【摘要】：為了解黃土高原水蝕風(fēng)蝕區(qū)坡地退耕還草后的水分養(yǎng)分變化特征,利用2003年開始的野外坡面徑流小區(qū)定位觀測土壤水分和土壤侵蝕及養(yǎng)分流失,分析坡地退耕還草多年后的土壤水分動態(tài)變化和土壤含水量對沙黃土坡面土壤侵蝕及養(yǎng)分流失的影響。主要結(jié)果表明:(1)坡地退耕還草后,土壤水分含量降低,多年以后,苜蓿地的土壤水分含量顯著低于坡耕地,含水量已接近或者達到萎蔫含水量。撂荒草地土壤水分含量稍低于坡耕地,盡管坡耕地有較多的徑流,但是土壤水分含量保持在較高水平。2010年季初3個處理土壤剖面平均含水量分別為7.4%,12.6%,12.5%,豐水年降水(669.4 mm)可以不同程度地補充土壤剖面水分,補充深度較一般年份深110 cm左右,苜蓿地、撂荒地、坡耕地土壤水分分別恢復(fù)到10.0%,14.5%,15.5%,分別增加了35.1%,15.1%,24.0%。因此,坡耕地退耕種植紫花苜蓿導(dǎo)致土壤水分含量顯著降低,只有在豐水年土壤水分含量才有較明顯的恢復(fù)。但是紫花苜蓿和撂荒草地能有效減少坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙,在5年的研究中,僅有3次產(chǎn)流產(chǎn)沙記錄,而坡耕地產(chǎn)流產(chǎn)沙共達23次。(2)土壤水分是影響黃土高原坡面產(chǎn)生徑流的眾多因素之一,土壤前期含水量是決定產(chǎn)生的徑流量和泥沙量的一個重要因素。本研究基于4年測量數(shù)據(jù),利用Hydrus-1D模型模擬農(nóng)田淺層(0~6 cm)土壤水分含量日變化,EF值達到0.64,得到的前期含水量值可以用來分析其與坡地土壤侵蝕之間的關(guān)系。徑流量和產(chǎn)沙量隨著降雨量和土壤前期含水量的增加而增加。在侵蝕性降雨事件發(fā)生時,當(dāng)前期含水量大于0.12 cm3 cm-3時,產(chǎn)生徑流的概率為85%。因此,Hydrus-1D模型可以為準確預(yù)測坡地土壤侵蝕提供前期含水量數(shù)據(jù)。(3)黃土高原水蝕風(fēng)蝕區(qū)降雨特性成為該區(qū)產(chǎn)生土壤侵蝕和養(yǎng)分流失的決定因素。徑流量和泥沙量隨降雨量的增加而增加,泥沙量隨著徑流量的增加而增加,兩者存在極顯著線性相關(guān)。在徑流率相同的情況下,徑流量大的徑流攜帶更多的泥沙。與試驗小區(qū)土壤顆粒相比,泥沙中黏粒和粉粒含量略有增加。(4)徑流中有效磷含量隨時間變化比較穩(wěn)定,相差不大;硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量隨時間變化波動大。泥沙中全氮和全磷含量隨時間相差不大,有效磷也隨時間變化不大,銨態(tài)氮含量與硝態(tài)氮含量隨時間變化趨勢相反,有機質(zhì)含量隨時間相差不大。徑流中硝態(tài)氮含量、有效磷含量隨土壤前期含水量的增加而增加;土壤前期含水量增加,徑流中銨態(tài)氮含量并不會增加。泥沙中養(yǎng)分含量并不會受土壤前期含水量的影響,而會隨降雨量和雨強增加而增加。
[Abstract]:In order to understand the change characteristics of soil moisture and nutrients after returning farmland to grass in wind-erosion area of the Loess Plateau, soil moisture, soil erosion and nutrient loss were observed by using field runoff plot, which began in 2003. The dynamic changes of soil moisture and the effects of soil water content on soil erosion and nutrient loss on sandy loess slope were analyzed after returning farmland to grass for many years. The main results were as follows: (1) the soil moisture content of alfalfa field was significantly lower than that of sloping farmland after returning farmland to grass, and the soil moisture content of alfalfa field was close to or reached wilting water content. The soil moisture content of abandoned grassland is slightly lower than that of sloping land, although there is more runoff in sloping land. But the soil moisture content was kept at a high level. The average water content of the three treatments in the early season of 2010 was respectively 7.4 and 12.60.The annual precipitation (669.4 mm) can replenish the soil profile water in varying degrees, and the depth of the soil profile is about 110cm deeper than that of the normal year. The soil moisture of alfalfa field, abandoned land and sloping land was restored to 10.0 and 14.5and 15.5g, respectively, and increased 35.1g 15.1g and 24.0g, respectively. Therefore, the soil moisture content decreased significantly when alfalfa was planted in sloping farmland, and only in the high water year could the soil moisture content recover obviously. But alfalfa and abandoned grassland can effectively reduce the yield of abortion and sediment on the slope. In the 5 years study, there were only three records of abortion and sediment yield. Soil moisture is one of the most important factors affecting runoff on the slope of the Loess Plateau, and the water content in the early stage of soil is an important factor to determine runoff and sediment yield. Based on the data of 4 years, the Hydrus-1D model was used to simulate the diurnal variation of soil water content (EF) in shallow layer (0 ~ 6 cm) of farmland to reach 0.64, which can be used to analyze the relationship between the diurnal variation of soil moisture content and soil erosion in sloping land. Runoff and sediment yield increased with the increase of rainfall and soil water content. When the erosive rainfall event occurs and the water content of the current period is greater than 0. 12 cm3 cm-3, the probability of runoff generation is 85%. Therefore, Hydrus-1D model can provide early water content data for accurate prediction of slope soil erosion. (3) rainfall characteristics of water erosion wind erosion area on the Loess Plateau are the determinants of soil erosion and nutrient loss in this area. The runoff and sediment amount increased with the increase of rainfall, and the amount of sediment increased with the increase of runoff, and there was an extremely significant linear correlation between them. In the case of the same runoff rate, the runoff with large runoff carries more sediment. Compared with the soil particles, the clay and silt contents in the sediment increased slightly. (4) the content of available phosphorus in runoff changed steadily with time, but the content of nitrate and ammonium changed greatly with time. The content of total nitrogen and total phosphorus in sediment varies little with time, and the content of available phosphorus does not change with time. The content of ammonium nitrogen and nitrate nitrogen changes with time, but the content of organic matter does not change with time. The content of nitrate nitrogen and available phosphorus in runoff increased with the increase of soil water content, but the content of ammonium nitrogen in runoff did not increase. The nutrient content in the sediment is not affected by the water content in the early stage of the soil, but increases with the increase of rainfall and rainfall intensity.
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S157.1

【共引文獻】

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本文編號：2145707