模拟降雨条件下保护性耕作的水土保持效应研究

论文摘要

黄土高原地区降雨季节分布不均及土壤易侵蚀特性,造成该地区干旱频繁和严重的水土流失,已影响到该区生态环境和农业生产的稳定性。实行保护性耕作可以有效的减少水土流失。定量分析保护性耕作对产流产沙量和产流产沙过程的影响,可以明确保护性耕作的效益,揭示保护性耕作减少水土流失的机理。本论文利用模拟降雨方法和土槽径流小区系统,定量分析秸秆覆盖和留茬高度对产流产沙量和产流产沙过程特征的影响,探讨了保护性耕作减少水土流失的作用与机理。取得了如下主要结论:1.秸秆覆盖对产流产沙产生重要影响。在秸秆覆盖量从0增加到5000kg/hm2时,无种植作物区的累积径流量减少47.1%,累积产沙量减少88.8%;种植玉米区的累积径流量减少57.9%,累积产沙量减少97.5%。累积径流量与覆盖量之间呈线性关系,累积产沙量与覆盖量之间呈负指数关系。2.秸秆覆盖量是影响产流产沙过程的重要因素,径流量随降雨历时的延长,总体上均呈现出增大的趋势,在开始产流后的10～15min内增加很快,以后逐步变缓,并基本趋向于稳定。覆盖量越大,产流时间越晚,产流过程的波动越小。同一覆盖量时,种植玉米区的产流过程波动小,无种植作物区的产流过程波动大。产沙量在降雨前期变化幅度较大,随降雨历时的延长,变化幅度减小,在产沙后的15～20min趋于稳定。随覆盖量增大,产沙量的变化幅度减小。径流累积过程和产沙累积过程均呈幂函数分布。3.同一坡度时,累积径流量和累积产沙量随留茬高度的增加而降低,留茬高度从5cm增加到25cm时,累积径流量减少了13.8%～30.6%。,累积产沙量减少了32.1%～48.1%。同一留茬高度时,累积产沙量随坡度的增大逐渐增大。在坡度小于10度时,累积径流量随坡度增大而增大;坡度大于10度时,累积径流量随坡度增大而减少。累积径流量与留茬高度之间呈线性关系,累积产沙量与留茬高度之间呈负指数关系。4.随留茬高度的增加产流时间延迟,随坡度的增加产流时间提前。坡度对产流产沙过程的影响要大于留茬高度对产流产沙过程的影响。径流量累积过程与产沙累积过程均呈幂函数分布。5.同一覆盖量时,黄绵土累积径流量比填土减少4.2%～15.6%,绵沙土累积径流量比填土减少33.6%～50.3%;但黄绵土的累积产沙量比填土增加了39.5%～87.9%,绵沙土的累积产沙量比填土增加了67.1%～94.3%。覆盖量从0增加5000kg/hm2时,填土的累积径流量减少了47.1%,黄绵土减少了50.7%,绵沙土减少了60.3%;填土的累积产沙量减少88.8%,黄绵土与绵沙土降雨后期被冲垮,累积产沙量无明显减少。6.秸秆覆盖在不同类型土壤上时会对产流产沙过程造成不同的影响,同一覆盖量,塿土先产流,黄绵土比塿土产流时间稍晚,绵沙土最后产流。塿土在开始产流后的15min内增加很快,黄绵土在开始产流后的20min内增加很快,绵沙土在开始产流后的33-36min内增加很快,随后都逐步变缓,并趋向于稳定。产沙过程为填土在降雨的前期阶段产沙量较大,随降雨历时的延长产沙量降低并基本趋于稳定。黄绵土在降雨的前期产沙量大于填土的产沙量,随降雨历时的延长产沙量降低,但没有趋于稳定,而是上下波动。绵沙土在降雨的前期产沙量最大,随降雨历时的延长产沙量降低,到降雨的后期阶段产沙量急剧增大。塿土、黄绵土、绵沙土径流累积过程与累积产沙过程均呈幂函数分布。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的与意义
• 1.2 保护性耕作研究概况
• 1.2.1 保护性耕作概念与原理
• 1.2.2 保护性耕作的主要内容
• 1.2.3 保护性耕作起源
• 1.2.4 国外保护性耕作研究进展
• 1.2.5 国内保护性耕作研究进展
• 1.3 土壤侵蚀研究概况
• 1.3.1 土壤侵蚀概念的界定
• 1.3.2 国外土壤侵蚀研究进展
• 1.3.3 国内土壤侵蚀研究进展
• 第二章 研究内容与方法
• 2.1 研究内容
• 2.1.1 秸秆覆盖对坡面产流产沙的影响
• 2.1.2 留茬高度对坡面产流产沙的影响
• 2.1.3 不同土壤类型保护性耕作对产流产沙的影响
• 2.2 试验材料
• 2.2.1 降雨系统
• 2.2.2 试验土槽
• 2.2.3 供试土壤及作物
• 2.3 试验设计
• 2.3.1 秸秆覆盖试验设计
• 2.3.2 小麦留茬试验设计
• 2.3.3 不同区域土壤试验设计
• 2.4 试验过程
• 2.4.1 降雨试验准备
• 2.4.2 降雨中径流泥沙样采集
• 2.5 测定项目和方法
• 第三章 不同种植方式秸秆覆盖的水土保持效应
• 3.1 不同种植方式秸秆覆盖量对产流产沙量的影响
• 3.1.1 不同种植方式秸秆覆盖量对产流的影响
• 3.1.2 不同种植方式秸秆覆盖量对产沙量的影响
• 3.2 不同种植方式秸秆覆盖量对产流产沙过程的影响
• 3.2.1 不同种植方式秸秆覆盖量对产流过程的影响
• 3.2.2 不同种植方式秸秆覆盖量对产沙过程的影响
• 3.3 小结
• 第四章 不同坡度时小麦留茬高度的水土保持效应
• 4.1 不同坡度时小麦留茬高度对产流产沙量的影响
• 4.1.1 不同坡度时小麦留茬高度对产流量的影响
• 4.1.2 不同坡度时小麦留茬高度对产沙量的影响
• 4.2 不同坡度时小麦留茬高度对产流产沙过程的影响
• 4.2.1 不同坡度时小麦留茬高度对产流过程的影响
• 4.2.2 不同坡度时小麦留茬高度对产沙过程的影响
• 4.3 小结
• 第五章 不同区域土壤保护性耕作的水土保持效应
• 5.1 不同区域土壤覆盖量对产流产沙量的影响
• 5.1.1 不同区域土壤覆盖量对产流量的影响
• 5.1.2 不同区域土壤的覆盖量对产沙量的影响
• 5.2 不同区域土壤的覆盖量对产流产沙过程的影响
• 5.2.1 不同区域土壤的覆盖量对产流过程的影响
• 5.2.2 不同区域土壤的覆盖量对产沙过程的影响
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介