不同土地利用方式水土及養(yǎng)分流失響應(yīng)機(jī)制研究
——以鸚鵡溝小流域?yàn)槔?/h1>
2014-09-21 08:53:46郭效丁劉曉君黃萍萍成玉婷靳宇蓉
水土保持研究 2014年5期
郭效丁, 劉曉君, 黃萍萍, 成玉婷, 靳宇蓉
(1.武警后勤學(xué)院, 天津 300309; 2.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100; 3.西安理工大學(xué) 西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西安 710048)
不同土地利用方式水土及養(yǎng)分流失響應(yīng)機(jī)制研究
——以鸚鵡溝小流域?yàn)槔?/p>
郭效丁1, 劉曉君2, 黃萍萍3, 成玉婷3, 靳宇蓉3
(1.武警后勤學(xué)院, 天津 300309; 2.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100; 3.西安理工大學(xué) 西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西安 710048)
以商南縣鸚鵡溝小流域?yàn)檠芯繉?duì)象，為分析天然降雨條件下坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙及養(yǎng)分流失的變化規(guī)律，根據(jù)當(dāng)?shù)夭煌姆N植作物，在野外建立標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明：坡度對(duì)徑流影響不大，但不同坡度下產(chǎn)沙差異顯著。草地小區(qū)的徑流及產(chǎn)沙均低于其他耕地小區(qū)，表明了草地調(diào)節(jié)地面徑流以及對(duì)于土壤的保持作用。隨著徑流的增加，各小區(qū)產(chǎn)沙量均變大，對(duì)于花生、辣椒和草地小區(qū)，坡度變大時(shí)含沙量也急劇增加，玉米緩坡小區(qū)徑流含沙量較大，但其產(chǎn)沙總量仍小于陡坡小區(qū)。雨型和坡度對(duì)小區(qū)氮磷養(yǎng)分影響不同，其中短時(shí)陣型暴雨下全磷、速效磷和氨態(tài)氮易流失，坡度對(duì)全氮流失的影響較大；除草地外，陡坡小區(qū)硝態(tài)氮流失濃度普遍較低，而草地小區(qū)更利于氨態(tài)氮的保持。
土地利用方式; 天然降雨; 徑流; 養(yǎng)分流失
水土資源是人類賴以生存和生產(chǎn)的寶貴資源，而控制水土流失是保護(hù)水土的主要手段[1-2]。土壤侵蝕的直接后果是降低了土壤中有機(jī)質(zhì)和各種營(yíng)養(yǎng)元素的含量[3]，破壞了土體結(jié)構(gòu)，且土壤的流失養(yǎng)分污染下游河流、水庫(kù)，惡化了生態(tài)環(huán)境，造成一系列環(huán)境問(wèn)題。與此同時(shí)，坡耕地的水土流失狀況也受到越來(lái)越多的關(guān)注[4-11]。20世紀(jì)70年代水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日益突出時(shí)，科研人員發(fā)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)源污染的治理并不能有效地改善水質(zhì)，土壤養(yǎng)分的流失也是造成水體污染的重要原因[12]。
丹漢江流域是我國(guó)南水北調(diào)的重要水源區(qū)，其水質(zhì)的好壞，直接關(guān)系到國(guó)家南水北調(diào)工程的成敗，更與受水地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民群眾生活密切相關(guān)。目前，其水質(zhì)總體良好，能滿足調(diào)水要求，但水土流失現(xiàn)狀堪憂。一些支流存在著嚴(yán)重的水污染現(xiàn)象，漢中市漢江河段出現(xiàn)Ⅴ類水，商州市丹江河段出現(xiàn)超Ⅴ類。水污染加劇了陜西水資源的短缺矛盾，同時(shí)對(duì)陜西的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民群眾的身體健康造成嚴(yán)重危害。一些研究表明[13-16]，由水土流失攜帶的泥沙、氮磷、有機(jī)質(zhì)等污染物是河流水質(zhì)惡化的主要原因，水土流失產(chǎn)生的非點(diǎn)源污染是影響研究區(qū)水質(zhì)的主要污染源。因此，為了保護(hù)丹漢江水源區(qū)的水環(huán)境，最終實(shí)現(xiàn)丹江口水庫(kù)長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)到南水北調(diào)中線工程水源地水質(zhì)要求，確保一江清水送北京以及下游安全，必須要控制丹漢江水源區(qū)的非點(diǎn)源污染。本文以丹漢江水源區(qū)鸚鵡溝小流域野外徑流小區(qū)觀測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)不同土地利用方式下的水土流失進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析坡度與土地利用方式對(duì)土壤侵蝕與養(yǎng)分流失的影響，旨在為防治丹漢江水源區(qū)水土流失與非點(diǎn)源污染提供科學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
