黄土坡面土壤溶质随径流迁移有效混合深度模型特征分析

本文依据饱和土壤条件下有效混合深度概念,建立了适合黄土坡面的土壤溶质向地表径流传递的有效混合深度模型。完全混合深度模型结构简单,参数便于获取。而不完全混合深度模型形式上相对复杂,参数获取具有一定难度,为此给出了不完全混合模型的简化形式。利用试验资料分析了完全混合深度模型和不完全混合深度模型与实测径流溶质浓度匹配程度,结果显示不完全混合模型能更好配合径流溶质浓度变化过程,同时计算的累计径流溶质质量准确性也高于完全混合深度模型。

径流冲刷条件下坡地养分随地表径流迁移数学模型

径流冲刷是土壤养分随地表径流流失的重要影响因素之一。为了模拟径流冲刷作用对土壤养分流失的影响,依据饱和土壤条件下有效混合深度概念,建立了径流冲刷条件下坡面土壤养分向地表径流传递的有效混合深度模型。利用试验数据对模型径流养分质量浓度变化过程的效果进行了检验,结果显示不完全混合模型在模拟径流养分质量浓度随放水时间的变化方面效果较好,决定系数均在0.9以上。通过不完全混合模型计算径流养分累计流失量,与实测数据差异很小,当养分为硝态氮时,计算值与实测值之间的相对误差分别为6.6%(柠条)和5.9%(大豆),当养分为水溶性磷时,相对误差分别为1.1%(柠条)和2.3%(大豆),说明模型的模拟精度较高。在选择模型时,应根据计算精度和参数获取方便性等情况综合确定。

不同放牧制度对呼伦贝尔草原径流中磷流失模拟研究

为了探究不同放牧制度对干旱半干旱地区草原土壤磷元素流失的影响,以呼伦贝尔砂质草原为研究对象,通过设置不同降雨强度,选择自由放牧、轮牧、休牧草场进行人工模拟降雨试验,利用混合深度模型模拟磷流失过程。结果表明:在4种雨强下,自由放牧草场总磷流失量最大,是休牧草场的1.31~1.50倍,是轮牧草场的1.59~1.74倍。颗粒态磷为草场土壤磷素的主要流失形式,其含量为溶解态磷的2.2~3.7倍。混合深度模型模拟结果显示,不完全混合模型的优于完全混合模型,并且在雨强较高情况下的模拟效果较好。在雨强小于1.5mm/min降雨事件中,放牧制度对磷元素流失影响显著(p<0.05),轮牧草场磷流失最少。因此,适当的将呼伦贝尔草原自由放牧草场向休牧和轮牧草场转变,将有利于减少草场磷元素流失及草原生态可持续发展。

紫色土坡耕地硝态氮的迁移流失规律及其数值模拟

为探究紫色土坡耕地硝态氮迁移流失过程,通过室内模拟试验,并结合数学模型,研究在不同雨强(0.4,1.0,1.8 mm/min)和坡度(5?,15?,20?)下硝态氮分别随地表径流和壤中流迁移而流失的特征。结果表明:随地表径流和壤中流迁移的硝态氮流失浓度随时间分别呈现指数下降和线性上升趋势;随壤中流流失的浓度是地表径流携带的19~72倍,在小雨强下壤中流携带流失负荷大于随地表径流流失负荷,但随雨强增大,硝态氮流失负荷通过地表径流流失的比例由17.3%增大至66.0%,大雨强下硝态氮主要通过地表径流流失;与实测数据比较分析,有效混合深度模型在随地表径流流失的硝态氮模拟中精度评价指标Nash-Suttcliffe系数ENS和决定系数R2达到0.590和0.826 7,而对流弥散方程在壤中流携带硝氮流失的过程模拟中ENS和R2达到0.792和0.842 6,取得较好的模拟结果。该研究为紫色土坡耕地硝态氮迁移流失机理研究提供依据和参考。

前期含水量对坡面降雨产流和土壤化学物质流失影响研究

在防止土壤侵蚀条件下,利用室内人工降雨实验,研究了土壤初始含水率对坡面降雨入渗、产流、溶质迁移规律的影响。结果表明:初始含水率越高,产流越快,达到稳定入渗率的时间也越短。在初始含水率不同时次降雨过程中养分的流失量与初始含水量具有较强的相关性。磷浓度的变化范围主要在5cm以内,随着含水量的增加有效磷向土壤中迁移的总量增加。随着含水量的增加土壤钾离子向土壤中迁移的总量减小。在相同条件下,EDI值大小顺序是:磷<钾<溴。