min-14个水平下雨强对黄土高塬沟壑区黑垆土坡地土壤侵蚀及氮磷流失情况的影响。结果显示:①总产流量随雨强的增加而增大;雨强0.7 mm·min-1和1.2 mm·min-1条件下,稳定径流率、平均径流深、总产流量和总产沙量均无显著差异;当雨强为1.7 mm·min-1时总产沙量最大。②雨强为0.7 mm·min-1、1.2 mm·min-1和1.9 mm·min-1时,氮磷流失过程一致,在降雨过程中先缓慢降低后趋于稳定;雨强1.7 mm·min-1条件下,水溶性磷、硝态氮和铵态氮浓度均显著高于其他三个雨强(p0.05),水溶性磷浓度变化趋势符合二次多项式,决定系数R2达到0.93,硝态氮和铵态氮浓度变化过程符合对数函数,决定系数R2均达到0.8以上。③磷和硝态氮流失总量随着雨强增加而增加,铵态氮总流失量在1.7 mm·min-1雨强下达到最大。④磷的迁移深度不受雨强变化的影响,硝态氮迁移深度随雨强的增大而增大;在1.7 mm·min-1雨强下,土壤垂直剖面中磷、硝态氮和铵态氮的均为含量最低,三种溶质流失量最大而向下淋失最少。通过人工模拟降雨实验,对5%、9%、13%、17%和20%这5个不同前期含水量水平下的黄土高塬沟壑区黑垆土坡耕地土壤侵蚀及氮磷流失情况进行了研究。结果显示,在同一雨强和坡度条件下,随着土壤含水量的增加,坡面达到稳定入渗率的时间缩短,开始均匀产流时间也减小;在5%~17%前期含水量的范围内,径流量、泥沙量随前期含水量增加而增加;17%~20%时,径流量和产沙量为递减的变化趋势。产沙量与径流量呈显著的线性关系,决定系数为0.889。前期含水量为17%时,径流中水溶性磷、硝态氮、铵态氮浓度最大,总流失量最大。3种养分在湿润层内发生积累的深度随含水量增加而减小。前期含水量17%是影响径流中养分浓度变化的一个临界值。在前期含水量范围为5%~9%时,养分流失量变化不大,且流失量较小。硝态氮平均流失总量最大,分别是铵态氮和水溶性磷的1.32和2.46倍。通过人工模拟降雨试验,研究5°、15°和25°3个坡度水平下PAM对黄土高塬沟壑区黑垆土坡地土壤侵蚀及氮磷流失情况的影响。结果显示:①施加PAM后增加了5°和15°的总产流量却减少了25°坡面总产流量;PAM组初始产沙量较大,8min以后,施加PAM与对照组产沙速率出现差异并开始降低,表明施用PAM的起作用时间约为8-10min左右,5°、15°、25°3个坡度的减沙率分别为38.2%、3.7%和53.9%。②PAM对3个坡度径流中磷浓度有减小作用且不受坡度变化的影响,对5°和15°坡面铵态氮浓度影响不明显,但对25°坡面铵态氮浓度有明显减小作用,此外,PAM的施用能降低铵态氮初始流失浓度。③施加PAM能影响土壤水分的再分配过程并减少3个坡度坡面硝态氮和磷的向下淋失。④施加PAM后:5°、15°和25°坡面磷流失总量显著减少,减小幅度分别为77.6%、64.5%和85.1%;径流硝态氮流失总量随着坡度的增加先增加后减少,在15°~20°之间存在改变PAM对硝态氮影响作用的转折坡度值,PAM处理后的硝态氮流失量与径流量在0.05水平上显著相关,相关系数为0.998;PAM能够显著减小陡坡25°坡面溶解态铵态氮的流失量,减小幅度为60.1%。

【关键词】：
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S157.1
【目录】：

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1 俞跃;宋玉梅;唐文浩;;模拟降雨条件下万泉河流域农田养分流失特征及面源污染源强研究[J];安徽农业科学;2010年17期

2 王辉;王全九;邵明安;;聚丙烯酰胺(PAM)对不同土壤坡地水分养分迁移过程的影响[J];灌溉排水学报;2008年02期

3 张兴昌,刘国彬,付会芳;不同植被覆盖度对流域氮素径流流失的影响[J];环境科学;2000年06期

4 唐克丽,张科利,雷阿林;黄土丘陵区退耕上限坡度的研究论证[J];科学通报;1998年02期

5 刘静;路凤;杨延钊;徐娜;王田妮;;南四湖流域种植业面源污染氮磷源解析研究[J];环境科学;2012年09期

6 王全九;王辉;;黄土坡面土壤溶质随径流迁移有效混合深度模型特征分析[J];水利学报;2010年06期

7 张淑芬;坡耕地施用聚丙烯酰胺防治水土流失试验研究[J];水土保持科技情报;2001年02期

8 孔亚平;张科利;曹龙熹;;土壤侵蚀研究中的坡长因子评价问题[J];水土保持研究;2008年04期

9 杨平;王海燕;张洪江;;水土保持林及其配置模式对土壤养分的影响[J];水土保持研究;2009年03期

10 张小娜;冯杰;高永波;刘宁宁;;不同雨强条件下坡度对坡地产汇流及溶质运移的影响[J];水土保持通报;2010年02期

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1 高明;杨浩;;滇池流域斗南不同土地利用下土壤养分的分布及其对环境的影响[J];安徽农业科学;2006年23期