商南縣鸚鵡溝小流域水土流失非點(diǎn)源污染監(jiān)測(cè)徑流場(chǎng)位于陜西省商南縣城東南2 km處的城關(guān)鎮(zhèn)五里鋪村，是商南縣二期“長(zhǎng)治”工程?hào)|北山流域的一條支溝，地處流域下游，土地總面積2.04 km2。流域大部分面積為低山丘陵地貌，河谷開闊，最高海拔824 m，最低海拔464 m。該流域處于北亞熱帶和暖溫帶過(guò)渡區(qū)，具有氣候溫和、日照充足、雨量充沛、四季分明的特點(diǎn)。降水年內(nèi)分配不均，主要集中在7—9月，占年降水量的50%左右，且多以暴雨形式出現(xiàn)，年徑流深261.3 mm，徑流總量為5.34×105m3。流域內(nèi)以黃棕壤、風(fēng)化沙壤土為主，有機(jī)質(zhì)、微量元素較為缺乏。人口密度350人/km2。土地利用結(jié)構(gòu)不合理，土地利用率低。流域內(nèi)水土流失面積為130.53 hm2，占總面積的63.8%。流失面積主要分布在坡耕地、荒山、荒坡和河灘地上。自2000年鸚鵡溝小流域被列為商南縣二期“長(zhǎng)治”重點(diǎn)治理小流域以來(lái)，采取了坡面治理措施和溝道治理措施相結(jié)合的治理方針。其中坡面治理以林草措施為主，配以適量的工程措施，采取的主要措施為在退耕的坡耕地和荒山、荒坡山共規(guī)劃實(shí)施了水保林49.87 hm2，經(jīng)濟(jì)林46.27 hm2，種草10.80 hm2。工程措施為采用鋼混凝土構(gòu)件筑坎造田8.93 hm2。溝道治理措施主要為在溝道內(nèi)布置了3.8 km的路堤結(jié)合工程，2.3 km的防洪排澇工程，改造溝臺(tái)地23.27 hm2。
1.2 研究方法
根據(jù)地形特征，建立8個(gè)徑流監(jiān)測(cè)小區(qū)，小區(qū)均寬2 m，詳細(xì)資料見表1。修建徑流小區(qū)均為水泥砂漿抹面，挖深60 cm，埋深40 cm，出露20 cm，周邊用單磚漿砌，以防止小區(qū)徑流流出及區(qū)外徑流流入。陡坡選取15°～20°小區(qū)，緩坡選取5°～10°小區(qū)。
表1 商南監(jiān)測(cè)小區(qū)資料
試驗(yàn)于2010年4月開始，設(shè)置不同的種植作物，分別為花生(Arachishypogaea)、辣椒(Capsicumannuum)、玉米(Zeamays)及草地，均按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的種植習(xí)慣進(jìn)行整地、施肥、除草等各項(xiàng)農(nóng)耕措施。對(duì)降雨后的小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙進(jìn)行樣品采集，樣品送入室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)分析，監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括：泥沙含量、全氮、全磷、硝態(tài)氮、氨態(tài)氮和速效磷。HOBO氣象站收集同步氣象數(shù)據(jù)。水樣中各項(xiàng)指標(biāo)均由HACH儀器分析得到。
2 結(jié)果與分析
2.1 降雨特征分析
選擇2010年7月份的5場(chǎng)典型降雨及產(chǎn)流、產(chǎn)沙進(jìn)行分析，5場(chǎng)典型降雨基本情況見表2。
表2 研究區(qū)各次降雨特征
由表2知，7月1日的次降雨雖降雨量較小，但降雨強(qiáng)度達(dá)到31.60 mm/h，因此屬于短時(shí)陣型暴雨，與之降雨量較為接近的7月9號(hào)、7月26號(hào)，降雨強(qiáng)度僅為1.93和4.65 mm/h。另外7月19號(hào)降雨量最大，但平均雨強(qiáng)僅3.6 mm/h，因此其雨型為小雨，并且歷時(shí)達(dá)28.75 h，是所監(jiān)測(cè)的降雨中歷時(shí)最長(zhǎng)的。7月份典型降雨過(guò)程見圖1。
圖1 商南縣鸚鵡溝小流域7月典型降雨過(guò)程線
2.2小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙特征
徑流是導(dǎo)致泥沙流失和養(yǎng)分流失的原動(dòng)力，而次降雨產(chǎn)生的徑流量和產(chǎn)沙量可以表征不同土地利用方式的水土保持特征[17-18]，降雨過(guò)程中，隨著地表侵蝕的發(fā)生，土壤養(yǎng)分即會(huì)隨泥沙及地表徑流流失。
選取2010年7月所監(jiān)測(cè)到的5場(chǎng)典型降雨說(shuō)明鸚鵡溝小流域不同小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙情況。由表3可知，小區(qū)的徑流量及泥沙基本隨著雨強(qiáng)的增加而增加，但由于7月1號(hào)的降雨為短時(shí)陣型暴雨，其產(chǎn)沙濃度小于26號(hào)。并且根據(jù)觀測(cè)，7月24—25日均有降雨，使得所監(jiān)測(cè)的小區(qū)前期含水量較大，土壤可蝕性增大。
對(duì)陡、緩坡坡泥沙及徑流分別進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，結(jié)果顯示陡坡泥沙均值明顯高于緩坡泥沙，且差異較顯著。與泥沙數(shù)據(jù)相反，陡緩坡所產(chǎn)生的徑流整體差異不大，說(shuō)明坡度對(duì)徑流影響不大。另外，比較不同土地利用方式可知，草地小區(qū)的徑流及產(chǎn)沙均低于其他作物，充分表征了調(diào)節(jié)地面徑流以及對(duì)于土壤的保持作用。陡坡小區(qū)中花生地產(chǎn)沙量最大，其次為辣椒小區(qū)和玉米小區(qū)；緩坡小區(qū)中辣椒小區(qū)產(chǎn)沙量最大，其次為花生小區(qū)和玉米小區(qū)。
表3 2010年7月份小區(qū)降雨及徑流與泥沙流失情況
注：徑流量及泥沙量均轉(zhuǎn)化為單位面積內(nèi)計(jì)算結(jié)果。
表4 研究小區(qū)陡緩坡泥沙與徑流回歸方程
注：y為小區(qū)次降雨產(chǎn)沙量，x為次降雨徑流量，單位與表3一致。
根據(jù)監(jiān)測(cè)的幾場(chǎng)典型降雨，得到不同土地利用類型兩種坡度下的泥沙徑流關(guān)系如表4所示?；貧w方程中x系數(shù)即代表徑流產(chǎn)沙量，因此由結(jié)果可知，各小區(qū)均隨著徑流的增加產(chǎn)沙量變大，但各小區(qū)增加速度不同。對(duì)于花生、辣椒和草地小區(qū)，當(dāng)坡度變大時(shí)，產(chǎn)沙量也急劇增加，這表現(xiàn)在陡坡的徑流泥沙回歸方程斜率較大。而玉米小區(qū)緩坡方程斜率反而大于陡坡，表明玉米緩坡小區(qū)徑流含沙量較大，但根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，其產(chǎn)沙總量仍小于陡坡小區(qū)。另外，草地小區(qū)產(chǎn)沙量基本低于其他小區(qū)，表明草地在水土保持中的作用更明顯。
