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黄土高原是我国水土流失最严重的地区之一,坡地更是入黄泥沙的主要源地,尽管长期以来已经开展了一系列水土保持措施使入黄泥沙量减少,但黄土坡面的水土养分流失问题仍不可小觑。基于此,本文以黄土坡地为研究对象,采用室内人工模拟降雨试验,研究多因素(雨强、坡度、生物炭、植被、耕作方式)条件下坡面水沙氮磷流失过程及变化规律,揭示不同因素对黄土坡面水沙氮磷流失影响机理,以期为黄土坡地水土资源管理提供科学依据。主要研究结果如下:(1)各场次降雨坡面的产流强度均随降雨历时先逐渐增大后趋于平稳,坡度20°时对数函数表示最优(n≥12,R2≥0.7,P<0.01);植被坡面产流强度趋于平稳的时间随雨强的增大而缩短,且累积径流量与降雨历时呈线性相关;当其他影响因素相同时,植被坡面坡度越大产流过程越剧烈,且产流过程的剧烈程度随生物炭含量的增加呈先升后降的趋势,在3%时最大,除此之外裸坡产流剧烈程度大于植被坡面;坡度为10°时产流能力可被横垄削弱,坡度为20°时植被也能够减少产流,但产流能力随雨强、生物炭含量的增大而增大。(2)各场次降雨的产沙与产流过程密切相关,产沙速率和产流速率具有较强的线性相关性,60%以上的产沙速率由产流速率决定;当其他影响因素相同时,产沙能力与雨强、坡度、生物炭含量呈正相关,同时生物炭含量、雨强越大,总产沙量的增加速率也越大,并且雨强不同时,总产沙量随坡度的增加速率也不同,雨强60mm/h时,坡面从10°增加到15°的产沙量大于从15°增加到20°的增加速率,雨强大于90mm/h后,结果与60mm/h相反;另外,横垄与植被均能有效减小侵蚀作用,横垄坡面的产沙量相较于平作减少了67.3%,裸坡的总产沙量相较于植被坡面增加了42%;除此之外产沙过程的剧烈程度与雨强呈正比,且裸坡条件下产沙过程较植被坡面更剧烈。(3)植被坡面下各场次降雨的NO3--N流失过程中,NO3--N浓度均随降雨历时先逐渐下降后趋于平稳,流失过程呈幂函数趋势(n≥12,R2≥0.72,P<0.01),出现明显的初期冲刷效应;NO3--N流失浓度最大值出现在雨强90mm/h坡度15°时,为0.033mg/ml,其他条件相同时NO3--N总流失量随雨强、坡度的增大呈先增后减趋势,且坡度15°时流失过程最剧烈,流失浓度最大值与最小值之比为3.94;雨强60、90mm/h时,横垄可以减少NO3--N的流失,但雨强120mm/h时,横垄坡面的NO3--N流失量反而比平作更多;雨强60mm/h时3%生物炭含量可减少NO3--N的流失,NO3--N流失浓度随生物炭含量的增加呈先降后升趋势,雨强90、120mm/h时,NO3--N流失浓度与生物炭含量呈正相关;除此之外,裸坡的NO3--N流失过程较于植被坡面更加剧烈,植被坡面下的NO3--N平均流失浓度较裸坡减少了18%。(4)各场次降雨PO43--P流失过程中,PO43--P浓度均随降雨历时小幅度波动,无明显规律性,且植被坡面最高流失浓度与最低流失浓度的比值最大为1.71,裸坡条件下为2.41,裸坡下的流失过程更剧烈;其他影响因素相同时,植被坡面的PO43--P流失浓度与雨强、生物炭含量成正相关,雨强由60mm/h增加至90mm/h后,流失浓度增加了18.6%~19.23%,90mm/h增加至120mm/h后,流失浓度增加了4.84%~9.8%,且PO43--P总流失量随坡度的增大呈先增后减趋势;横垄和植被均能减少PO43--P的流失,植被坡面下的平均流失浓度比裸坡减少了15%,横垄条件下的流失量比平作减少了9.2%。(5)各因素对水沙氮磷的影响程度有很大差异,在雨强60~90mm/h、坡度10~20°、生物炭含量0%~6%、存在植被及耕作措施时,产流量的主要影响因素为雨强、生物炭含量、植被,决策系数分别为0.34、0.095、0.048,产沙量的主要影响因素为生物炭含量、雨强、耕作措施,决策系数分别为0.22、0.097、0.038,NO3--N流失量的主要影响因素为雨强、产流量、产沙量,决策系数分别为-0.079、0.217、0.155,PO43--P流失量的主要影响因素为生物炭含量和产流量,决策系数分别为0.195、0.248。同时各因素的间接作用也不同,对水沙而言,雨强、生物炭含量、植被及耕作措施对产流产沙只有直接影响,没有间接影响,对NO3--N流失而言,雨强、产沙量的间接影响为负作用,产流量的间接影响为正作用,对于PO43--P而言产流量及生物炭含量的间接影响均为负作用。