适当化肥配施有机肥减少稻田氮磷损失及提高产量

为了减少稻田氮磷损失量,并有效利用畜禽固废物,该研究在广东省东江上游典型农业集水区,开展田间不同施肥方式(不施肥、常规施肥、配方施肥1～3)氮磷损失监测及不施肥处理的室内土柱模拟试验。不施肥、常规施肥、配方施肥1～3的肥料施用量分别为:碳铵0、750.0、510.0、472.5、510.0kg/hm2;磷肥0、375.0、255.0、255.0、236.25kg/hm2;尿素0、225.0、172.5、156.0、172.5kg/hm2;有机肥:0、0、1162.5、1162.5、1162.5kg/hm2。通过室内土柱试验,获取不施肥小区氮磷地表径流及淋溶流失量,并结合不施肥小区的田间监测数据(土样、水样、植株样等),测算出水稻生长季固氮量为31.54kg/hm2。采用元素守恒的方法,综合考虑氮磷淋溶、流失、氨氮挥发、氮素干湿沉降以及水稻固氮等多方面的影响,构建稻田系统氮、磷损失模型,分别计算出5种不同施肥方式的氮磷损失量。研究表明,配方施肥1、2、3较常规施肥,氮、磷损失量减幅分别为7.7%～30.0%、61.2%～70.8%;氮、磷农学利用率增幅分别为24.6%～84.4%、12.8%～78.9%;实现节支增收分别为2716元/hm2、-2169元/hm2、-1646元/hm2。配方施肥方案可有效减少农田氮磷损失量,其中配方施肥1经济效益、环境效益俱佳,可作为常规施肥的替代方案。该研究综合考虑了整个稻田系统中氮、磷的输入与输出,定量评估不同施肥方式的氮磷损失量、农学利用率及其经济环境效益,可为稻田氮磷损失综合防控提供参考。

近50年广东省降雨时空变化及趋势研究

基于1959-2008年广东省境内25个雨量站的逐日降雨观测资料,在SQL SERVER2000中编写相关代码,对次降雨、月、雨季、年、10年、50年等6个不同时间尺度的降雨量、降雨次数、降雨类型进行统计分析。研究表明:广东省境内存在3个多雨带和3个少雨带,降雨量在空间上大致呈现东、西、北部少,中、南部多的格局,年均降雨天数内陆多于沿海,而降雨量沿海大于内陆。近50年广东省年均降雨量为1 758.8 mm,降雨量由南向北呈带状递减,其降雨量最多、最少的区域分别为阳江、徐闻。年降雨天数的年际变化幅度小于降雨量的年际变化幅度。年降雨量变化不大,但降雨总天数呈现减少趋势,且减少的降雨类型以小雨、中雨为主,大雨、暴雨的降雨次数有增加的趋势,降雨量在时间分布上更为集中,旱涝灾害将会更为频繁。研究区80.0%以上的降雨量在雨季产生,其中沿海雨季降雨量占年降雨量的比重要大于内陆,且内陆(沿海)雨季降雨量一般集中在前汛期(后汛期)。在月尺度上,降雨量随月份变化呈现双峰型,两个峰值分别处于6月、8月。其中1-4月、6-8月、12月降雨量整体呈现增大趋势,5月、9-11月降雨量整体呈现减少趋势。在次降雨尺度,小雨、中雨、暴雨的平均次降雨强度有增大的趋势,而大雨、大暴雨降雨强度有微度减少的趋势。

基于DEM黄土丘陵沟壑区不同尺度流域地貌现状及侵蚀产沙趋势

基于流域DEM对各个集水区进行划分,提取流域沟壑长度、平均高程、平均坡度等信息,并运用EXCEL、SPSS对这些信息进行分析处理,计算出沟壑密度、流域相对高程、面积-高程积分值,并结合流域侵蚀产沙数据以及实地考察情况,借助地貌学的相关理论,分析流域不同区域内、不同尺度流域地貌发育及侵蚀产沙情况。研究发现,流域左右两岸支流的发育数目、形状受邻近流域的影响;面积-高程积分值的大小能反应流域的地貌现状与侵蚀趋势,蛇家沟与岔巴沟的面积-高程积分值分别为0.5475、0.4637,但面积-高程积分值的大小及变化趋势还与流域最低点是否达到基岩有关;沟壑发育分为长度发育与宽度发育两个阶段,沟壑密度只是衡量地貌的一个重要指标,沟壑密度对流域侵蚀产沙的影响与沟壑的发育阶段有关;一般情况下产沙模数的大小与流域面积大小没有直接的关系,主要看流域内的地貌的发育阶段。

