跌坑是坡面土壤特性和薄层水流动力的耦合作用形成,而跌坑对坡面漫流的集中导致了水流流速、流深和切应力的变化,进一步塑造了侵蚀坡面形态导致跌坑贯穿发生细沟;目前关于跌坑与水动力耦合作用的研究相对较少。采用人工模拟降雨试验方法,分析了跌坑对径流特征的影响,定义了径流集中度Kc,回归调查了径流集中后切应力与跌坑贯穿下切速率的关系。结果表明:紫色土曼宁糙度系数随雨强增大而减小,漫流区坡面曼宁糙度系数变化介于0.014～0.026,沟道曼宁糙度系数变化介于0.008～0.015;薄层水流流速和流深顺坡增大,在跌坑处集中后流速剧增,雨强越大流速越大、流深越小;径流切应力顺坡增大,跌坑集中薄层水流而切应力剧增...

利用人工模拟降雨实验，比较了长江中上游地区两种代表性土壤(红壤和紫色土)的产流产沙特征，从而为统筹配置水土保持措施，控制长江流域水土流失提供本底数据支撑。人工模拟实验降雨历时为60 min,设置小中大三组雨强(0.8、1.1、1.4 mm/min)和四组坡度(10°、15°、20°、25°)。结果表明：(1)两种土壤的初损历时都随雨强的增大而减小，红壤的初损历时小于紫色土；(2)在相同雨强和坡度情况下，红壤的径流深大于紫色土，且红壤先达到稳定状态；(3)小雨强时红壤的侵蚀速率大于紫色土，但中大雨强时情况与之相反。该结果主要是由于两种土壤机械组成差异所造成的。由于红壤黏粒含量较高，在雨强较小时，雨水在红壤坡面入渗少产流量大，因此红壤坡面遭受更强的细沟间侵蚀，致使红壤的侵蚀速率更大。当雨强增大后，红壤与紫色土坡面均出现较大产流，但由于紫色土粉粒含量较高，致使紫色土坡面出现细沟侵蚀，从而进一步加剧了紫色土坡面的侵蚀，导致紫色土坡面侵蚀速率反超红壤坡面。

在室内人工模拟降雨条件下，对６种不同碎石含量（０，５％，１０％，２０％，３０％，４０％）的土壤侵蚀产流产沙的过程进行模拟研究。结果表明：碎石含量对径流流速的影响不显著，随着碎石含量的增加，平均径流流速呈减小的趋势。碎石含量对坡面侵蚀径流含沙率影响显著（Ｆ＝３０．０７６，Ｐ＜０．０５），随着碎石含量的增加，径流含沙率呈降低的趋势。累积产沙量与降雨历时具有对数相关关系，碎石含量为５％时相关性最大，碎石含量越大累积产沙量递增速率越小。土壤中碎石混合通过改变土壤的物质组成和结构，增强土壤的抗蚀性和抗冲性，随着碎石含量的增加，土壤流失量逐渐减少，土壤侵蚀速率显著降低。

【目的】农田磷流失风险与磷肥用量密切相关，鉴于土壤胶体在土-水界面磷素迁移转化过程中的重要作用，探讨施用磷肥对紫色土坡面胶体态磷流失的影响及其与产流产沙之间的关系，为从土壤胶体视角认识磷素迁移机制提供科学依据。【方法】试验采用人工模拟降雨和室内分析相结合的方法，开展4个磷肥施用量0(P0）、20(P20）、40(P40）和100(P100)mg·kg~(-1)下紫色土坡面产流产沙及胶体态磷流失特征研究。【结果】地表径流量受磷肥施用量影响较小,侵蚀产沙量受磷肥施用量影响较大，施磷后坡面初始产沙量显著降低了49.3%—68.7%,P100处理累积产沙量较其他施磷处理显著降低了26.5%—30.9%。地表径流是紫色土坡面水分散性总磷（WTP）和胶体态磷（CP）的主要流失途径，其流失比例分别占总流失量的57.5%—93.9%和62.3%—94.8%，且CP是地表径流WTP流失的主要形态，占WTP流失量的72.1%—80.7%。施磷显著增加了磷素流失风险，与P0处理相比，施磷后地表径流WTP、CP、DP（溶解态磷）累积流失负荷量分别提高了2.56—20.97倍、2.72—22.21倍、1.17—10.40倍，侵蚀泥沙WTP、CP、DP的累积流失负荷量分别提高了0.24—0.92倍、0.05—1.09倍、0.47—0.76倍。【结论】紫色土坡面胶体态磷流失的主要途径为地表径流，胶体态磷流失与产流过程密切相关，流失负荷量主要取决于磷肥施用量。水分散性总磷与胶体态磷呈极显著相关关系,胶体态磷是紫色土坡面磷素流失主要形态，可以通过调控地表径流，合理减施磷肥以减少坡面CP流失。

