论文部分内容阅读
红壤面积占全国土地面积的22.7％，由于自然与人为干扰，该地区已成为我国治理土壤侵蚀和水土流失的重点区域之一。因此，进行红壤区不同雨强和坡度组合的产流产沙及氮素流失试验研究，以期为红壤地区水土及氮素流失的管理与控制提供理论依据。本课题利用可升降人工降雨系统与大型变坡钢槽等设备，探究不同雨强和坡度组合下红壤产流产沙和氮素流失特征。经过对试验数据的统计学等分析，得出以下主要结论: 1)不同雨强和坡度下红壤产沙过程差异显著(F=15.69，p＜0.01)，地表径流和100cm水分渗漏随降雨历时变化过程亦呈现显著差异(F=7.49，p＜0.01)。坡度一定时，雨强增大能缩短初始产流时间和提高平均产流速率。100cm水分初始渗漏时间均滞后于地表径流，最高可达220％，但降雨停止后产流持续时间均超过地表径流。不同雨强和坡度下侵蚀产沙强度变化趋势颇为相似，但侵蚀产沙量均随着雨强及坡度增大而增大，这种趋势会随着雨强和坡度的增大而愈发明显，增大幅度变化最高可达114.94％。 2)红壤剖面含水量变化及其导致的非饱和渗透系数变化均差异显著，非饱和渗透系数影响水分渗漏过程，导致其持续时间较长。地表径流、水分渗漏和土壤吸收是雨水的重要去向，壤中流流失所占比例均较低(＜0.37％)。 3)不同雨强和坡度下红壤累积产流量和产沙量之间呈现极显著的幂函数关系，雨强恒定时，累积产沙量随着坡度的变大而增加，且随着雨强的增大，这种趋势愈发明显。而当坡度为10°和15°时，累积产沙量与雨强之间也存在着同样的关系。幂函数系数与坡度存在明显的正相关关系，最高可增大49.70倍。 4)雨强和坡度影响氮素在不同流失途径的分配比例，但对各形态氮素流失量影响不显著(F=0.66，p=0.72＞0.05)。TN和NO3--N在地表径流、壤中流和淋失的比例变化相似，均异于NH4+-N，地表径流是NH4+-N主要流失途径。不同雨强和坡度下NO3--N是氮素流失的主要形态，其次为PN，NH4+-N、DON和NO2--N。 5)雨强和坡度对红壤氮素流失过程有影响，且不同流失途径氮素浓度变化过程差异显著（F总氮=217.95，F硝态氮=195.92，F铵态氮=33.02，p＜0.01）。地表径流中TN、NO3--N和NH4+-N的流失浓度虽然在不同雨强和坡度下表现有所差异，但是总体趋势相同，基本都表现为初期数值较大后期趋于稳定。对于氮素淋失，TN和NO3--N平均浓度随着雨强或坡度的增大而呈现先增大后减小的趋势，NH4+-N平均浓度则与雨强及坡度变化无明显关系。淋失TN和NO3--N浓度均大于相应条件下的地表径流浓度，NH4+-N浓度则在不同径流形式中相近但均小于TN或NO3--N。 6)溶解态氮素流失量与径流量、吸附态氮素流失量与产沙量之间均存在显著的线性相关关系。径流量是导致土壤氮素流失量差异性显著或非常显著的一个重要因素，泥沙全氮量随着雨强和坡度的增大而变大，且随着雨强和坡度的变化，泥沙全氮量与溶出全氮量之间呈现出良好的正响应关系。