粤北石漠化地区土地利用优化配置及资源利用研究

以粤北典型石漠化地区秀水小流域为例,综合考虑流域地形、地貌、土地利用等因素,探讨土地利用时空优化布局及资源利用。研究表明:(1)流域内缺水比较严重,分别与地形指教<4.702、4.702～8.05和>8.05对应的土壤低、中、高含水区所占总面积比例依次为79.94%、10.72%、9.35%;(2)坡耕地是秀水小流域水土流失的重要区域。为此,对于流域土地利用配置,坡度<10°的耕地宜采用等高耕作和覆盖耕作相结合的措施,坡度在10°～25°的耕地可采用植物篱措施,坡度>25°的耕地则必须退耕还林。此外,受海拔高度和灌溉条件影响,玉米最好种植在海拔400～500 m的区域;由于上半年降雨量多、下半年少,在缺乏灌溉条件的区域,耗水量较大的作物宜主要安排在上半年,下半年主要以种植玉米等耐旱作物为主。

不同时空尺度下沟壑对流域侵蚀产沙的影响--以黄土丘陵沟壑区岔巴沟流域为例

基于DEM,分别以不同的沟壑发育所需的汇水面积为阈值,提取岔巴沟流域等6个不同空间尺度流域的沟壑,并求出不同级别沟壑的差值。结合黄河子洲观测站多年的水沙观测资料,分析不同级别的沟壑及沟壑的不同部位在不同时间尺度下对流域侵蚀产沙的影响。分析结果表明:沟壑密度并不是简单地随着流域面积的增大而减小,沟壑密度的空间尺度效应与所提取沟壑的级别有关;黄土丘陵沟壑区梁峁坡、沟坡的次暴雨产沙量占流域产沙总量的比重与降雨特性有关;重力侵蚀多发生在毛沟的中、上部及沟头处,而支沟、干沟主干道的沟坡比较稳定,且其发生的重力侵蚀对流域产沙的影响多为"无效"部分;沟壑发育汇水面积的阈值为1500、1800、2000个栅格提取的沟壑对流域侵蚀产沙的作用较大,同时沟壑对流域侵蚀产沙的影响与时间尺度有关,在多年平均尺度下,高级别沟壑只起到泥沙输送通道的作用。

基于GIS黄土丘陵沟壑区分布式侵蚀产沙模型的构建——以蛇家沟小流域为例

分布式侵蚀产沙模型是土壤侵蚀模型的重要发展方向,本研究将蛇家沟流域下垫面划分为5×5m的栅格,每个栅格内赋予相应的高程、坡度、地貌、土地利用等属性信息。根据流域DEM,确定流域的汇流方向、流路与汇流累积面积。在蛇家沟流域内采用"穷举算法"对SCS-CN模型的参数值进行校正。基于DEM、地貌、土地利用以及降雨等资料,利用黄土丘陵沟壑区良好的水沙关系,运用VB.NET+ARC ENGINE9.2+SQLSERVER2000构建分布式侵蚀产沙模型。模型结构简单,输入参数比较少,利用求产流来求产沙,考虑了土地利用、汇流等因素具有一定的物理意义,并能达到一定的预报精度。其中产沙模型是建立在黄土丘陵沟壑区普遍的水沙关系基础上,通过校正水沙关系式系数及产流模型中的CN、λ值可在其它相似的小流域内使用。该研究可为黄土丘陵沟壑区水土保持治理效果评价提供依据。