【目的】紫色土坡耕地具有高生产力和强侵蚀性的特点,是长江上游重要的耕地资源,分析坡耕地障碍耕层类型及其对农作物产量的影响,对坡耕地合理耕层构建参数确定、耕层质量调控和坡耕地持续利用具有重要应用价值。本文基于不同地力等级紫色土坡耕地耕层样本,定量化分析坡耕地耕层质量障碍特征。【方法】采用障碍度模型及聚类分析研究不同地力等级紫色土坡耕地障碍耕层类型及耕层质量变化特征。【结果】(1)不同地力紫色土坡耕地土壤物理属性差异显著,随地力等级降低,地块田面坡度显著变大、有效土层厚度显著变小,当田面坡度由5.1°变为21.7°,农作物产量可下降45%,五级坡耕地心土层缺失现象严重;而土壤肥力属性未表现明显差异,一至四级坡耕地同一地力等级土壤有机质、土壤全氮、阳离子交换量总体表现为耕作层>心土层>底土层,五级坡耕地耕作层与底土层之间各指标差异不显著。(2)一、二级坡耕地各土层土壤质量指数均在0.434-0.528之间,同一地力等级各土层土壤质量指数表现为耕作层>心土层>底土层;土壤物理属性对低产坡耕地土壤质量影响更为显著,五级坡耕地田面坡度指标障碍度为一级坡耕地的80.73倍。(3)紫色土坡耕地障碍耕层可分为3类,即Ⅲ土壤养分限制型、Ⅳ有效土层厚度限制型、Ⅴ田面坡度限制型,土壤物理属性为主要障碍特征时,耕层构型疏松,心土层缺失现象严重,农作物产量较土壤养分限制型坡耕地低25%。【结论】紫色土坡耕地耕层质量偏低,障碍耕层包含土壤养分限制型、有效土层厚度限制型、田面坡度限制型3种类型,土壤物理属性为主要限制因素,田面坡度偏大,有效土层厚度浅薄化严重。

由于天然降雨存在间歇性,常会出现前期降雨已经发育成型的细沟又经历了二次降雨的情况,但目前对这一条件下细沟流水动力学特性的研究还很少。本文采用室内人工模拟降雨的方法,通过间隔24 h两场不同雨强的降雨,研究黄土坡面经过第一场降雨形成比较稳定的细沟之后,在第二场较小雨强降雨过程中,细沟发育平稳时的流水动力学特性。研究结果表明:1细沟流速大小受坡长影响并不显著,相同坡度下不同坡长的细沟流平均流速差别不大;细沟流速受细沟形态影响较大,25°坡面比20°坡面细沟密度大,流速相对较小;2剪切力大小受流量和坡度共同作用;雷诺数与水流剪切力呈显著正相关关系,弗洛德数与水流剪切力则呈显著负相关关系;3随着距坡顶距离的增加,阻力系数呈增大趋势;第二次降雨强度相同,坡度大的坡面上阻力系数也较大,可见阻力系数与径流量和坡度的关系十分紧密;阻力系数与雷诺数之间呈显著正相关关系,雷诺数的增加意味着平均流速增大,水流强度增大导致细沟形态更为复杂,水流受到的阻力增大;虽然雷诺数增加同时也意味着水流深度增大,但从试验结果可见,陡坡条件下阻力系数受流速的影响较大。

