Characteristics of run off and sediment generation of forest vegetationon a hill slope by use of artificial rainfall apparatus

We studied the impact of forest vegetation on soil erosion, surface runoff, and sediment generation by using field simulated rainfall apparatus. We measured runoff and sediment generation of five 4.5 × 2.1 m runoff plots （a bare soil as a control; two Pinus tabulaeformis forest plots and two Platycladus orientalis forest with row spacing of 1 m × 1 m and 1.5 m× 1.5 m, respectively） in Beijing Jiu Feng National Forest Park under three rainfall intensities （0.42, 0.83, 1.26 mm per minute）. Forest vegetation significantly reduced soil erosion and sediment yield. Mean total runoff volume in the four tree stand plots was 93% of that in the control plot, demonstrating the limited effectiveness of forest vegeta- tion in runoff control. With increasing rainfall intensity, runoff reduction in forest plots declined from 28.32% to 2.1%. Similar trends in runoff coefficient and the relationship between runoffvolume and rainfall duration was observed. Mean total sediment yield and mean sediment yield reduction rate under different treatments was 55.05% and 43.17% of those in the bare soil control plot, respectively. Rainfall intensity played an important role in runoff and sediment generation processes, and had a greater impact on runoff than on soil erosion and sediment generation. When considering several factors in runoff and sediment transport processes, the P. tabulaeform plot with row spacing at 1 × 1 m had a greater effect on soil and water conservation than did other forested plots.

不同植被类型的坡面径流侵蚀产沙试验研究

利用野外模拟降雨试验,研究不同植被类型的侵蚀产沙、径流、地表糙度和入渗规律以及相关关系。结果表明,植被对水沙调控作用大小依次为:植物根系,整个坡面植被,坡面下部植被和坡面上部植被。林草地具有蓄水减沙的水土保持措施功效,该机制通过植物根系对水沙的调控作用实现;草地具有直接拦沙的水土保持功效,该机制通过地表植被对水沙的调控作用体现。累计产沙量随累计径流量呈幂函数递增趋势,具有很好的相关性;坡面径流产沙过程分为发育期、活跃期和稳定期3个阶段。植被覆盖度越大,地表糙度变化越小。

纳米碳对不同植被覆盖下黄土坡地降雨侵蚀的抑制效果

纳米碳对黄土高原地区土壤水分运动具有显著影响。该文基于野外人工模拟降雨试验,研究了不同植被覆盖(空地、柠条、苜蓿、黄豆和玉米)条件下,在黄土坡面上中下位置条施不同质量分数纳米碳(0、0.1%、0.5%、0.7%和1.0%)对坡地产流产沙过程的影响。该文试验设计1.0 m×1.0 m降雨小区,前期在小区坡面种植植被以及埋入不同质量分数纳米碳,其中未做植被覆盖处理和未施加纳米碳的小区作为对照,共25个试验小区。采用针孔式人工模拟降雨器进行模拟降雨,雨强为60 mm/h,降雨历时40 min。降雨过程中定时收集径流及泥沙,用以研究在不同植被覆盖条件下纳米碳对黄土区坡地径流与泥沙的调控机理影响。研究结果显示,在土壤中施入纳米碳,对坡面初始产流时间的影响显著。随着施入纳米碳质量分数的增加,不同植被覆盖的初始产流时间总体随之增加,在4种植被覆盖中,苜蓿延缓产流时间效果最明显,较之空白对照最大增加了287.1%。纳米碳的施入,使各植被覆盖中坡面径流量明显降低,施入不同质量分数纳米碳,各植被覆盖中减流效果最显著的仍为苜蓿,径流量较之对照减少了66.47%,而空地、柠条、黄豆、玉米这4种处理减流幅度均在31.5%~33.6%之间。同时,纳米碳对于坡面径流减沙效果亦非常显著。施入纳米碳后,各植被减沙效果排序依次是:苜蓿>柠条>玉米>黄豆。通过纳米碳对产流产沙量的影响进行相关性分析,得出纳米碳对试验结果具有显著的影响;在水土流失调控效果评价值影响分析中,纳米碳对水土流失调控效果较合适的质量分数为0.5%。综上,在黄土区土壤中施加纳米碳并提高施入纳米碳的比例,对于该地区水土流失的治理具有积极作用。