USLE/RUSLE模型中植被因子变化特征及其影响因素

植被因子是USLE/RUSLE模型中最重要的影响因子,其数值变化特征及其影响因素广受关注。以广东省五华县源坑水小流域2011—2013年的径流小区次降雨水沙观测数据为基础,分析了径流小区C值在不同时间尺度的变化特征及其受降雨、植被类型的影响。研究表明:(1)不同时段间C值存在一定波动,其中旱季的C值均大于雨季,夏秋两季的C值较大,且较为接近。各径流小区的C值普遍存在11、8、7月较大,6、5、1月较小的现象,且草本植物C值受植被覆盖度影响较大。(2)降雨量与径流小区C值呈正相关关系,桉树、松树、糖蜜草径流小区C值与次降雨量、各降雨量区间平均值的相关系数分别为0.360**、0.349**、0.291**,0.912*、0.909*、0.822,相较于草本植物,木本植物的C值受降雨影响更大,仅以植被盖度衡量C值有待商榷。(3)相较裸土小区,桉树、松树、糖蜜草小区2011—2013年的土壤流失减幅分别为14.2%、21.5%、23.2%,其C值分别为0.814、0.748、0.772,3种植物中糖蜜草与松树均具有相对较好的水保效益,桉树的水保效益稍逊。

基于DEM的黄土丘陵沟壑区流域地貌特征及侵蚀产沙尺度研究

基于流域DEM,运用Arcinfo对流域的集水区进行划分,提取流域高程、坡度、不同级别的沟壑等信息,在EXCEL中对其进行分析处理,计算出不同集水区沟壑密度、平均坡度、流域相对高程等。对支沟、干沟两岸的地貌信息进行统计分析,发现岔巴沟右岸的平均坡度、相对高程分别比左岸大0.87°,2.28 m,蛇家沟右岸的平均坡度、相对高程分别比左岸大1.82°,4.86 m,支沟两岸的差异大于干沟。分别对毛沟,支沟、干沟的沟壑密度随面积的变化进行分析,发现沟壑密度随面积的增大,有可能增大,也有可能减小,变化情况与所提取沟壑的级别有关。结合相关的水沙资料、地貌信息,侵蚀产沙能量的变化情况,对产沙模数的空间尺度效应进行分析。分析发现,一般情况下产沙模数的大小与流域面积大小没有直接的关系,在沙源充足的流域主要取决于面积变化时,流域内所能提供侵蚀产沙能量的变化情况。

黄土丘陵沟壑区坡面侵蚀产沙地形因子的临界条件

用能量的观点来解释坡度、坡长、降雨对坡面侵蚀产沙的影响。通过分析安塞水土保持研究站、晋西离石县王家沟小流域的小区资料,研究坡度、坡长、降雨对坡面侵蚀产沙的影响。结果表明:降雨特性(雨量、雨强)对坡面侵蚀产沙的作用最大,坡度次之,坡长最小;坡面侵蚀产沙的临界坡度分别受降雨、坡长大小的影响,临界坡长分别受降雨、坡度、坡长大小的影响;临界坡度、临界坡长都不是一个确定的值,但在一定范围内变化,变化范围由降雨、坡面地形等因素决定。研究成果可为黄土丘陵沟壑区坡面治理提供理论依据。

大理河流域不同时间尺度水沙变化影响因素及趋势研究

近几十年来黄河中游水沙特征有所改变,以黄河中游典型流域大理河为例,通过分析流域气候及下垫面变化,探求流域产流、产沙量变化的原因及趋势。结果表明:流域水土保持措施的减水、减沙效益从1972年后开始显现,1960年代至1990年代,大理河流域产流、产沙量出现了一个先减少再增大的过程。以1960年代为基准,1970年代降雨与下垫面产流能力对流域产流量减少的影响比较接近(51.7%,42.2%),而在1980,1990年代降雨的影响要小于下垫面产流能力的影响(1980年代为27.0%,64.1%;1990年代为38.4%,54.9%);但在汛期尺度上,降雨、下垫面产流能力对流域产流量的影响此消彼长,随时间变化看不出什么规律。受气候以及水土保持措施等的影响,未来大理河流域多年平均尺度下流域产流量、产沙量将会减少,但在某些小的时间尺度(次暴雨)内的产流量、产沙量将有增大的可能;水力侵蚀将会减少,但风力侵蚀却有加强的趋势。