2.3 不同土地利用類型/坡度徑流養(yǎng)分特征
在土壤系統(tǒng)的水分分配和土壤侵蝕過(guò)程中，土地利用類型和坡度因子有顯著的調(diào)節(jié)作用，因此生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分流失也會(huì)發(fā)生變化。不同的土地利用類型/坡度下，生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分流失包括徑流(含泥沙)、農(nóng)作物的吸收利用和氣體揮發(fā)[19]。本研究?jī)H考慮徑流，并選擇生物和環(huán)境的必要元素氮(N)、磷(P)作為研究對(duì)象。為此我們對(duì)兩場(chǎng)典型降雨(7月1日和7月19日降雨)進(jìn)行分析比較，結(jié)果見圖2。
圖2 鸚鵡溝小流域全磷流失情況
從圖2可知，7月1日降雨全磷流失濃度明顯高于7月19日，說(shuō)明短時(shí)陣型暴雨易于全磷的流失(圖2A)，歷時(shí)長(zhǎng)、雨強(qiáng)小的降雨對(duì)全磷流失作用相對(duì)較小，相對(duì)于雨量，雨強(qiáng)對(duì)全磷的流失影響更大。同時(shí)，暴雨下多數(shù)陡坡小區(qū)的全磷流失濃度高于緩坡小區(qū)，除了花生小區(qū)緩坡小區(qū)濃度(12.6 mg/L)稍高于陡坡小區(qū)(11.5 mg/L)，說(shuō)明暴雨下陡坡全磷流失濃度較高，緩坡全磷流失受影響相對(duì)較小；而對(duì)于7月19日的次降雨(圖2B)，緩坡的全磷流失濃度反而高于陡坡(除了玉米小區(qū)情況相反)，7月19日的陡緩坡全磷流失差異(均值為180.91%)高于7月1日的次降雨(76.97%)，說(shuō)明緩坡全磷流失濃度受小雨強(qiáng)降雨的影響高于陡坡受陣型強(qiáng)暴雨對(duì)全磷流失濃度的影響。另外，草地全磷流失濃度均高于其他小區(qū)，說(shuō)明草地對(duì)全磷流失貢獻(xiàn)較大。
圖3顯示了速效磷在不同土地利用類型/坡度下的流失情況。同全磷一樣，與7月19日長(zhǎng)時(shí)間、小雨強(qiáng)的次降雨相比，短時(shí)陣型暴雨更易于速效磷的流失(圖3A)，并且陡緩坡差異明顯。除草地小區(qū)外，短時(shí)陣型暴雨下陡坡更容易流失速效磷。19日次降雨歷時(shí)較長(zhǎng)，使得緩坡小區(qū)的速效磷有充分的時(shí)間溶于徑流，因此其濃度基本高于陡坡，辣椒和草地小區(qū)表現(xiàn)最明顯(圖3B)。此外，對(duì)于陣型降雨，陡坡花生小區(qū)速效磷流失濃度最高(4.38 mg/L)，其次為辣椒和玉米小區(qū)；對(duì)于長(zhǎng)時(shí)小雨，則為緩坡辣椒小區(qū)的速效磷流失濃度最高，其次為草地和花生小區(qū)。因此，單以速效磷為考慮指標(biāo)，研究區(qū)陡坡(10°～20°)宜種草，緩坡種植玉米。
圖3 鸚鵡溝小流域速效磷流失情況
與磷的流失不同，7月1日和19日兩種雨型對(duì)全氮流失濃度的影響差異較小(圖4)，但陡坡玉米小區(qū)除外(短時(shí)暴雨下陡坡玉米小區(qū)的全氮流失濃度明顯高于緩坡小區(qū))，表明全氮流失受雨型影響較小。不論哪種雨型，陡坡小區(qū)的全氮流失濃度基本都高于緩坡小區(qū)(僅19日次降雨下花生小區(qū)除外)，即坡度對(duì)全氮流失的影響較大，陡坡更易于其流失。因此，單以全氮為考慮指標(biāo)，鸚鵡溝小流域陡坡(10°～20°)宜種植玉米和花生，緩坡宜種植草地和玉米。
從硝態(tài)氮兩場(chǎng)降雨的流失對(duì)比圖可知(圖5)，短時(shí)暴雨易于陡坡小區(qū)硝態(tài)氮的流失，其中以玉米和花生小區(qū)流失濃度最高，辣椒次之，草地小區(qū)硝態(tài)氮流失濃度最小，而緩坡小區(qū)在短時(shí)暴雨下普遍流失濃度降低；7月19日的長(zhǎng)時(shí)小雨反而使得緩坡草地和辣椒小區(qū)的硝氮流失濃度較高，除草地外，陡坡小區(qū)硝氮流失濃度普遍較低。因此，單以硝態(tài)氮為考慮指標(biāo)，陡坡宜種草，緩坡宜種植玉米和花生。
總體來(lái)說(shuō)硝氮流失濃度明顯高于氨氮，但與硝氮一樣，短時(shí)陣型暴雨更易于氨氮的流失。圖5中下方兩圖表明坡度對(duì)于氨氮的流失濃度影響不大，但相對(duì)于其他土地利用類型，草地小區(qū)更利于氨氮養(yǎng)分的保持。
圖4 鸚鵡溝小流域全氮流失情況
圖5 鸚鵡溝小流域硝氮、氨氮流失情況
3 結(jié) 論
(1) 坡度對(duì)徑流影響不大，但陡緩坡產(chǎn)沙差異顯著。草地小區(qū)的徑流及產(chǎn)沙均低于其他作物，充分表征了草地?cái)r截雨滴調(diào)節(jié)地面徑流以及對(duì)于土壤的保持作用。各小區(qū)均隨著徑流的增加產(chǎn)沙量變大，坡度變大時(shí)含沙量也急劇增加。
(2) 短時(shí)陣型暴雨易于養(yǎng)分的流失，緩坡全磷流失濃度受小雨強(qiáng)降雨的影響高于陡坡受陣型強(qiáng)暴雨對(duì)全磷流失濃度的影響。另外，草地全磷流失濃度均高于其他小區(qū)，說(shuō)明草地對(duì)全磷流失貢獻(xiàn)較大。
(3) 雨型對(duì)全氮流失濃度的影響差異較小，但坡度對(duì)全氮流失的影響較大。短時(shí)暴雨易于陡坡小區(qū)硝態(tài)氮的流失，長(zhǎng)時(shí)小雨反而使得緩坡草地和辣椒小區(qū)的硝氮流失濃度較高，除草地外，陡坡小區(qū)硝氮流失濃度普遍較低。坡度對(duì)于氨氮的流失濃度影響不大。
[1] 王瑩.全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)公報(bào)[N].中國(guó)水利報(bào),2005:1-18.
