本文關(guān)鍵詞：黃土坡地土壤氮磷流失人工降雨模擬實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《西北農(nóng)林科技大學(xué)》 2015年

黃土坡地土壤氮磷流失人工降雨模擬實驗研究

王麗  

【摘要】：本研究以黃土塬區(qū)坡地為研究對象,圍繞降雨過程和水土養(yǎng)分流失過程,基于人工模擬降雨的基礎(chǔ)上,分析了水土流失和氮磷養(yǎng)分流失的特征及不同影響因子(坡度、降雨強度、土壤前期含水量、土壤改良劑PAM)對土壤水分深層入滲、養(yǎng)分垂直分布特征和土壤水分垂直動態(tài)變化特征的影響。主要研究結(jié)果如下:研究坡度為5°,10°,15°,20°,25°五個坡度,供試土壤為黑壚土,結(jié)果顯示:在恒定降雨強度下,初始產(chǎn)流10min內(nèi),產(chǎn)流產(chǎn)沙量隨時間迅速遞增,隨后增加緩慢并逐漸趨于穩(wěn)定,總產(chǎn)流量大小為15°10°20°5°25°;10°總產(chǎn)沙量最大,15°和20°總產(chǎn)沙量相近,5°和25°總產(chǎn)沙量接近。不同坡度條件下總產(chǎn)流量和總產(chǎn)沙量隨坡度的變化趨勢均可用二次函數(shù)擬合,決定系數(shù)R2為0.65。坡度10°~15°之間存在一個對徑流中養(yǎng)分濃度變化有顯著影響的轉(zhuǎn)折點,硝態(tài)氮在濕潤層內(nèi)的遷移過程能夠用冪函數(shù)描述,銨態(tài)氮在濕潤層內(nèi)的濃度變化可以用三次多項式擬合,速效磷濃度在濕潤層內(nèi)隨深度變化并不明顯;硝態(tài)氮、銨態(tài)氮總流失量隨坡度的變化趨勢符合二次多項式變化,決定系數(shù)R2分別為0.91和0.77。20°時水溶性磷流失總量最大,為15°坡面的1.61倍。徑流中初始養(yǎng)分濃度主要受養(yǎng)分在徑流中的溶解度的影響,在產(chǎn)流后期,土壤流失量對徑流養(yǎng)分濃度的影響程度加大。研究0.7 mm·min-1、1.2 mm·min-1、1.7 mm·min-1、1.9 mm·min-14個水平下雨強對黃土高塬溝壑區(qū)黑壚土坡地土壤侵蝕及氮磷流失情況的影響。結(jié)果顯示:①總產(chǎn)流量隨雨強的增加而增大;雨強0.7 mm·min-1和1.2 mm·min-1條件下,穩(wěn)定徑流率、平均徑流深、總產(chǎn)流量和總產(chǎn)沙量均無顯著差異;當(dāng)雨強為1.7 mm·min-1時總產(chǎn)沙量最大。②雨強為0.7 mm·min-1、1.2 mm·min-1和1.9 mm·min-1時,氮磷流失過程一致,在降雨過程中先緩慢降低后趨于穩(wěn)定;雨強1.7 mm·min-1條件下,水溶性磷、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮濃度均顯著高于其他三個雨強(p0.05),水溶性磷濃度變化趨勢符合二次多項式,決定系數(shù)R2達(dá)到0.93,硝態(tài)氮和銨態(tài)氮濃度變化過程符合對數(shù)函數(shù),決定系數(shù)R2均達(dá)到0.8以上。③磷和硝態(tài)氮流失總量隨著雨強增加而增加,銨態(tài)氮總流失量在1.7 mm·min-1雨強下達(dá)到最大。④磷的遷移深度不受雨強變化的影響,硝態(tài)氮遷移深度隨雨強的增大而增大;在1.7 mm·min-1雨強下,土壤垂直剖面中磷、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的均為含量最低,三種溶質(zhì)流失量最大而向下淋失最少。通過人工模擬降雨實驗,對5%、9%、13%、17%和20%這5個不同前期含水量水平下的黃土高塬溝壑區(qū)黑壚土坡耕地土壤侵蝕及氮磷流失情況進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示,在同一雨強和坡度條件下,隨著土壤含水量的增加,坡面達(dá)到穩(wěn)定入滲率的時間縮短,開始均勻產(chǎn)流時間也減小;在5%~17%前期含水量的范圍內(nèi),徑流量、泥沙量隨前期含水量增加而增加;17%~20%時,徑流量和產(chǎn)沙量為遞減的變化趨勢。產(chǎn)沙量與徑流量呈顯著的線性關(guān)系,決定系數(shù)為0.889。前期含水量為17%時,徑流中水溶性磷、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮濃度最大,總流失量最大。3種養(yǎng)分在濕潤層內(nèi)發(fā)生積累的深度隨含水量增加而減小。前期含水量17%是影響徑流中養(yǎng)分濃度變化的一個臨界值。在前期含水量范圍為5%~9%時,養(yǎng)分流失量變化不大,且流失量較小。硝態(tài)氮平均流失總量最大,分別是銨態(tài)氮和水溶性磷的1.32和2.46倍。通過人工模擬降雨試驗,研究5°、15°和25°3個坡度水平下PAM對黃土高塬溝壑區(qū)黑壚土坡地土壤侵蝕及氮磷流失情況的影響。結(jié)果顯示:①施加PAM后增加了5°和15°的總產(chǎn)流量卻減少了25°坡面總產(chǎn)流量;PAM組初始產(chǎn)沙量較大,8min以后,施加PAM與對照組產(chǎn)沙速率出現(xiàn)差異并開始降低,表明施用PAM的起作用時間約為8-10min左右,5°、15°、25°3個坡度的減沙率分別為38.2%、3.7%和53.9%。②PAM對3個坡度徑流中磷濃度有減小作用且不受坡度變化的影響,對5°和15°坡面銨態(tài)氮濃度影響不明顯,但對25°坡面銨態(tài)氮濃度有明顯減小作用,此外,PAM的施用能降低銨態(tài)氮初始流失濃度。③施加PAM能影響土壤水分的再分配過程并減少3個坡度坡面硝態(tài)氮和磷的向下淋失。④施加PAM后:5°、15°和25°坡面磷流失總量顯著減少,減小幅度分別為77.6%、64.5%和85.1%;徑流硝態(tài)氮流失總量隨著坡度的增加先增加后減少,在15°~20°之間存在改變PAM對硝態(tài)氮影響作用的轉(zhuǎn)折坡度值,PAM處理后的硝態(tài)氮流失量與徑流量在0.05水平上顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.998;PAM能夠顯著減小陡坡25°坡面溶解態(tài)銨態(tài)氮的流失量,減小幅度為60.1%。

【關(guān)鍵詞】：
【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
【目錄】：

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