对于人工降雨条件下黄土坡面养分随径流迁移试验

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1、第22卷第6期农业工程学报Vol.22No.62006年6月TransactionsoftheCSAEJun.200639人工降雨条件下黄土坡面养分随径流迁移试验1,22,43,2※王　辉,王全九,邵明安(1.西北农林科技大学资源环境学院,杨凌712100;2.中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室,杨凌712100;3.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;4.西安理工大学水资源研究所,西安710048)摘　要:降雨条件下坡面农用化合物随地表径流迁移既是农业问题,又是水环境问题。利用室内人工降雨模拟

2、试验,研究了黄土坡面不同坡度下土壤氮、磷和钾随地表径流迁移的特征。研究结果表明,在定坡长土槽坡度变化为5°～25°范围内,初始产流时间随坡度增大呈先变小后增大的趋势;产流15min内,径流量均急剧增加,随后趋于稳定。随着坡度增加,水土流失程度加剧,径流溶质浓度增高,土壤侵蚀对径流溶质浓度的贡献增大。基于指数函数和幂函数拟合试验数据的结果,表明了幂函数模型更适合模拟黄土坡面非饱和条件下径流溶质浓度变化过程,也可描述径流磷和钾的流失过程,但其初始阶段的拟合不太令人满意。该研究为进一步完善黄土坡面径流养分迁移模拟模型提供了参考。关键词:人工降雨;地表

3、径流;土壤养分;黄土坡面中图分类号:S157.1文献标识码:A文章编号:100226819(2006)0620039206王　辉,王全九,邵明安.人工降雨条件下黄土坡面养分随径流迁移试验[J].农业工程学报,2006,22(6):39-44.WangHui,WangQuanjiu,ShaoMing'an.Laboratoryexperimentsofsoilnutrienttransferintheloessslopewithsurfacerunoffduringsimulatedrainfall[J].TransactionsoftheCSA

4、E,2006,22(6):39-44.(inChinesewithEnglishabstract)从机理上分析了影响径流溶质迁移的各种因子,提出了0　引　言等效迁移深度概念,建立了质量传递模型,这一概念和降雨条件下表层土壤中的农业化合物(氮、磷、钾等模型通过室内人工模拟降雨试验得到很好的验证;然养分和农药)因雨滴击溅和径流冲刷作用,向地表径流而,这些结论主要来自研究钠、钙、氯、碳酸氢根等各种迁移并随之流出田块汇入河流、湖泊、水库等水体,引起离子的迁移规律,而对农业化合物(氮、磷、钾等养分和[17]水体的富营养化或污染,这一问题既是养分流失以及土

5、农药)缺少进一步研究。针对黄土地区,康玲玲和张[18]壤质量退化,又属于水环境非点源污染。因此,研究降雨亚丽等人通过室内模拟降雨试验分析了雨强因子对[19]条件下农田化合物随径流迁移的机制,分析农用化合物养分流失规律的影响;张兴昌等人通过黄土区大田的流失量,对制定农业生产管理措施,改善水体环境具试验分析了施肥对土壤氮素和有机质的影响。因此,本有指导意义。文试图通过室内人工模拟降雨试验,研究非饱和水流条关于农业化合物随径流迁移的问题,国外早在20件下黄土区农业化合物(氮、磷、钾)随地表径流迁移规[1-8]世纪70年代就给予了关注,其中以Ahuja

6、为代表的律,进一步探讨黄土区土壤养分在降雨-入渗-径流相一批研究工作者,通过室内人工模拟降雨试验,对降雨互作用下其迁移机理。条件下农业化合物随径流迁移的过程和机理有了颇深1　试验材料与试验方法地认识和理解,并建立了合理的模拟模型,预测径流溶质的迁移结果;这些模拟模型大多数是在土壤饱和水流1.1　供试材料条件下建立的,而并不适合在非饱和水流条件下。国内为了研究土壤养分流失机制,进行了室内模拟降雨[9]在农业化合物随径流迁移方面的研究起步较晚,沈冰试验。降雨试验在黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重[10]和邵明安等人较早关注国外关于径流溶质迁移机理点

7、实验室降雨大厅的侧喷区内进行,其降雨高度为[11-16][20]及其模型建立的研究。王全九立足于严重水土流16m,降雨雨滴达到的终点速度满足天然降雨特性,失和频繁干旱并存为主要特征的黄土高原旱地农业区,降雨强度变化范围40～260mmöh,降雨均匀度大于80%。试验所用土槽为自行设计的钢槽,其尺寸规格为:收稿日期:2005210210　修订日期:2005212222长×宽×高=100cm×30cm×20cm,坡度在0°～30°基金项目:中国科学院“百人计划”项目(40025106);中国科学院水之间任意可调,在土槽的径流出口处安装了V形钢槽收利

8、部水土保持研究所择优资助项目(90102012);国家自然科学基金集径流,其他三边额外增加15cm高钢板,以防雨滴打资助项目(50479065)作者简