[2] 王禮先.水土保持學(xué)[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,1995:19-30.
[3] Zhang Jianguo, Li Huixia, He Xiaorong,et al. Impoverishment of soil nutrients in gully erosion areas in Yuanmou basin[J]. Wuhan University Journal of Natural Sciences,2003,8(3B):1034-1040.
[4] Carpenter S R, Caraco N F, Correll D L, et al. Nonpoint pollution of surface waters with phosphorus and nitrogen[J]. Ecological Applications,1998,8(3):559-568.
[5] 廖曉勇,陳治諫,劉邵權(quán),等.三峽庫(kù)區(qū)紫色土坡耕地不同利用方式的水土流失特征[J].水土保持研究,2005,12(1):159-161.
[6] 趙愛(ài)軍,許克翠,彭業(yè)軒.紫色土坡耕地栽種植物籬笆防治水土流失的試驗(yàn)初報(bào)[J].中國(guó)水土保持,2004(11):23-25.
[7] 呂惠明,王恒俊,謝永生.不同土類坡耕地水土流失及其治理對(duì)策[J].水土保持通報(bào),1993,13(4):61-63.
[8] 查世煜,李秋洪.三峽庫(kù)區(qū)坡耕地的水土流失問(wèn)題與對(duì)策[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展,1998,15(2):30-33.
[9] 孫景華,楊玉閣,張本家,等.遼北低山丘陵區(qū)坡耕地水土流失規(guī)律研究[J].水土保持研究,1997,4(4):65-74.
[10] 水建國(guó),柴錫周,張如良.紅壤坡地不同生態(tài)模式水土流失規(guī)律的研究[J].水土保持學(xué)報(bào),2001,15(2):33-36.
[11] 向萬(wàn)勝,梁稱富,李位紅.三峽庫(kù)區(qū)花崗巖坡耕地不同種植方式下水土流失定位研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2001,12(1):47-50.
[12] Kuylenstierna J L, Bj?rklund G, Najlis P. Sustainable water future with global implications: everyone’s responsibility [J].Natural Resources Forum,1997,21(3):181-190.
[13] 楊勝天,程紅光,步青松,等.全國(guó)土壤侵蝕量估算及其在吸附態(tài)氮磷流失量匡算中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2006,26(3):366-374.
[14] 羅專溪,朱波,汪濤,等.紫色土坡地泥沙養(yǎng)分與泥沙流失的耦合特征[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2008,17(3):379-383.
[15] 劉瑞民,楊志峰,沈枕瑤,等.土地利用/覆蓋變化對(duì)長(zhǎng)江流域非點(diǎn)源污染的影響及其信息系統(tǒng)建設(shè)[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2006,16(3):372-377.
[16] 唐莉華.基于地貌特征的流域水—沙—污染物耦合模型及其應(yīng)用[D].北京:清華大學(xué),2008.
[17] 楊紅薇,張建強(qiáng),唐家良,等.紫色土坡地不同種植模式下水土和養(yǎng)分流失動(dòng)態(tài)特征[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2008,16(3):615-619.
[18] Kinnell P I A, Risse L M. USLE-M: Empirical modeling rainfall erosion through runoff and sediment concentration[J]. Soil Science Society of America Journal,1998,62(6):1667-1672.
[19] Osenberg C W, Sarnelle O, Cooper S D, et al. Resolving ecological questions through meta-analysis: goals, metrics, and models[J]. Ecology,1999,80(4):1105-1117.
StudyontheMechanismfortheResponseofSoilErosionandNutrientLossestoDifferentLandUses-TakingYingwugouWatershedAsanExample
GUO Xiao-ding1, LIU Xiao-jun2, HUANG Ping-ping3, CHENG Yu-ting3, JIN Yu-rong3
(1.LogisticsArmedPoliceAcademy,Tianjin300309,China; 2.StateKeyLaboratoryofSoilErosionandDrylandFarmingontheLoessPlateau,InstituteofSoilandWaterConservation,ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterResources,Yangling,Shaanxi712100,China; 3.KeyLabofNorthwestWaterResourcesandEnvironmentEcologyofMOEatXAUT,Xi′an710048,China)
Based on different local crops, the author studied sediment， runoff and nutrient loss in sloping land under natural rainfall by experiment conducted in the field runoff plots in Yingwugou watershed in Shangnan County. The results showed that slope gradient has little impact on runoff, sediment yields are significant difference. The sediments and runoff form grass plot are both less than other crop plots which indicates that the runoff and conversation of soil can be adjusted by land cover. With the increase of runoff, the sediments keep larger and the sediment contents increase with rise of slope gradients except the corn plots. Rainfall patterns and slope degree have different impacts on nutrient losses from plots. The short-time rainstorm is easier for the loss of total phosphorus, available phosphorus and ammonia nitrogen, so do slope gradients impact on the total nitrogen; the concentrations of nitrate nitrogen losses the plots with high gradient are generally low except grass plot; the ammonia nitrogen is more readily maintained in grass plot.