施肥及作物生长对田间非点源产污的影响

为了揭示施肥及作物生长对田间非点源污染的影响,分别在节瓜地布设不施肥、无机肥、无机肥+有机肥、有机肥、有机肥+多肽肥、多肽肥等6种施肥处理的小区,并于节瓜生长的初瓜期、盛瓜期、清藤期采用放水浸泡土壤的方法,测试不同施肥及作物生长状态下田间非点源产污强度。研究表明:在节瓜的生长过程中,各试验小区非点源产污强度呈现初瓜期>清藤期>盛瓜期的趋势。各营养元素的主要输出时段有所差异,总N、NH4-N的为初瓜期,总P、总K的为清藤期,NO3-N的为盛瓜期。在灌溉水作用下整个作物生长阶段的非点源产污总量从大到小依次为,有机肥、无机肥+多肽肥、无机肥+有机肥、不施肥、多肽肥、无机肥,试验表明该多肽肥具有一定的减污效果。

黄土丘陵沟壑区不同时空尺度下产沙模数的变化

本文在陕北岔巴沟流域,依据不同的时间尺度,挑选了1964年及1966年中能覆盖整个岔巴沟流域的9场降雨(次降雨尺度),包括着9次降雨的6个月份(月尺度)以及1964、1965、1966和1967连续4年(年尺度)的侵蚀产沙数据。分别在峁坡、全坡面、毛沟、支沟、干沟等不同空间尺度下,考虑次暴雨、月、年等不同时间尺度的侵蚀产沙情况。分析结果表明:坡面尺度与支沟、干沟尺度的侵蚀产沙方式有所不同,后者年际产沙模数变幅比较小(年际间产沙模数差异系数为0.42);在同一时间尺度下,产沙模数的大小,由时间不同造成的差异大于由空间不同造成的差异。在小的时间尺度,产沙模数大小变化比较随机;在大的时间尺度,产沙模数呈现一定尺度效应。相同面积区域不同时间的产沙模数差异系数分别为:不同次暴雨之间最大(1.05),不同月份之间次之(0.835),而不同年份之间最小(0.76)。本文将侵蚀产沙的能量分为质与量两个方面,分别讨论了坡面尺度与流域尺度能量变化与侵蚀产沙的关系。

北江上游小流域农业非点源污染时空特性

基于大布河的DEM、土地利用图及各集水区水质监测数据,以ARCINFO、SPSS为主要信息提取及分析工具,对北江上游典型小流域农业非点源污染的现状、时空特性及影响因素进行分析.研究表明,流域内存在一定程度的氮污染,采集的15个水祥中含氮量在Ⅲ类水标准以下的水样占93.3%.磷污染较为轻微,含磷量在Ⅱ类水标准以上的水样占水样总数的80%.氮素输出强度随无雨、雨前、雨后三个时段依次增大,而磷素输出强度随时间变化无明显规律,其输出强度与降雨密切相关.非点源污染的"源"地类对地表径流氮、磷输出强度具有重要影响,各集水区中农业用地、居民地所占的面积比重与三个采样时段TN/TP输出强度的相关系数依次为0.956,0.871,0.764/0.824,0.546,0.737,具有较好的正相关关系.同时,地类对非点源污染物的"源"、"汇"作用因空间而异,其扮演的"源"、"汇"角色取决于不同地类的空间布局.此外,地形因素对非点源污染具有一定影响,但地类对非点源污染的影响要大于地形对非点源污染的影响.

