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径流和泥沙是坡面养分流失的主要载体,养分流失过程受水土流失过程以及附着在土壤颗粒上的养分元素在径流吸附解析效力影响。植被措施作为治理坡面水土流失的有效措施,在影响径流、泥沙流失过程的同时,也深刻影响着养分的流失过程。本研究以黄土坡面为研究对象,采用室内模拟降雨试验,系统研究了草被覆盖率及其格局对水土-养分流失过程的影响,初步说明了坡面草被对水土与养分流失过程的调控机理,建立了坡面水土流失与养分流失之间的关系,揭示了水蚀动力因子与养分流失之间的关系。结论如下:
(1)系统分析了草被覆盖及其格局对水土流失过程的调控作用。
试验条件下,径流流失量随降雨历时的增加逐渐稳定,稳定流失量随覆盖率的增加而减小;泥沙流失过程波动性变化。草被覆盖率的增加,对流失径流、泥沙的调控作用增强。以28°为例,1m、2m、3m草被坡面坡下格局径流流失量分别是裸坡的65%、58%、48%;泥沙流失量分别为42%、26%、7%。坡底聚集格局是最有效调控坡面水土流失的草被配置格局;随着覆盖率的增大,草被格局的调控作用减弱。
(2)系统分析了草被覆盖及其格局对养分流失过程的调控作用。
试验条件下,氮以径流流失为主,径流对氮流失量的贡献率为83%。1m草被坡面径流氮流失过程与裸坡具有差距,小于裸坡;泥沙氮流失过程则较为相近;2m草被坡面径流、泥沙氮流失量小于裸坡;3m草被21°坡面坡上格局径流氮流失过程量及总量大于裸坡。以28°为例,1m、2m、3m草被坡面坡下格局氮流失量分别是裸坡的41%、34%、23%。坡面下部格局能够有效的调控坡面氮流失。
试验条件下,磷以泥沙流失为主,波动性明显,表现为波动-平稳-波动的过程;泥沙对磷流失量的贡献率为53%。坡面草被覆盖率的增大,随径流流失逐渐成为磷流失的主要途径;3m草被覆盖坡面径流磷占磷流失的60%以上。以28°为例,1m、2m、3m草被坡面坡下格局磷流失量分别是裸坡的61%、42%、28%。坡面下方格局调控磷流失作用优于坡面上方。
(3)阐明了草被覆盖及其格局对水土-养分流失的调控作用,揭示了主要影响因子及其影响程度。
草被对水土-养分流失的调控作用随着草被覆盖率的增加而增强。相同覆盖率下,草被对水土-养分流失的削减能力随格局在坡面位置的上移而减小;相同覆盖格局下,覆盖率的增大对水土-养分流失的调控能力增大。草被覆盖可以弱化坡度对坡面水土-养分流失的影响:草被格局对水土、养分流失的调控作用具有较大差异。
(4)建立水土-养分流失耦合关系及其与水蚀动力的关系。
相同坡面条件下累计氮、磷流失量与累计径流、泥沙流失量分别表现为良好的线性关系,判定系数都在0.96以上。采用回归分析方法,建立了养分流失量与泥沙流失量之间的线性关系,并建立了相应的回归方程。水蚀动力分析结果表明,径流侵蚀功率随草被覆盖率的增加呈幂函数减小;泥沙、养分流失量随径流侵蚀功率的增大呈对数增加。