三峡库区紫色土坡耕地分布广，水土流失严重。对５个小区降雨连续２ａ的观测和泥沙养分分析，证明免耕植橙、石坎梯地、纵横向沟等是保持水土较好的耕作利用方式。在此基础上，增加植被覆盖度、加强夏作的表土保护，能显著地控制紫色土坡耕地的水土流失。

【目的】紫色土坡耕地是西南区农业生产重要的耕地资源,其耕层质量集中表现为侵蚀性退化严重且农作物产量低而不稳,在地块尺度上农作物产量变化较土壤质量退化具有较明显的滞后效应。论文在紫色土不同地力等级坡耕地耕层土壤质量分析基础上,定量分析紫色土坡耕地耕层质量对农作物的适宜性程度。【方法】在不同地力等级耕层质量统计分析及聚类分析基础上,对农作物-耕层适宜性的耦合度程度进行诊断分析。【结果】(1)紫色土坡耕地不同地力等级的耕层厚度为19—21 cm,有效土层厚度在21—43 cm变化,耕层厚度比较稳定但有效土层浅薄现象严重,五级坡耕地不存在心土层;五级坡耕地产量限制因素为田面坡度、有效土层厚度、耕层厚度。(2)紫色土坡耕地3种耕层类型特征明显,其中Ⅰ类耕层土壤显弱酸性(pH 6.4),阳离子交换量(21.0 cmol(+)·L~(-1))最大;Ⅱ类耕层田面坡度最小(11°),有效土层厚度(38 cm)和耕层厚度(22 cm)最厚,土壤速效钾含量(136.5 mg·kg~(-1))最多;Ⅲ类耕层有效土层厚度(28 cm)最薄,土壤显酸性(pH 4.8),阳离子交换量(9.2 cmol(+)·L~(-1))最小;田面坡度,有效土层厚度,土壤酸化,阳离子交换量是影响坡耕地作物产量主导因子。(3)紫色土坡耕地不同地力等级的农作物与耕层适宜性存在协调发展类和失调衰退类两种状态和同步型、滞后型、损益型、共损型4种表现,在同样地力条件下,农作物产量较耕层质量更为敏感,衰退表现更加明显;农作物-耕层耦合关系(C_d)为Ⅰ类耕层(0.4820)和Ⅱ类(0.5207)属于基本协调发展类农作物耕层同步型,农作物生长勉强适宜;Ⅲ类(0.3343)濒临失调衰退类耕层损益型,农作物生长中度不适宜。【结论】紫色土坡耕地耕层厚度比较稳定但有效土层浅薄化现象严重,不同地力等级的农作物与耕层适宜性存在协调发展类和失调衰退类两种状态和同步型、滞后型、损益型、共损型4种表现,紫色土坡耕地改良应减小田面坡度,增加有效土层厚度,调节土壤酸碱度。研究结果可为地块尺度上紫色土坡耕地合理耕层调控及构建提供技术参数。

为明确不同耕作和覆盖方式两个因素对紫色土坡耕地玉米农田Ｎ＿２Ｏ排放的影响，分别对不同耕作方式和覆盖方式下玉米产量、玉米生育期的径流和氮素损失量和施肥后的Ｎ＿２Ｏ排放速率进行了测定。结果表明，横坡垄作并覆盖秸秆的处理地表径流为１４．４ ｍｍ，在所有处理中最小。平作＋覆盖处理的壤中流损失氮量最低，仅为１６．０ ｋｇ·ｈｍ～（－２），顺坡＋覆盖处理的壤中流氮素流失最大，为３３．１ ｋｇ·ｈｍ～（－２）。顺坡＋覆盖处理对应的Ｎ＿２Ｏ排放量最高，为０．８ ｋｇ·ｈｍ～（－２），平作和平作＋覆盖处理对应的Ｎ＿２Ｏ排放量相对较低，分别为０．５３和０．５６ ｋｇ·ｈｍ～（－２）。耕作方式和覆盖方式都对Ｎ＿２Ｏ．．．