南方红壤区崩岗侵蚀及其防治研究进展

崩岗侵蚀威胁区域生态安全,是当前土壤侵蚀研究领域所关注的热点和难点。文章首先简要回顾了崩岗侵蚀的研究历程,介绍了崩岗的组成要素。随后重点从崩岗侵蚀类型、崩岗空间分布特征、崩岗发育阶段及形态特征、崩岗侵蚀驱动因素、崩岗侵蚀防治措施等方面总结了崩岗侵蚀及防治的研究现状与进展,探讨了当前崩岗研究的薄弱之处。并在此基础上,提出了崩岗水力重力侵蚀的耦合机理、崩岗发育与区域地貌发育的关系、崩岗产生及发育指标的建立、崩岗防治机理及其评价标准的建立等有待深入研究的问题。

植被调控红壤坡面土壤侵蚀机理

采用人工模拟降雨方法,研究坡度10°,15°和雨强60,120,180mm/h条件下,盖度为0,33%,67%和88%的香附子对南方红壤坡面的减沙效应及其水动力学机理。研究结果表明:香附子在红壤坡面具有良好的减沙作用,盖度为33%的香附子平均能够减少72%的土壤侵蚀;随着植被盖度的增加,土壤侵蚀量减少,减沙率增大。雨强越大,红壤坡面的植被减沙率越大。相同盖度植被的减沙率在15°坡面较在10°坡面小。香附子能够降低坡面流的流速和弗劳德数,增大达西—韦斯巴赫阻力系数。植被盖度越大,流速越小,弗劳德数越小,达西—韦斯巴赫阻力系数越大,盖度为88%的坡面的达西—韦斯巴赫阻力系数约是裸坡的7倍。坡面流流速可以通过水流能坡的0.5次幂、单宽流量0.33次幂的乘积来拟合,拟合方程的系数能够反映植被对坡面粗糙度的影响。坡面的达西—韦斯巴赫阻力系数随着植被盖度呈指数函数显著增加。植被盖度越大,土壤的抗冲性越强,植被盖度为88%的坡面的土壤临界剪切力约是裸坡的2.5倍。

崩岗崩积体坡面糙度及其与侵蚀方式的耦合影响研究

崩岗崩积体是崩岗的主要沙源地。基于人工模拟降雨试验及三维激光扫描技术,研究崩岗崩积体坡面侵蚀过程。研究表明:利用三维激光扫描的点云数据能定量分析降雨前后坡面水蚀特征。全坡面及各坡位均为片蚀总量大于细沟侵蚀总量,但各坡位的侵蚀强度有所差异,其细沟侵蚀强度由大到小表现为下坡、中坡、上坡,片蚀强度由大到小表现为上坡、中坡、下坡。坡面空间糙度由大到小大致呈现下坡位、中坡位、上坡位,坡面侵蚀方式可影响坡面糙度值及变化趋势,而坡面糙度亦能影响各侵蚀方式的侵蚀强度。整个降雨时段内全坡面侵蚀量最大、产沙量次之,沉积量最小,受坡面糙度变化影响,全坡面侵蚀、产沙量均呈现递减趋势。而上坡位的侵蚀、产沙量无明显变化,中、下坡位的侵蚀、产沙量呈对数减小趋势。此外,除上、下坡位沉积量间存在显著差异外,各坡位间侵蚀量、产沙量均无显著差异。

不同雨强及坡度对华南红壤侵蚀过程的影响

[目的]研究不同雨强及坡度对华南红壤侵蚀过程的影响,为认识红壤侵蚀过程和水土流失防治提供科学依据。[方法]通过人工模拟降雨试验,研究了不同降雨强度、不同坡度对华南红壤坡面降雨产流过程和侵蚀产沙过程的影响。[结果](1)相同坡度条件下,坡面径流量、侵蚀产沙量均随着雨强的增大而线性增大;相同雨强下,径流量随坡度的增加而减小,而产沙量随着坡度的变化比较复杂;(2)雨强和坡度共同影响着坡面产沙过程,当雨强小于等于180mm/h时,产沙量随坡度的增加而增大,在240mm/h出时呈现先增加后减小的趋势,在15°附近出现临界坡度。在降雨初期,径流率表现为波动增加过程,15min后趋于平稳,一直持续到降雨结束,其中雨强为240,180mm/h时波动较为剧烈,而产沙率呈现急剧而短暂的上升后迅速下降,在大雨强、陡斜坡条件下此现象尤为明显;(3)坡面径流平均流速与单宽流量、坡度比存在显著的幂函数关系,流速与径流量、侵蚀产沙量有着类似的变化规律。[结论]红壤侵蚀过程中雨强为主要影响因素,坡面流速可作为表征红壤坡面侵蚀特征的重要因子。

