黑龙江西部丘陵漫岗区坡耕地降雨入渗及土壤水分变化特征试验研究

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针对黑龙江西部丘陵漫岗区坡耕地存在的干旱与水土流失并存的实际问题,本文选取了垄向区田、鼠道、鼠道+暗管、鼠道+垄向区田、鼠道+暗管+垄向区田、常规耕作等六种技术模式,在黑龙江省红星农场试验基地,通过2010、2011两年的野外径流小区试验,研究了天然降雨条件下,不同水土保持技术模式的土壤水分入渗特征、大豆生育期内土壤水分及各层次土壤储水量的变化特征、水量平衡分析等,并对耕层土壤储水量进行了模拟。结果表明:不同水土保持技术措施下土壤的入渗性能不同,鼠道+暗管措施的稳定入渗率为3.62mm/min;鼠道措施的稳定入渗率为3.49mm/min;深松措施的稳定入渗率为3.13mm/min;常规措施的稳定入渗率为1.45mm/min;裸地措施的稳定入渗率为1.19mm/min。不同坡位的土壤入渗速率随着坡位由上至下而逐渐增加,一般为坡下部稳渗率最高,坡中部次之,坡上部最低;不同水土保持技术措施下的土壤稳定入渗率由大到小为:深松,常规,裸地。天然降雨条件下,不同水土保持技术措施对降雨入渗的影响不同,其影响程度因措施的不同而不同。土壤入渗速率随着降雨历时的增加而变化,其中鼠道+暗管+垄向区田措施及鼠道+垄向区田措施的土壤入渗率最高。不同水土保持技术措施下的土壤入渗效果为:鼠道+暗管+垄向区田≥鼠道+垄向区田>鼠道+暗管>鼠道>垄向区田>常规。不同水土保持技术措施对土壤含水量的影响明显,并且其整体变化趋势与时段降雨量一致,表明降雨是影响土壤含水量的主要因子。垄向区田筑挡前各处理的土壤含水量大小为鼠道+暗管+垄向区田>鼠道+暗管>鼠道+垄向区田>鼠道>垄向区田>常规;筑挡后,土壤含水量主要表现为:鼠道+暗管+垄向区田>鼠道+垄向区田>垄向区田>鼠道+暗管>鼠道>常规耕作。降雨量对土壤剖面水分的垂直变化有一定影响,降雨补给随着深度变化而减小。0~10cm土层范围内的含水量变异系数最大,其受降水、径流和蒸发蒸散等因素影响的程度最大。10~40cm土层范围内,土壤含水量的变异系数有所降低。40~100cm土层范围内,植被根系分布较少,土壤含水量相对较稳定。不同水土保持技术模式对0~100cm土层土壤储水量均有影响,但其影响程度不同。由于观测期内土壤储水量受到降水时间分配、蒸发蒸腾过程及其它水文条件的影响,不同技术模式贮蓄降雨、减少地面径流的能力有着明显的区别,以7月为界分为两阶段:从播种期至苗期,不同处理的土壤储水量基本表现为:鼠道+暗管+垄向区田>鼠道+暗管>鼠道+垄向区田>鼠道>垄向区田>常规耕作;分枝期后,土壤储水量主要表现为:鼠道+暗管+垄向区田>鼠道+垄向区田>垄向区田>鼠道+暗管>鼠道>常规耕作。观测期内0~100cm土层水量平衡分析结果表明,常规耕作处理的蒸散量处于较低水平,鼠道+暗管+垄向区田处理蒸散量最高,各水土保持技术模式的总蒸散量大小依次为:鼠道+暗管+垄向区田,鼠道+垄向区田,垄向区田,鼠道+暗管,鼠道,常规耕作。鼠道+暗管+垄向区田对于减少径流,增加入渗有明显的作用。本文运用时间序列模型建立了黑龙江西部丘陵漫岗区坡耕地耕层土壤储水量的数学模型,并运用模型分别对6种水土保持技术模式的耕层储水量过程进行数值模拟,与实测过程对照,计算储水量与实测值拟合较好。表明,耕层储水量的数值模拟模型的模拟效果很理想。
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