land use; rainfall patterns; sediments and runoff; nutrient losses
2014-04-21
：2014-05-08
陜西省教育廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目“丹漢江水源區(qū)水土流失非點(diǎn)源污染過(guò)程與調(diào)控”(09JS094);陜西教育廳科研項(xiàng)目“淤地壩泥沙沉積與侵蝕產(chǎn)沙耦合關(guān)系研究”(06JK215);國(guó)家自然科學(xué)基金“植被格局對(duì)坡溝水蝕過(guò)程調(diào)控機(jī)理研究”(41071182)
郭效丁(1977—),女,河北寧晉人,碩士,主要從事生態(tài)經(jīng)濟(jì)與管理。E-mail:ggfriendship_05@163.com
劉曉君(1988—),女,山東省泰安市人,在讀博士,主要從事非點(diǎn)源污染與土壤侵蝕研究。E-mail:liuxiaojun.lxj@163.com
S157.1
：A
：1005-3409(2014)05-0018-06
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郭效丁, 劉曉君, 黃萍萍, 成玉婷, 靳宇蓉
(1.武警后勤學(xué)院, 天津 300309; 2.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100; 3.西安理工大學(xué) 西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西安 710048)
不同土地利用方式水土及養(yǎng)分流失響應(yīng)機(jī)制研究
——以鸚鵡溝小流域?yàn)槔?/p>
郭效丁1, 劉曉君2, 黃萍萍3, 成玉婷3, 靳宇蓉3
(1.武警后勤學(xué)院, 天津 300309; 2.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100; 3.西安理工大學(xué) 西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 西安 710048)
以商南縣鸚鵡溝小流域?yàn)檠芯繉?duì)象，為分析天然降雨條件下坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙及養(yǎng)分流失的變化規(guī)律，根據(jù)當(dāng)?shù)夭煌姆N植作物，在野外建立標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明：坡度對(duì)徑流影響不大，但不同坡度下產(chǎn)沙差異顯著。草地小區(qū)的徑流及產(chǎn)沙均低于其他耕地小區(qū)，表明了草地調(diào)節(jié)地面徑流以及對(duì)于土壤的保持作用。隨著徑流的增加，各小區(qū)產(chǎn)沙量均變大，對(duì)于花生、辣椒和草地小區(qū)，坡度變大時(shí)含沙量也急劇增加，玉米緩坡小區(qū)徑流含沙量較大，但其產(chǎn)沙總量仍小于陡坡小區(qū)。雨型和坡度對(duì)小區(qū)氮磷養(yǎng)分影響不同，其中短時(shí)陣型暴雨下全磷、速效磷和氨態(tài)氮易流失，坡度對(duì)全氮流失的影響較大；除草地外，陡坡小區(qū)硝態(tài)氮流失濃度普遍較低，而草地小區(qū)更利于氨態(tài)氮的保持。
土地利用方式; 天然降雨; 徑流; 養(yǎng)分流失
水土資源是人類賴以生存和生產(chǎn)的寶貴資源，而控制水土流失是保護(hù)水土的主要手段[1-2]。土壤侵蝕的直接后果是降低了土壤中有機(jī)質(zhì)和各種營(yíng)養(yǎng)元素的含量[3]，破壞了土體結(jié)構(gòu)，且土壤的流失養(yǎng)分污染下游河流、水庫(kù)，惡化了生態(tài)環(huán)境，造成一系列環(huán)境問(wèn)題。與此同時(shí)，坡耕地的水土流失狀況也受到越來(lái)越多的關(guān)注[4-11]。20世紀(jì)70年代水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日益突出時(shí)，科研人員發(fā)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)源污染的治理并不能有效地改善水質(zhì)，土壤養(yǎng)分的流失也是造成水體污染的重要原因[12]。
丹漢江流域是我國(guó)南水北調(diào)的重要水源區(qū)，其水質(zhì)的好壞，直接關(guān)系到國(guó)家南水北調(diào)工程的成敗，更與受水地區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民群眾生活密切相關(guān)。目前，其水質(zhì)總體良好，能滿足調(diào)水要求，但水土流失現(xiàn)狀堪憂。一些支流存在著嚴(yán)重的水污染現(xiàn)象，漢中市漢江河段出現(xiàn)Ⅴ類水，商州市丹江河段出現(xiàn)超Ⅴ類。水污染加劇了陜西水資源的短缺矛盾，同時(shí)對(duì)陜西的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民群眾的身體健康造成嚴(yán)重危害。一些研究表明[13-16]，由水土流失攜帶的泥沙、氮磷、有機(jī)質(zhì)等污染物是河流水質(zhì)惡化的主要原因，水土流失產(chǎn)生的非點(diǎn)源污染是影響研究區(qū)水質(zhì)的主要污染源。因此，為了保護(hù)丹漢江水源區(qū)的水環(huán)境，最終實(shí)現(xiàn)丹江口水庫(kù)長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)到南水北調(diào)中線工程水源地水質(zhì)要求，確保一江清水送北京以及下游安全，必須要控制丹漢江水源區(qū)的非點(diǎn)源污染。本文以丹漢江水源區(qū)鸚鵡溝小流域野外徑流小區(qū)觀測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)不同土地利用方式下的水土流失進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析坡度與土地利用方式對(duì)土壤侵蝕與養(yǎng)分流失的影響，旨在為防治丹漢江水源區(qū)水土流失與非點(diǎn)源污染提供科學(xué)依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