大青山不同植被下的地表径流和土壤侵蚀

该文以内蒙古大青山6种植被为对象,在不考虑林冠层作用的条件下,于2006—2007年用人工降雨方法,以地表径流和土壤侵蚀为指标,研究不同植被条件下地表的产流产沙状况,并就降雨因子、坡度、凋落物、地被物、土壤等因子与产流产沙的相关性进行探讨,以期为大青山生态环境建设和植被恢复与保护提供依据。结果表明:①4种林地间凋落物特性和土壤物理特性差别较大,白桦山杨林的减流减沙功能最好,落叶松林次之,油松林最差;②6种植被的水土保持功能不同,差别较大,产沙量大小依次为油松林>未封育荒草坡地>落叶松林>虎榛子林>已封育荒草坡地>白桦山杨林,油松林的产沙量是白桦山杨林的21.8倍;③坡度、降雨强度和降雨量对产流产沙影响较大,随坡度、降雨强度和降雨量的增大而增加;④降雨季节不同,产流量也不同,主要取决于活地被物层干燥度和凋落物层自然含水率;⑤对于荒草坡地,产流量与坡度和降雨量相关性较大,产沙量与径流量和降雨量相关性较大;对于森林植被,产流量与凋落物厚度和降雨量相关性较大,产沙量与径流量和凋落物厚度相关性较大。

江苏省黄河故道沙土区植被措施因子试验分析

植被是江苏省黄河故道沙土区主要的水土保持措施,为定量评价不同植被措施所发挥的作用,通过自然降雨径流小区产流产沙观测试验,利用国内水力侵蚀抽样调查中植被措施因子计算方法,对沙土区几种常见的植被措施因子的取值和影响因素进行了研究。结果表明:(1)试验小区的年产流产沙量表现为:裸地>撂荒地>林草地>灌草地>混种草地>人工草皮,植被对产沙的影响更大,纯草本措施更具直接拦沙作用;(2)降雨侵蚀力和地表覆盖程度是影响植被措施因子的主要因素,降雨侵蚀力集中的月份其植被措施因子值占到了年值的64.52%~70.83%,随植被覆盖增加,降雨的影响明显减弱,植被的保土作用逐渐增强;(3)撂荒地、混种草、人工草皮、林草地和灌草地的植被措施因子年值(B)为0.499,0.184,0.048,0.266,0.224,说明后4种植被措施拥有良好的土壤保护能力,其抑制土壤侵蚀的效益指标均在70%以上,其中人工草皮达90%以上。

尖山河流域不同植被类型坡面产流产沙量研究

对云南省玉溪市小尖山流域径流小区进行定位观测试验,对珠江石灰岩溶地区的不同植被类型坡面产流产沙量进行分析,结果表明:①该小流域降雨量年内分配不均,雨季(6-9月)占全年降雨量的83.2%,当降雨量大于5 mm或10 min雨强大于9 mm/h时都会使该流域坡耕地发生产流.②灌草丛和次生林比坡耕地减少产流54.29%和92.06%,比人工林减少产流52.78%和87.13%.4个径流小区的产流大小顺序为:坡耕地>人工林>退耕地-灌草丛>次生林.③土壤侵蚀量随着径流量的增加而增加,灌草丛和天然次生林分别比坡耕地减少土壤侵蚀量95.96%和99.02%,比人工林减少土壤侵蚀量64.60%和91.40%,其大小顺序与产流量一致.坡耕地、人工林、灌草丛的侵蚀量主要是由几次单次侵蚀贡献的,而次生林则是平均贡献.因此次生林防止水土流失的效果最好,在建立人工林时,应该考虑合适的复层结构,乔灌结合才能达到水土保持的最佳效果.

植被对含碎石土壤坡面降雨入渗和径流侵蚀的影响

[目的]研究植被对含碎石土壤坡面入渗和径流侵蚀的影响,为合理配置三峡地区含碎石土壤坡面植被提供科学依据。[方法]在建立的径流小区内铺设含碎石土壤,并配置不同种类、不同覆盖度的植被,进行人工降雨试验。[结果]各类小区径流量排序为:裸坡>灌木坡面>草本坡面>草灌混合坡面,入渗量与径流量排序相反,有植被覆盖坡面的壤中流大于裸坡;入渗率服从对数函数规律,产流强度呈幂函数变化;草地对水沙的调控机制更多的是直接拦沙;累计径流量和累计侵蚀量的关系均满足幂函数形式。[结论]植被措施可有效地减少含碎石土壤坡面的水土流失,不同的植被措施减少的效益不同。

矿区不同造林地土壤侵蚀状况分析

在昆阳磷矿矿区采取了不同的植被恢复措施,并对不同恢复时期的土壤侵蚀状况进行了观测,结果表明:土壤侵蚀现象随植被恢复年限的增加而降低;相同植被类型的样地内土壤侵蚀随降雨强度的增加而加剧;降雨和土壤侵蚀呈现出3各阶段的规律;植树造林有良好的保土保水作用。

