红壤低丘岗地坡面关键水文过程及其产流产沙探究

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我国南方红壤低丘地区面积113.3万km2,是我国热带、亚热带经济林果及名特优产品生产的重要基地。由于受东南季风的影响,红壤地区降水量年内和年际间分布不均匀,雨季易形成水土流失,而旱季则威胁作物生长,其生态水文过程复杂。本研究以在江西鹰潭,距红壤生态实验站4km的孙家小流域内,选取典型的坡面,以花生地和橘园地为研究对象,在剖面尺度,监测不同土层土壤水分和水势的动态变化;在坡面尺度,分析不同坡位的土壤水分时空变化规律;在标准的的径流小区监测产流产沙过程,并结合气象数据,分析2011-2012年坡面产流产沙与降雨特征的关系。以期揭示南方低丘岗地红壤地区土壤水分的时空变异特征,阐明坡面产流产沙特征及其驱动机制,为红壤地区坡耕地的水土流失阻抗提供科学理论。主要研究结果如下:  1.剖面尺度土壤水分时空变化花生地和橘园地的土壤水分差异不明显,但都随着土层深度的增加而增大,其变化系数呈减小趋势。坡位对花生地和橘园地的土壤水分影响也很大,一般在同一土壤深度,坡脚的含水量高于坡项的含水量,但是花生地20cm土层除外。经排序分析,气温和降雨是土壤水分时间变异的重要影响因子,而粘粒含量、土壤容重和坡位是土壤水分空间变异的主要影响因素。  2.坡面土壤水分运动通量数值模拟通过田间实测和室内模拟比较,发现室内压力膜仪所测的水分特征曲线获得的水力学参数与田间瞬时剖面法实测的参数存在很大的差异。通过橘园坡顶的水分运动通量的分析,得出在雨季连续降雨的情况下,发生明显的蓄满产流,而在旱季突然降雨的情况下,发生了超渗产流。  3.坡面产流产沙初探经过两年的径流小区监测,花生地的径流深度为246-551 mmyr-1,显著高于橘园地的径流深度(101-141mmyr-1)。花生地的产沙为298-1100 ton km-2yr-1,也显著高于橘园地,后者于2011年产沙为263-408tonkm-2,但是2012年基本没有产沙(3-4 ton km-2)。坡位对产流产沙没有显著影响(P>0.05)。产流量与降雨量、30min最大降雨强度(I30)达到显著关系(P<0.05);而产沙量与径流量呈显著关系(P<0.05)。  
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