商南縣鸚鵡溝小流域水土流失非點(diǎn)源污染監(jiān)測(cè)徑流場(chǎng)位于陜西省商南縣城東南2 km處的城關(guān)鎮(zhèn)五里鋪村，是商南縣二期“長(zhǎng)治”工程?hào)|北山流域的一條支溝，地處流域下游，土地總面積2.04 km2。流域大部分面積為低山丘陵地貌，河谷開闊，最高海拔824 m，最低海拔464 m。該流域處于北亞熱帶和暖溫帶過(guò)渡區(qū)，具有氣候溫和、日照充足、雨量充沛、四季分明的特點(diǎn)。降水年內(nèi)分配不均，主要集中在7—9月，占年降水量的50%左右，且多以暴雨形式出現(xiàn)，年徑流深261.3 mm，徑流總量為5.34×105m3。流域內(nèi)以黃棕壤、風(fēng)化沙壤土為主，有機(jī)質(zhì)、微量元素較為缺乏。人口密度350人/km2。土地利用結(jié)構(gòu)不合理，土地利用率低。流域內(nèi)水土流失面積為130.53 hm2，占總面積的63.8%。流失面積主要分布在坡耕地、荒山、荒坡和河灘地上。自2000年鸚鵡溝小流域被列為商南縣二期“長(zhǎng)治”重點(diǎn)治理小流域以來(lái)，采取了坡面治理措施和溝道治理措施相結(jié)合的治理方針。其中坡面治理以林草措施為主，配以適量的工程措施，采取的主要措施為在退耕的坡耕地和荒山、荒坡山共規(guī)劃實(shí)施了水保林49.87 hm2，經(jīng)濟(jì)林46.27 hm2，種草10.80 hm2。工程措施為采用鋼混凝土構(gòu)件筑坎造田8.93 hm2。溝道治理措施主要為在溝道內(nèi)布置了3.8 km的路堤結(jié)合工程，2.3 km的防洪排澇工程，改造溝臺(tái)地23.27 hm2。
1.2 研究方法
根據(jù)地形特征，建立8個(gè)徑流監(jiān)測(cè)小區(qū)，小區(qū)均寬2 m，詳細(xì)資料見表1。修建徑流小區(qū)均為水泥砂漿抹面，挖深60 cm，埋深40 cm，出露20 cm，周邊用單磚漿砌，以防止小區(qū)徑流流出及區(qū)外徑流流入。陡坡選取15°～20°小區(qū)，緩坡選取5°～10°小區(qū)。
表1 商南監(jiān)測(cè)小區(qū)資料
試驗(yàn)于2010年4月開始，設(shè)置不同的種植作物，分別為花生(Arachishypogaea)、辣椒(Capsicumannuum)、玉米(Zeamays)及草地，均按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的種植習(xí)慣進(jìn)行整地、施肥、除草等各項(xiàng)農(nóng)耕措施。對(duì)降雨后的小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙進(jìn)行樣品采集，樣品送入室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)分析，監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括：泥沙含量、全氮、全磷、硝態(tài)氮、氨態(tài)氮和速效磷。HOBO氣象站收集同步氣象數(shù)據(jù)。水樣中各項(xiàng)指標(biāo)均由HACH儀器分析得到。
2 結(jié)果與分析
2.1 降雨特征分析
選擇2010年7月份的5場(chǎng)典型降雨及產(chǎn)流、產(chǎn)沙進(jìn)行分析，5場(chǎng)典型降雨基本情況見表2。
表2 研究區(qū)各次降雨特征
由表2知，7月1日的次降雨雖降雨量較小，但降雨強(qiáng)度達(dá)到31.60 mm/h，因此屬于短時(shí)陣型暴雨，與之降雨量較為接近的7月9號(hào)、7月26號(hào)，降雨強(qiáng)度僅為1.93和4.65 mm/h。另外7月19號(hào)降雨量最大，但平均雨強(qiáng)僅3.6 mm/h，因此其雨型為小雨，并且歷時(shí)達(dá)28.75 h，是所監(jiān)測(cè)的降雨中歷時(shí)最長(zhǎng)的。7月份典型降雨過(guò)程見圖1。
圖1 商南縣鸚鵡溝小流域7月典型降雨過(guò)程線
2.2小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙特征
徑流是導(dǎo)致泥沙流失和養(yǎng)分流失的原動(dòng)力，而次降雨產(chǎn)生的徑流量和產(chǎn)沙量可以表征不同土地利用方式的水土保持特征[17-18]，降雨過(guò)程中，隨著地表侵蝕的發(fā)生，土壤養(yǎng)分即會(huì)隨泥沙及地表徑流流失。
選取2010年7月所監(jiān)測(cè)到的5場(chǎng)典型降雨說(shuō)明鸚鵡溝小流域不同小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙情況。由表3可知，小區(qū)的徑流量及泥沙基本隨著雨強(qiáng)的增加而增加，但由于7月1號(hào)的降雨為短時(shí)陣型暴雨，其產(chǎn)沙濃度小于26號(hào)。并且根據(jù)觀測(cè)，7月24—25日均有降雨，使得所監(jiān)測(cè)的小區(qū)前期含水量較大，土壤可蝕性增大。
對(duì)陡、緩坡坡泥沙及徑流分別進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，結(jié)果顯示陡坡泥沙均值明顯高于緩坡泥沙，且差異較顯著。與泥沙數(shù)據(jù)相反，陡緩坡所產(chǎn)生的徑流整體差異不大，說(shuō)明坡度對(duì)徑流影響不大。另外，比較不同土地利用方式可知，草地小區(qū)的徑流及產(chǎn)沙均低于其他作物，充分表征了調(diào)節(jié)地面徑流以及對(duì)于土壤的保持作用。陡坡小區(qū)中花生地產(chǎn)沙量最大，其次為辣椒小區(qū)和玉米小區(qū)；緩坡小區(qū)中辣椒小區(qū)產(chǎn)沙量最大，其次為花生小區(qū)和玉米小區(qū)。
表3 2010年7月份小區(qū)降雨及徑流與泥沙流失情況
注：徑流量及泥沙量均轉(zhuǎn)化為單位面積內(nèi)計(jì)算結(jié)果。
表4 研究小區(qū)陡緩坡泥沙與徑流回歸方程
注：y為小區(qū)次降雨產(chǎn)沙量，x為次降雨徑流量，單位與表3一致。