【目的】研究重庆紫色土坡耕地"冬小麦-夏玉米"种植模式在不同施肥制度和耕作模式下由降雨而引发的水土流失特征及氮素流失规律,可为该区农业生产及生态环境保护提供科学依据。【方法】设置4种施肥制度(顺坡耕作对照、顺坡耕作农家肥和化肥配合施用、顺坡耕作单施化肥、顺坡耕作单施化肥增量)和2种耕作模式(顺坡耕作单施化肥、横坡垄作单施化肥),采用野外径流小区长期(2008—2012年)定位监测,研究施肥与耕作对坡面土壤侵蚀及氮素流失的影响。【结果】不同施肥制度和不同耕作模式间产流量、产沙量、氮素流失量差异均显著,不施肥处理产流量、产沙量及氮素流失量均最大,施肥、横坡垄作均能有效降低坡面产流产沙及氮素流失量。...

坡地磷素迁移过程与调控机理研究是目前三峡库区关注的焦点和研究的热点问题之一，对于保护库区耕地以及水库水质安全具有十分重要的意义。系统总结了三峡库区紫色土坡地磷素迁移的途径、形态最新进展，介绍了降雨特征、土地利用方式、坡面管理措施等因素对磷素迁移的影响；目前研究中存在的主要问题，并指出了今后的研究重点，以期为三峡库区紫色土坡地磷素流失研究提供参考。

通过人工降雨模拟试验,研究紫色土坡地泥沙全氮、全磷与泥沙三者流失的耦合特征及其受降雨和地形的影响。结果表明,泥沙全氮流失量随坡度及雨强的增加而减小,而全磷的流失量受雨强及坡度的影响均较小;相关性分析表明泥沙流失量愈大,全氮流失量愈小,而全磷愈大。全氮与泥沙流失随降雨时间而呈峰值特征,而全磷随时间变化较小。泥沙养分流失量的累积过程与泥沙累积过程一致,随泥沙累积量的增加而增加,且全氮流失累积量明显低于全磷流失累积量;坡地泥沙流失养分的富集比具差异性,即泥沙流失量愈大,氮富集比越低,磷富集比越高。分析坡地泥沙流失养分的富集比,可知全磷与泥沙的耦合稳定性较全氮高,更易呈现影响下游水质的滞后效应。

【目的】研究紫色土旱坡地土壤团聚体稳定性特征及其对侵蚀过程的影响。【方法】利用野外人工模拟降雨与土壤团聚体特征分析的研究方法,对4种紫色土旱坡地土壤团聚体稳定性特征及其对侵蚀过程影响进行研究。【结果】(1)快速湿润使大部分团聚体崩解为细小的团聚体,慢速湿润和湿润振荡2种处理对5—2 mm大团聚体的影响最大,崩解后集中分布在2—0.5 mm范围内。(2)4种土地利用类型团聚体稳定性大小为桑园地>苜蓿地>荒草地>菜地,快速湿润作用下4种土地利用类型团聚体的平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)都较小,慢速湿润处理的MWD和GMD总体较大,紫色土旱坡地土壤团聚体崩解机制主要是快速湿润时孔隙内...

【目的】地表微地形是影响坡面侵蚀过程的重要因素之一。它影响着地表填洼量、渗透速率、地表径流等过程，同时这些过程也会对微地形变化产生影响。论文探讨了不同降雨条件下地表微地形动态变化特征，为深入理解坡面水蚀机理，以及坡耕地水土流失的有效防治与耕作措施的合理布设提供科学依据。【方法】以川中丘陵区横坡垄作坡面为研究对象，以直线坡面为对照，通过室内人工模拟降雨方法，结合ＧＩＳ技术，从地表糙度的角度，分析递增和递减降雨条件下，紫色土坡面地表微地形的变化特征。【结果】不同降雨条件下横垄坡面高程值变化范围最高可达－１８０—８０ ｍｍ，主要集中在－２０—２０ ｍｍ，地表高程减小区域所占比例相对较大。直线坡面高程．．．