2 程斯;何丙辉;王侨;苏锋;;不同果草模式下土壤理化性状分析[J];安徽农业科学;2009年10期

3 张明磊;万红友;李桂荣;万云蕾;;郑州郊区菜地氮磷在酸雨影响下流失特征研究[J];安徽农业科学;2011年17期

4 蒋金;安娜;张义;李珏;高乃云;;水文过程中降雨径流对非点源污染的影响[J];安徽农业科学;2012年06期

5 张蕊;于健;白岗栓;;聚丙烯酰胺在农业生产中的应用及研究进展[J];安徽农业科学;2012年10期

6 彭书生;王永波;盛谦;何庆华;;植被增加边坡降雨入渗对边坡稳定性影响研究[J];地下空间与工程学报;2007年S1期

7 宋大飞;周广柱;付小云;李林蔓;;公路劣质边坡生态栽培基质配方的研究[J];北方园艺;2008年09期

8 章文波,符素华,刘宝元;目估法测量植被覆盖度的精度分析[J];北京师范大学学报(自然科学版);2001年03期

9 刘鹏刚;西北地区干旱危害对经济可持续发展的影响[J];重庆大学学报(社会科学版);2004年01期

10 韩凤朋;董丽娜;罗文林;张兴昌;;黄土高原侵蚀区长芒草对坡地土壤水分养分的影响[J];草地学报;2008年04期

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1 赵锦梅;不同土地利用方式对高寒地区水土保持生态服务功能的影响研究[D];甘肃农业大学;2010年

2 高艳鹏;半干旱黄土丘陵沟壑区主要树种人工林密度效应评价[D];北京林业大学;2011年

3 吴希媛;红壤坡地菜园地表径流中氮磷流失模拟试验及建模研究[D];浙江大学;2011年

4 丁晓东;农田养分流失风险评价及养分平衡管理研究[D];浙江大学;2010年

5 柏方敏;洞庭湖区不同防护林的生态功能及生态影响评价[D];中南林业科技大学;2010年

6 徐畅;三峡库区小流域土壤氮素迁移转化及调控技术研究[D];西南大学;2011年

7 黎建强;三峡库区植物篱生态效益分析与评价[D];北京林业大学;2011年

8 朱梅;海河流域农业非点源污染负荷估算与评价研究[D];中国农业科学院;2011年

9 赵锦梅;不同土地利用方式对高寒地区水土保持生态服务功能的影响研究[D];甘肃农业大学;2010年

10 徐勤学;紫色土区主要农业活动对坡面土壤侵蚀的影响[D];华中农业大学;2011年

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1 贾海啸;湖北省径流小区观测数据的整合分析[D];华中农业大学;2010年

2 李承力;丹江口库区作物轮作系统生产力和养分流失特征及麦套稻施肥研究[D];华中农业大学;2010年

3 曾繁富;丹江口库区蒿坪河小流域非点源污染特征研究[D];河南理工大学;2010年

4 纪洋;基于RS和IDL的植被覆盖度变化监测分析研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

5 李海燕;阜新孙家湾矸石山水土流失和沟蚀演变研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

6 朱渊;方岩丹霞地貌岩生植被群落特征分析[D];浙江农林大学;2010年

7 温小欢;基于GIS的人工杉木分布式生长模型及其验证方法研究[D];福建师范大学;2010年

8 褚利平;抚仙湖流域烤烟坡地壤中流氮磷浓度的动态特征研究[D];西南林业大学;2010年

9 宋娅丽;滇中坡耕地农田生态系统氮磷平衡特征[D];西南林业大学;2010年

10 魏垒垒;南四湖沉积层污染特征及其污染释放控制修复技术研究[D];山东建筑大学;2011年

【二级参考文献】

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1 路洪海;陈诗越;;南水北调山东段湖泊水环境问题及整治对策[J];安徽农业科学;2011年04期