根據(jù)監(jiān)測(cè)的幾場(chǎng)典型降雨，得到不同土地利用類型兩種坡度下的泥沙徑流關(guān)系如表4所示?；貧w方程中x系數(shù)即代表徑流產(chǎn)沙量，因此由結(jié)果可知，各小區(qū)均隨著徑流的增加產(chǎn)沙量變大，但各小區(qū)增加速度不同。對(duì)于花生、辣椒和草地小區(qū)，當(dāng)坡度變大時(shí)，產(chǎn)沙量也急劇增加，這表現(xiàn)在陡坡的徑流泥沙回歸方程斜率較大。而玉米小區(qū)緩坡方程斜率反而大于陡坡，表明玉米緩坡小區(qū)徑流含沙量較大，但根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，其產(chǎn)沙總量仍小于陡坡小區(qū)。另外，草地小區(qū)產(chǎn)沙量基本低于其他小區(qū)，表明草地在水土保持中的作用更明顯。
2.3 不同土地利用類型/坡度徑流養(yǎng)分特征
在土壤系統(tǒng)的水分分配和土壤侵蝕過(guò)程中，土地利用類型和坡度因子有顯著的調(diào)節(jié)作用，因此生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分流失也會(huì)發(fā)生變化。不同的土地利用類型/坡度下，生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分流失包括徑流(含泥沙)、農(nóng)作物的吸收利用和氣體揮發(fā)[19]。本研究?jī)H考慮徑流，并選擇生物和環(huán)境的必要元素氮(N)、磷(P)作為研究對(duì)象。為此我們對(duì)兩場(chǎng)典型降雨(7月1日和7月19日降雨)進(jìn)行分析比較，結(jié)果見圖2。
圖2 鸚鵡溝小流域全磷流失情況
從圖2可知，7月1日降雨全磷流失濃度明顯高于7月19日，說(shuō)明短時(shí)陣型暴雨易于全磷的流失(圖2A)，歷時(shí)長(zhǎng)、雨強(qiáng)小的降雨對(duì)全磷流失作用相對(duì)較小，相對(duì)于雨量，雨強(qiáng)對(duì)全磷的流失影響更大。同時(shí)，暴雨下多數(shù)陡坡小區(qū)的全磷流失濃度高于緩坡小區(qū)，除了花生小區(qū)緩坡小區(qū)濃度(12.6 mg/L)稍高于陡坡小區(qū)(11.5 mg/L)，說(shuō)明暴雨下陡坡全磷流失濃度較高，緩坡全磷流失受影響相對(duì)較小；而對(duì)于7月19日的次降雨(圖2B)，緩坡的全磷流失濃度反而高于陡坡(除了玉米小區(qū)情況相反)，7月19日的陡緩坡全磷流失差異(均值為180.91%)高于7月1日的次降雨(76.97%)，說(shuō)明緩坡全磷流失濃度受小雨強(qiáng)降雨的影響高于陡坡受陣型強(qiáng)暴雨對(duì)全磷流失濃度的影響。另外，草地全磷流失濃度均高于其他小區(qū)，說(shuō)明草地對(duì)全磷流失貢獻(xiàn)較大。
圖3顯示了速效磷在不同土地利用類型/坡度下的流失情況。同全磷一樣，與7月19日長(zhǎng)時(shí)間、小雨強(qiáng)的次降雨相比，短時(shí)陣型暴雨更易于速效磷的流失(圖3A)，并且陡緩坡差異明顯。除草地小區(qū)外，短時(shí)陣型暴雨下陡坡更容易流失速效磷。19日次降雨歷時(shí)較長(zhǎng)，使得緩坡小區(qū)的速效磷有充分的時(shí)間溶于徑流，因此其濃度基本高于陡坡，辣椒和草地小區(qū)表現(xiàn)最明顯(圖3B)。此外，對(duì)于陣型降雨，陡坡花生小區(qū)速效磷流失濃度最高(4.38 mg/L)，其次為辣椒和玉米小區(qū)；對(duì)于長(zhǎng)時(shí)小雨，則為緩坡辣椒小區(qū)的速效磷流失濃度最高，其次為草地和花生小區(qū)。因此，單以速效磷為考慮指標(biāo)，研究區(qū)陡坡(10°～20°)宜種草，緩坡種植玉米。
圖3 鸚鵡溝小流域速效磷流失情況
與磷的流失不同，7月1日和19日兩種雨型對(duì)全氮流失濃度的影響差異較小(圖4)，但陡坡玉米小區(qū)除外(短時(shí)暴雨下陡坡玉米小區(qū)的全氮流失濃度明顯高于緩坡小區(qū))，表明全氮流失受雨型影響較小。不論哪種雨型，陡坡小區(qū)的全氮流失濃度基本都高于緩坡小區(qū)(僅19日次降雨下花生小區(qū)除外)，即坡度對(duì)全氮流失的影響較大，陡坡更易于其流失。因此，單以全氮為考慮指標(biāo)，鸚鵡溝小流域陡坡(10°～20°)宜種植玉米和花生，緩坡宜種植草地和玉米。
從硝態(tài)氮兩場(chǎng)降雨的流失對(duì)比圖可知(圖5)，短時(shí)暴雨易于陡坡小區(qū)硝態(tài)氮的流失，其中以玉米和花生小區(qū)流失濃度最高，辣椒次之，草地小區(qū)硝態(tài)氮流失濃度最小，而緩坡小區(qū)在短時(shí)暴雨下普遍流失濃度降低；7月19日的長(zhǎng)時(shí)小雨反而使得緩坡草地和辣椒小區(qū)的硝氮流失濃度較高，除草地外，陡坡小區(qū)硝氮流失濃度普遍較低。因此，單以硝態(tài)氮為考慮指標(biāo)，陡坡宜種草，緩坡宜種植玉米和花生。
總體來(lái)說(shuō)硝氮流失濃度明顯高于氨氮，但與硝氮一樣，短時(shí)陣型暴雨更易于氨氮的流失。圖5中下方兩圖表明坡度對(duì)于氨氮的流失濃度影響不大，但相對(duì)于其他土地利用類型，草地小區(qū)更利于氨氮養(yǎng)分的保持。
圖4 鸚鵡溝小流域全氮流失情況
圖5 鸚鵡溝小流域硝氮、氨氮流失情況
3 結(jié) 論
(1) 坡度對(duì)徑流影響不大，但陡緩坡產(chǎn)沙差異顯著。草地小區(qū)的徑流及產(chǎn)沙均低于其他作物，充分表征了草地?cái)r截雨滴調(diào)節(jié)地面徑流以及對(duì)于土壤的保持作用。各小區(qū)均隨著徑流的增加產(chǎn)沙量變大，坡度變大時(shí)含沙量也急劇增加。
(2) 短時(shí)陣型暴雨易于養(yǎng)分的流失，緩坡全磷流失濃度受小雨強(qiáng)降雨的影響高于陡坡受陣型強(qiáng)暴雨對(duì)全磷流失濃度的影響。另外，草地全磷流失濃度均高于其他小區(qū)，說(shuō)明草地對(duì)全磷流失貢獻(xiàn)較大。
(3) 雨型對(duì)全氮流失濃度的影響差異較小，但坡度對(duì)全氮流失的影響較大。短時(shí)暴雨易于陡坡小區(qū)硝態(tài)氮的流失，長(zhǎng)時(shí)小雨反而使得緩坡草地和辣椒小區(qū)的硝氮流失濃度較高，除草地外，陡坡小區(qū)硝氮流失濃度普遍較低。坡度對(duì)于氨氮的流失濃度影響不大。
[1] 王瑩.全國(guó)水土保持監(jiān)測(cè)公報(bào)[N].中國(guó)水利報(bào),2005:1-18.
