多因素耦合作用下黄土坡面水沙及NO3--N、PO43--P流失模拟

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:eoast
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
综合管廊作为城市的“生命线”工程,其发展及建设在当今城市化进程中发挥着至关重要的作用,它提供了便于敷设及方便维护的地下空间,并为免受外界破坏提供了较多地庇护。有目
考虑了基坑与周边土体变形相互耦合关系、周边土体与建筑物变形的耦合关系,建立了包含基坑自身及邻近高层建筑在内多种工况下的整体分析模型,对基坑自身、周边土体及邻近高层
信息技术以及在线社会网络平台的飞速发展,在缩短世界的距离,极大的提升社会效率的同时,也带来了不小的隐患与巨大的挑战。目前,网络上不良信息的扩散已经成为全球性的难题。不良信息借助日益庞大且功能强大的在线社会网络媒体与平台可以在很短的时间之内在一个国家乃至世界范围内飞速传播,给社会上的大量民众造成严重的误导和认知偏差,甚至使群体发生非理性的现象,造成严重后果。在此背景下,社会网络的网络免疫在过去的十几
放射性核素广泛应用于工业生产、能源、医疗和军事等领域。因此,了解释放到生态系统中的放射性核素的行为对于人类和环境风险评估很重要。放射性核素或其稳定元素类似物的建
土壤水分、热参数和容重是重要的土壤物理参数,三者相互影响、相互作用,被广泛应用于各个学科,如土壤科学、农业气象学、岩土工程,准确测定土壤水热参数和土壤容重对农业生产
海拉尔盆地贝尔凹陷一直以来都是油气勘探的重点地区之一,随着国内外潜山油气田的发现与开采以及油气勘探难度攀升,勘探家与地质研究人员越来越重视潜山油气藏的勘探研究。本
集体土地征收立法忽视了对农民权益的保护。2020年开始施行的《中华人民共和国土地管理法》对土地征收作出了一系列新规定,在一定程度上对农民的集体土地财产权利进行保障,但当前征收体制下,对农民权益的保护仍不完善,集体土地征收中仍存在侵害农民权益的问题。文章运用体系分析、历史分析、实证分析等分析方法,梳理现行集体土地征收制度中存在的侵害农民权利的现象,分析农民权益受到忽视的原因,并提出解决问题的建议。具
云计算优势的应用受到广泛青睐,与此同时也给用户带来诸多挑战,云安全挑战正是目前重点关注的对象,为了保证用户隐私数据在云中的安全,各种云安全技术相继出现,而云资源访问控制技术首当其冲。云计算对医疗行业的发展也产生巨大影响,如何对云环境下医疗平台建立和健全一个安全、可操作性强的数据访问控制机制是实现医疗数据安全共享的必要手段,也是云环境下医疗信息平台发展的最大瓶颈。目前基于角色的访问控制技术随着系统功
秦岭是我国乃至全球生物多样性热点地区,植被资源丰富,物种多样性高。为探讨秦岭植被恢复过程中物种多样性以及生态系统功能的维持机制,本研究以秦岭太白山北坡锐齿栎原始林(
放射性物质检测系统使用多个闪烁探测器去探测核辐射信号。一方面,闪烁探测器对电子进行倍增的能量来源于高压电源,高压电源的不稳定会使其所探测到的能谱数据不准确,所以高