2 马喜君;陆兆华;姚文俊;;基于SPSS的盐城自然保护区近海海域水质污染状况的分析[J];环境科学与管理;2007年07期

3 孙雷;;主成分分析法和模糊综合分析法在水质评价中的实例比较[J];环境科学与管理;2011年08期

4 鲍文,包维楷,何丙辉,丁德蓉;岷江上游油松人工林对降水的截留分配效应[J];北京林业大学学报;2004年05期

5 李红卫,彭补拙;三峡库区水土流失特点及其环境危害防治措施探讨[J];长江流域资源与环境;1993年04期

6 甄兰,廖文华,刘建玲;磷在土壤环境中的迁移及其在水环境中的农业非点源污染研究[J];河北农业大学学报;2002年S1期

7 孔亚平,张科利,杨红丽;土壤可蚀性模拟研究中的坡长选定问题[J];地理科学;2005年03期

8 张晓平;梁爱珍;申艳;李文凤;张学林;王玉玺;解运杰;刘凤飞;杨学明;;东北黑土水土流失特点[J];地理科学;2006年06期

9 程琴娟;蔡强国;郑明国;;黄土土壤结皮对产流临界雨强的影响分析[J];地理科学;2007年05期

10 陈永宗;黄土高原土壤侵蚀规律研究工作回顾[J];地理研究;1987年01期

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1 张富仓;土壤-根系统养分迁移机制及其数值模拟[D];西北农林科技大学;2001年

2 王辉;降雨条件下黄土坡地养分迁移机理及模拟模型[D];西北农林科技大学;2006年

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1 柴春山;半干旱黄土丘陵沟壑区不同植被类型水土保持效应及土壤水分研究[D];兰州大学;2006年

2 孔刚;人工降雨条件下黄土坡面土壤养分流失试验研究[D];西安理工大学;2007年

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1 傅斌;王玉宽;王道杰;;变雨强连续降雨坡地侵蚀特征[J];水土保持学报;2009年02期

2 林超文;庞良玉;罗春燕;陈一兵;黄晶晶;涂仕华;张鸿;;平衡施肥及雨强对紫色土养分流失的影响[J];生态学报;2009年10期

3 蔡雄飞;王济;雷丽;郝萌萌;余跃;;不同雨强对我国西南喀斯特山区土壤侵蚀影响的模拟研究[J];水土保持学报;2009年06期

4 陈玲;刘德富;宋林旭;崔玉洁;张革;;不同雨强下黄棕壤坡耕地径流养分输出机制研究[J];环境科学;2013年06期

5 林超文;庞良玉;陈一兵;涂仕华;李浩;;不同耕作方式和雨强对紫色土坡耕地降雨有效性的影响[J];生态环境;2008年03期

6 江淼华;黄荣珍;谢锦升;王维明;;不同雨强对裸露坡地水土流失的影响研究[J];亚热带资源与环境学报;2011年04期

7 梁新强;陈英旭;李华;田光明;俞巧钢;;雨强及施肥降雨间隔对油菜田氮素径流流失的影响[J];水土保持学报;2006年06期

8 王志勇;李晓宇;钱星平;;基于临界雨强方法的孤山川水土保持效益评估[J];人民黄河;2012年06期

9 崔普伟;蔡强国;张利超;郑明国;;基于EXCEL 2003时段雨强的快速计算[J];中国水土保持;2010年06期

10 张佳琪;王红;张瑞芳;周大迈;张爱军;;雨强对片麻岩坡面径流养分流失规律的影响[J];水土保持学报;2014年03期

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1 姚莉;薛峰;周兵;张静;韩强;曹莉;赵翠光;赵声蓉;邵明轩;熊敏诠;万丰;张辉;胡景高;;我国一小时雨强的时空分布特征分析[A];第26届中国气象学会年会气候变化分会场论文集[C];2009年

2 郑子成;吴发启;何淑勤;王昌全;李廷轩;夏建国;张锡洲;;坡耕地地表糙度及其作用研究(摘要)[A];中国地壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会文集（面向农业与环境的土壤科学专题篇）[C];2004年

3 李建生;;不同雨强下红壤坡地径流及土壤侵蚀监测[A];中国环境科学学会2006年学术年会优秀论文集（下卷）[C];2006年

4 李建生;何增化;;不同雨强下红壤坡地径流及土壤侵蚀研究——以广东惠州抽水蓄能电站水土保持监测为例[A];中国南方十三省（市、区）水电学会联络会暨学术交流研讨会论文集[C];2006年

5 刘显通;傅云飞;刘奇;;夏季中国东部暴雨云参数与地表雨强关系分析[A];第27届中国气象学会年会大气物理学与大气环境分会场论文集[C];2010年

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1 王丽;黄土坡地土壤氮磷流失人工降雨模拟实验研究[D];西北农林科技大学;2015年

2 郑斯坤;不同坡度、雨强和下垫面条件下黄土坡地水沙变化规律研究[D];山西农业大学;2014年

3 朱晓梅;红壤丘陵区土壤水蚀过程的产沙动态模拟试验研究[D];浙江大学;2008年

4 郑子成;坡耕地地表糙度及其作用研究[D];西北农林科技大学;2002年

5 刘正堂;喀斯特裸坡土壤侵蚀模拟研究[D];西南大学;2014年

6 林代杰;紫色丘陵区坡耕地玉米植株防蚀效应研究[D];四川农业大学;2011年

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