[2] 王禮先.水土保持學(xué)[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,1995:19-30.
[3] Zhang Jianguo, Li Huixia, He Xiaorong,et al. Impoverishment of soil nutrients in gully erosion areas in Yuanmou basin[J]. Wuhan University Journal of Natural Sciences,2003,8(3B):1034-1040.
[4] Carpenter S R, Caraco N F, Correll D L, et al. Nonpoint pollution of surface waters with phosphorus and nitrogen[J]. Ecological Applications,1998,8(3):559-568.
[5] 廖曉勇,陳治諫,劉邵權(quán),等.三峽庫(kù)區(qū)紫色土坡耕地不同利用方式的水土流失特征[J].水土保持研究,2005,12(1):159-161.
[6] 趙愛(ài)軍,許克翠,彭業(yè)軒.紫色土坡耕地栽種植物籬笆防治水土流失的試驗(yàn)初報(bào)[J].中國(guó)水土保持,2004(11):23-25.
[7] 呂惠明,王恒俊,謝永生.不同土類坡耕地水土流失及其治理對(duì)策[J].水土保持通報(bào),1993,13(4):61-63.
[8] 查世煜,李秋洪.三峽庫(kù)區(qū)坡耕地的水土流失問(wèn)題與對(duì)策[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展,1998,15(2):30-33.
[9] 孫景華,楊玉閣,張本家,等.遼北低山丘陵區(qū)坡耕地水土流失規(guī)律研究[J].水土保持研究,1997,4(4):65-74.
[10] 水建國(guó),柴錫周,張如良.紅壤坡地不同生態(tài)模式水土流失規(guī)律的研究[J].水土保持學(xué)報(bào),2001,15(2):33-36.
[11] 向萬(wàn)勝,梁稱富,李位紅.三峽庫(kù)區(qū)花崗巖坡耕地不同種植方式下水土流失定位研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2001,12(1):47-50.
[12] Kuylenstierna J L, Bj?rklund G, Najlis P. Sustainable water future with global implications: everyone’s responsibility [J].Natural Resources Forum,1997,21(3):181-190.
[13] 楊勝天,程紅光,步青松,等.全國(guó)土壤侵蝕量估算及其在吸附態(tài)氮磷流失量匡算中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2006,26(3):366-374.
[14] 羅專溪,朱波,汪濤,等.紫色土坡地泥沙養(yǎng)分與泥沙流失的耦合特征[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2008,17(3):379-383.
[15] 劉瑞民,楊志峰,沈枕瑤,等.土地利用/覆蓋變化對(duì)長(zhǎng)江流域非點(diǎn)源污染的影響及其信息系統(tǒng)建設(shè)[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2006,16(3):372-377.
[16] 唐莉華.基于地貌特征的流域水—沙—污染物耦合模型及其應(yīng)用[D].北京:清華大學(xué),2008.
[17] 楊紅薇,張建強(qiáng),唐家良,等.紫色土坡地不同種植模式下水土和養(yǎng)分流失動(dòng)態(tài)特征[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2008,16(3):615-619.
[18] Kinnell P I A, Risse L M. USLE-M: Empirical modeling rainfall erosion through runoff and sediment concentration[J]. Soil Science Society of America Journal,1998,62(6):1667-1672.
[19] Osenberg C W, Sarnelle O, Cooper S D, et al. Resolving ecological questions through meta-analysis: goals, metrics, and models[J]. Ecology,1999,80(4):1105-1117.
StudyontheMechanismfortheResponseofSoilErosionandNutrientLossestoDifferentLandUses-TakingYingwugouWatershedAsanExample
GUO Xiao-ding1, LIU Xiao-jun2, HUANG Ping-ping3, CHENG Yu-ting3, JIN Yu-rong3
(1.LogisticsArmedPoliceAcademy,Tianjin300309,China; 2.StateKeyLaboratoryofSoilErosionandDrylandFarmingontheLoessPlateau,InstituteofSoilandWaterConservation,ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterResources,Yangling,Shaanxi712100,China; 3.KeyLabofNorthwestWaterResourcesandEnvironmentEcologyofMOEatXAUT,Xi′an710048,China)
Based on different local crops, the author studied sediment， runoff and nutrient loss in sloping land under natural rainfall by experiment conducted in the field runoff plots in Yingwugou watershed in Shangnan County. The results showed that slope gradient has little impact on runoff, sediment yields are significant difference. The sediments and runoff form grass plot are both less than other crop plots which indicates that the runoff and conversation of soil can be adjusted by land cover. With the increase of runoff, the sediments keep larger and the sediment contents increase with rise of slope gradients except the corn plots. Rainfall patterns and slope degree have different impacts on nutrient losses from plots. The short-time rainstorm is easier for the loss of total phosphorus, available phosphorus and ammonia nitrogen, so do slope gradients impact on the total nitrogen; the concentrations of nitrate nitrogen losses the plots with high gradient are generally low except grass plot; the ammonia nitrogen is more readily maintained in grass plot.
land use; rainfall patterns; sediments and runoff; nutrient losses
2014-04-21
：2014-05-08
陜西省教育廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目“丹漢江水源區(qū)水土流失非點(diǎn)源污染過(guò)程與調(diào)控”(09JS094);陜西教育廳科研項(xiàng)目“淤地壩泥沙沉積與侵蝕產(chǎn)沙耦合關(guān)系研究”(06JK215);國(guó)家自然科學(xué)基金“植被格局對(duì)坡溝水蝕過(guò)程調(diào)控機(jī)理研究”(41071182)
郭效丁(1977—),女,河北寧晉人,碩士,主要從事生態(tài)經(jīng)濟(jì)與管理。E-mail:ggfriendship_05@163.com
劉曉君(1988—),女,山東省泰安市人,在讀博士,主要從事非點(diǎn)源污染與土壤侵蝕研究。E-mail:liuxiaojun.lxj@163.com
S157.1
：A
：1005-3409(2014)05-0018-06
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