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三峡库区的紫色土是我国土壤重要的组成部分,保持和提高紫色土土壤质量对维系库区粮食生产质量具有重要的作用,在一定程度上是解决三峡库区生态和环境等问题的基础。三峡库区土壤流失严重,植被冠层对土壤具有保护作用。植被覆盖与管理因子C值是USLE方程中的一个重要参数,作物在整个生长周期中C因子并不是一成不变的,本文通过人工模拟降雨试验的方法,分析了三峡库区试验产流产沙及土壤侵蚀的特征,计算不同作物生长期的土壤流失比率值的大小,丰富了紫色土区域土壤侵蚀预报的相关研究,为库区农作物生产及科学管理种植提供了一定参考,结论如下: (1)随着作物的生长,试验初始产流时间和入渗量的大小均不相同。同等降雨强度下,作物覆盖度增加,试验小区的农作物对降雨的阻隔作用越显著,雨滴降落至地表能量越低,径流入渗量越大,初始产流时间延长,入渗量和产流时间呈现此消彼长的关系。 (2)人工模拟降雨机降雨均匀度在80%以上,随着降雨历时的延长,作物种植小区的产流速率、产沙速率均呈现先增大后逐渐趋于稳定的趋势,两者呈对数函数的关系y=alnt-b,并且作物不同,生长期不同对数项系数也不同。作物对坡耕地土壤的保护作用是随着它生长期的变化而变化的,作物根系的存在可以大大提高紫色土壤的抗侵蚀性能。 (3)试验降雨强度增大到100-110mm/h,作物覆盖对土壤的保护作用显著降低,极端降雨强度下,作物的水土保持功能是非常脆弱的,极易造成作物对坡地土壤保护作用的全面丧失。 (4)不同的作物生长期所对应的产流产沙速率,径流模数、侵蚀模数均呈现如下变化规律,春玉米:播种期>出苗期>拔节期>衰亡期>开花期>成熟期;红薯:移栽期>秧苗期>分枝结薯期>薯块盛长期>收获期;冬小麦:播种期>收获期>成熟期;油菜:移栽期>收获期>成熟期。 (5)通过对几种典型区域农作物进行的试验研究,计算了作物不同生长期内的植被覆盖与管理因子C值,即春玉米:0.748,0.272,0.051,0.045和0.177,生长季平均值为0.258;红薯:0.863,0346,0.120和0.218,生长季平均值为0.387;冬小麦:0.391和0.664,平均值为0.528;油菜:0.347和0.542,平均值为0.444。 (6)研究中产流产沙速率、侵蚀土壤量以及作物覆盖与管理因子(C值)均与植被覆盖度大小(X)呈现负相关的关系,即春玉米:C=-0.065-0.295InX,X∈[0.06,0.69],拟合结果发现春玉米最优状况下Cmin=0.003,减水减沙效果显著;红薯:C=0.03-0.287InX,X∈[0.05,0.74],拟合结果中Cmin=0.121。 (7)作物秸秆覆盖在减少坡耕地水土流失、改善土壤质量方面具有重要作用。作物秸秆在试验小区中覆盖位置的差异会对土壤流失造成很大影响,研究中坡底覆盖比同等情况的坡顶覆盖的土壤流失比率(SLR)平均小25.4%;秸秆覆盖度越高,秸秆保护土壤的作用越明显,全覆盖(100%)下计算所得的SLR值约占坡底覆盖(50%)的14.2%。