降雨类型与坡度对棕壤垄沟系统产流产沙的影响

为深入理解棕壤垄作坡耕地的土壤侵蚀机理,利用1.60 m×0.53 m的试验土槽,设计2个降雨类型,即增强型(70~70~100~100 mm/h)和减弱型(100~100~70~70 mm/h),以及2个坡度(9°和18°)的人工模拟降雨试验。每个雨型分2个阶段(阶段I、阶段II),每个阶段进行相同雨强的2个场次降雨,每个场次降雨历时20 min。结果表明:(1)雨强对径流量呈显著影响(P<0.05),100 mm/h雨强下的径流量>70 mm/h时的径流量。在减弱型雨型下,坡度对径流量影响显著(P<0.05),而增强型雨型下在不同阶段坡度对径流量的影响不同。(2)雨强对产沙量的影响显著(P<0.05),在阶段Ⅰ降雨中,100 mm/h雨强下9°和18°坡面的平均每分钟产沙量分别为70 mm/h雨强下的23.98,9.07倍。在70 mm/h雨强下,坡度对产沙量的影响显著(P<0.05),而100 mm/h雨强下不同阶段坡度对径流量的影响具有差异性。(3)100 mm/h雨强在不同雨型中出现的时序对产沙量影响不显著(P>0.05);在70 mm/h雨强下,产沙量整体较小,基本在15 g/min以下。同一雨强在不同雨型中的时序对径流量均存在显著影响(P<0.05)。(4)总径流量从大到小依次为:9°减弱型>18°减弱型>9°增强型>18°增强型;总产沙量从大到小依次为:18°增强型>18°减弱型>9°减弱型>9°增强型。不同雨型下,雨强发生改变后,累计径流量和累计产沙量增加速率和雨强的改变具有一致性。

定西黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀规律研究

通过在高泉沟小流域建立的水土流失监测网络，系统研究了小流域自然因素和人为因素与土壤侵蚀的关系，小流域水土流失时空变化规律及小流域水流泥沙概念性耦合模型，揭示了定西黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀规律，并建立了坡面土壤侵蚀数学模型。人为因素减水减沙的贡献率分别为７９．１１％和８５．６９％，由降雨减少引起的减水减沙的贡献率分别为２０．８９％和１４．３％；并应用水流泥沙概念性耦合模型，对“两期”治理效果进行了分析评价，探索了模型法评估水土保持减水减沙总效果的途径。

不同植被类型对降雨径流和泥沙的影响

植被对控制水土流失、调节气候、减缓径流、削减洪峰有特别重要的作用。本文通过对乔木型、乔灌混交型、灌木型不同植被降水径流及泥沙观测,分析了不同植被类型对降水径流及泥沙的影响,为水土流失治理采用生物措施提供科学依据。

长汀县水土保持措施下径流小区的产流产沙及其对降水量和植被覆盖度的响应

以南方红壤侵蚀区5个不同水土保持措施径流小区和1个对照小区作为研究对象,分析不同水土保持措施下的产流产沙及其对降水量和植被覆盖度的响应。结果表明:2007~2017年,全坡面种草、低效马尾松施肥、人工补植马尾松、封禁、乔灌草混交5种水土保持措施径流小区的年均产流量分别比对照小区少0.94m^3、0.90m^3、1.05m^3、1.01m^3和1.21m^3,减流率分别为67.28%、64.74%、75.27%、72.62%和86.73%;年均产沙量分别比对照小区减少834.65kg、743.71kg、710.78kg、742.49kg和859.22kg,减沙率分别为89.26%、79.54%、76.01%、79.41%和91.89%;所有径流小区平均径流量和平均产沙量均与降雨量呈极显著正相关,与植被覆盖度分别呈极显著和显著负相关,表明降雨量是形成产流产沙的重要因素,而植被能够阻控水土流失;不同径流小区产流产沙与降雨量和植被覆盖度的关系存在较大差异,表明这些关系较为复杂,受到多种因素影响。

黄土高原草地不同坡位配置对土壤侵蚀的影响研究

黄土高原土壤侵蚀是制约黄河流域生态保护与高质量发展的重要环境因素,植被恢复的格局和配置方式对黄土高原土壤侵蚀控制具有重要作用,然而关于不同坡位配置植被对减流减沙的相对贡献研究较少。本文通过野外控制实验,分析了坡上、坡中、坡下不同部位草地群落的侵蚀特征。结果表明,降雨量和降雨强度是控制产流量和产沙量的主要因子,降雨历时与侵蚀变量无显著线性关系。各处理小区对比分析发现,裸地小区产流量、产沙量和泥沙浓度最高,草地全覆盖小区减流、减沙贡献率最高,分别为84.3%和91.5%;各坡位植被单一效应比较,坡下部的减流和减沙相对贡献率最高,分别为52.1%和13.6%,坡中部的相对贡献率最低,分别为5.5%和7.9%,然而,各坡位植被共存时的交互作用的减沙贡献率远高于坡下部,达到70.5%。因此,坡下部植被是减少径流的主要因子,而多部位植被共存的交互效应是导致泥沙量降低的主要因素,坡下部或者出水口位置的植被缺失将严重削弱土壤保持服务。