华南典型侵蚀区土壤有机碳流失机制模拟研究

土壤侵蚀条件下的碳流失问题是目前全球碳循环研究中的新点,也是土壤侵蚀基础性研究中的弱点.目前对于土壤侵蚀的研究多侧重于侵蚀造成养分流失及土地退化方面,关于土壤侵蚀对碳循环的影响研究较少.针对华南红壤侵蚀区的碳流失问题,采用室内人工模拟降雨的方法,探讨了华南典型侵蚀区两种土壤类型（林地、弃耕荒地）的有机碳流失过程,主要取得以下一些成果,（1）土壤有机碳的流失主要以侵蚀泥沙为载体,两种土壤（林地、弃耕荒地）坡面的泥沙有机碳含量均表现出随降雨历时逐渐减小的趋势,但雨强和坡度对侵蚀泥沙中有机碳含量的影响没有明显规律;林地土壤坡面的侵蚀泥沙中有机碳含量明显高于弃耕荒地土壤坡面的侵蚀泥沙中有机碳含量.（2）林地土壤的泥沙有机碳富集比大于弃耕荒地的泥沙有机碳富集比,林地土壤有机碳富集比变化范围为0.99-1.65,而弃耕荒地土壤有机碳富集比变化范围为0.86-1.07;林地土壤的有机碳流失率大于弃耕荒地的有机碳流失率.林地土壤的有机碳流失率变化范围为1.6%-18.9%,弃耕荒地土壤的为2.2%-10.4%.土壤有机碳流失率随降雨雨强的增加而增大,坡度对土壤有机碳流失率的影响不显著.（3）土壤有机碳流失强度与侵蚀强度呈明显的线性正相关关系,试验条件下（不同地类土壤、雨强、坡度）土壤有机碳流失强度与侵蚀强度间的函数关系可表达为：y（SOC）=5.104x（Erosion）＋0.036（r2=0.984）.

华南红壤坡面侵蚀水动力学机制试验研究

华南红壤区是我国发生潜在水土流失危害的重点区域之一,红壤坡地的水土流失现象较为严重。华南红壤地区气候温暖,雨量丰沛,降雨特点通常表现为强度大、历时长,暴雨或大暴雨事件频发,因此暴雨驱动因子影响作用更为显著,研究探讨华南红壤坡面侵蚀过程及动力特征有着重要的现实意义。通过室内35场不同雨强(30、60、90、120、180、210、270 mm·h-1)、不同坡度(5°、10°、15°、20°、25°)的人工模拟降雨试验,研究了华南红壤侵蚀的水动力学机制。主要取得以下研究结果:(1)红壤坡面侵蚀水流的流态大部分均处于"层流—缓流区",除平均流速随着模拟雨强的增加而增加外,其他水动力参数(坡面侵蚀水流的阻力、曼宁糙率、径流剪切力、以及水流功)均会受到雨强和坡度改变的影响,但是不呈现特定的函数关系,规律不明显;(2)从水动力学角度解析了红壤坡面水蚀过程,得出了相对水深和曼宁糙率系数两种水动力因子共同组成的复合水动力特征参数,可作为表征不同雨强及坡度下的坡面水蚀侵蚀产沙的特征水动力参数指标。

土壤表面特性与坡度对产流产沙的影响

通过不同坡度下,前期有、无发育土壤结皮及前期打破土壤结皮的对比试验,分析了土壤表面特性与坡度对产流产沙的影响。结果发现,土壤结皮与坡度对产流均有影响,土壤结皮与坡度均通过降低入渗而增加产流;随着坡度的增加土壤结皮的贡献率降低,坡度的贡献率增加;不同坡度下,随着降雨历时的增加,土壤结皮的影响在降低。产生土壤结皮后,侵蚀力的增大远远大于抗蚀力的增大,导致产沙量增大。打破土壤结皮下产流量与产沙量仍旧很高,说明仅在表层扰动并不能彻底消除土壤结皮的影响。