三峡库区坡耕地土壤侵蚀研究

【摘要】： 坡耕地土壤流失是三峡库区泥沙的主要策源地和入库泥沙的主要来源，为探索三峡库区坡耕地土壤流失机理，本文针对三峡库区的气候及地形等条件、在野外取样、观测、室内分析、数学分析的基础上，研究了影响三峡库区坡耕地土壤流失的主要因子和机理，主要结果如下： (1)不同土壤类型对降雨入渗的影响 对于紫色土和黄壤坡耕地坡面产生径流类型均为蓄满产流，符合霍顿模型所概述的土壤水分下渗过程，均有： 当t≤t_p时，即未产生径流时，f(t)=i(t)；I(t)=∫i(t)dt。 当t＞t_p时，即开始产流时，f(t)=I(t)／t；I(t)=∫i(t)dt-Q(t)。 式中：t为降雨历时；t_p为产流历时；f(t)为t时刻入渗率(mm／min)；I(t)为累积入渗量(mm)；i(y)为雨强(mm／min)；Q(t)为累积径流量(mm)。 (2)不同土壤类型对降雨入渗率的确定 对模拟降雨试验每次降雨下渗过程采用霍顿渗透方程f=f_c+(f_o-f_c)e~(βt)，对该公式参数进行确定，得黄壤入渗率f=0.6134+0.2842exp[-0.1018(t-t_p)]，紫色土入渗率f=0.7911+0.0872exp[-0.056(t-t_p)]。式中：f为土壤入渗率，(mm／min)；t为降雨开始时起算的累计时间，(min)；t_p为产流历时，(min)。 (3)坡面产流的回归模型 运用线性回归方法，分别建立了紫色土和黄壤坡面产流的线性回归模型。紫色土：Q_1=-0.047+0.0024s+0.008i；黄壤：Q_2=-0.051+0.0023s+0.009i。式中：Q_1、Q_2分别是紫色土和黄壤单位面积(1m~2)上的产流量，(m~3)；s为坡度，(°)；i为雨强，(mm／min)。 (4)坡面产沙规律 相同坡度、相同雨强、相同种植作物下紫色土和黄壤在降雨前后表土的颗粒组成状况差别显著； 不同坡度、不同雨强、不同种植作物下紫色土和黄壤在降雨前后表土的粒径级配差别不显著，即说明不同坡度、不同雨强、不同种植作物对紫色土在降雨前后表土的粒径级配影响很小。 降雨历时对径流中紫色土和黄壤颗粒组成状况影响显著，不同坡度、不同雨强对径流中颗粒组成状况也同样影响显著。 (5)径流对坡面产沙的影响 紫色土和黄壤均表现出在相同降雨量及坡度条件下，水流含沙量在产流开始后逐渐上升，达到一个峰值后又逐渐下降并趋于平衡，出现峰值的时间与雨强有关，雨强越大，则峰值出现时间越早。 通过坡面产沙模型数据进行回归分析，建立了紫色土和黄壤坡耕地坡面产沙预报方程： 紫色土为：S=0.18+0.021s+0.05i+0.141si； 黄壤为：S=-0.391+0.039s+0.071i+0.089si。式中：S为单位面积(1m~2)土壤侵蚀量，(kg／m~2)；s为坡度，(°)；i为平均雨强，(mm／min)。 (6)坡面养分流失机理 降雨前后紫色土和黄壤表土养分含量存在差异。 随径流流失的养分总量与径流量存在相关关系，分别建立了紫色土和黄壤坡面径流量与其所携带的养分流失量之间的回归方程。 建立了养分流失模型，紫色土同黄壤一样养分流失量可由公式表示：E=e_sS+e_RQ。式中：E为坡面养分流失量，(g／m~2)；e_s为流失泥沙养分含量，(g／kg)；s为坡面产沙量，(kg／m~2)；e_R为径流养分含量，(g／kg)：Q为坡面径流量，(kg／m~2)。 占三峡库区78％的坡耕地也是库区泥沙的主要来源，因此，大力加强对三峡库区坡耕地土壤流失机理研究，其任务任重道远，实施农林复合种植模式是治理三峡库区坡耕地土壤流失最佳的措施。