本文關(guān)鍵詞：黃土坡面草被措施降雨徑流調(diào)控效應(yīng)試驗(yàn)研究　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2016年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：黃土丘陵區(qū)干旱缺水與水土流失并存,生態(tài)環(huán)境脆弱,降雨主要集中在6~9月份,而草被措施作為有效的水土保持生物措施之一,在該時(shí)期能發(fā)揮較好的蓄水保土作用。本文通過(guò)室內(nèi)斑塊尺度人工模擬降雨試驗(yàn),研究了四種草被措施(雞腳草、白三葉、小冠花、百脈根)及其地上和地下部分在不同生長(zhǎng)階段(5月上旬、6月上旬、7月中旬和8月下旬)的降雨徑流調(diào)控效應(yīng),探討了草被的減水減沙作用機(jī)理,為黃土丘陵區(qū)草被的優(yōu)化配置和茬割時(shí)期的選擇提供了依據(jù)。得出的主要結(jié)論如下:(1)不同草被措施均具有較好的減水減沙效益,且草被的減沙作用強(qiáng)于其減流作用,與裸地相比,草被措施降低產(chǎn)流率31%~73%,降低產(chǎn)沙率84%~99%。雞腳草坡面減流效益、減沙效益在各生長(zhǎng)階段最高,平均減流效益、減沙效益分別為60.5%和97.8%,白三葉次之,百脈根坡面平均減流效益、減沙效益最低,分別為40.0%和81.7%。隨生長(zhǎng)時(shí)間延長(zhǎng),四種草被措施坡面減流效益和減沙效益呈先增加后減小趨勢(shì)。雞腳草和白三葉減流效益和減沙效益在結(jié)實(shí)期(7月中旬)達(dá)到最大,分別為76.0%和98.4%,63.9%和94.24%;小冠花和百脈根減流效益和減沙效益在孕蕾期達(dá)到最大,分別為58.8%和98.0%,50.0%和90.2%;此時(shí),小冠花在草被生長(zhǎng)的7月中旬,百脈根在6月上旬。雞腳草和白三葉生長(zhǎng)旺盛期與黃土丘陵區(qū)水土流失高發(fā)階段吻合,能顯著減少坡面水土流失,其中雞腳草效果最為明顯。草被冠層與根系的減流減沙貢獻(xiàn)率具有一定差異,冠層發(fā)揮較大的減流作用,而根系發(fā)揮較大的減沙作用。除百脈根外,不同生長(zhǎng)階段草被冠層減流貢獻(xiàn)率在53%~79%之間,根系減沙貢獻(xiàn)率在58%~96%之間。雞腳草冠層減流效益、根系減沙效益在四種草被中最大,整個(gè)生長(zhǎng)階段,雞腳草冠層平均減流效益達(dá)40.75%,根系平均減沙效益達(dá)86.8%�；貧w分析表明,LAI與冠層和草被減流效益以及草被坡面產(chǎn)沙率之間呈冪函數(shù)或指數(shù)函數(shù)關(guān)系。(2)草被措施能夠很好地改善土壤結(jié)構(gòu),增加土壤入滲速率,草被坡面土壤初始入滲速率和穩(wěn)定入滲速率顯著高于裸地(P0.05)。不同生長(zhǎng)階段,草被措施間以雞腳草入滲性能最好,土壤穩(wěn)定入滲速率變化范圍為:0.79~1.00 mm min-1,白三葉次之。不同草被坡面與裸地坡面比較,土壤水分入滲深度和土壤含水量增量均有一定差異。降雨后不同草被坡面土壤入滲深度為40~60 cm,裸地坡面僅為30 cm。不同草被措施在同一生長(zhǎng)階段,平均土壤含水量增量變化與坡面土壤水分穩(wěn)定入滲率變化趨勢(shì)一致。5月上旬和6月上旬,平均土壤含水量增量表現(xiàn)為雞腳草坡面白三葉坡面百脈根坡面小冠花坡面裸地坡面;7月中旬和8月下旬,表現(xiàn)為雞腳草坡面白三葉坡面小冠花坡面百脈根坡面裸地坡面。(3)草被措施對(duì)坡面流速具有顯著影響(P0.05)。裸地坡面流速遠(yuǎn)高于草被坡面,百脈根坡面流速顯著高于雞腳草、白三葉和小冠花坡面流速(P0.05)。剪除地上部分后,坡面流速增大,增大范圍在23.5%~61.1%之間。雞腳草、白三葉、小冠花根系坡面平均流速在7月中旬達(dá)到最小,分別為1.9、2.7、3.3 cm s-1,百脈根根系坡面平均流速在6月上旬達(dá)到最小,為5.8 cm s-1。根系坡面的減速效益和減速貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)高于冠層,且以雞腳草根系坡面最為明顯,減速效益和減速貢獻(xiàn)率變化范圍分別在72.0%~83.3%和89.4%~93.5%之間。不同處理水深變化規(guī)律為:雞腳草白三葉小冠花百脈根裸地。剪除地上部分后,水深略有升高。不同草被坡面流的雷諾數(shù)Re在10.30~28.29之間,屬于層流范疇,剪除地上冠層后Re無(wú)顯著差異。雞腳草、白三葉、小冠花在茬割前后坡面流弗勞德數(shù)均小于1,屬于緩流。茬割后,坡面流弗勞德數(shù)略有升高,但并沒(méi)有改變水流的流態(tài)。阻力系數(shù)和曼寧系數(shù)均反映了坡面流的阻力特征,且變化規(guī)律一致,都表現(xiàn)為雞腳草白三葉小冠花百脈根裸地。草被坡面流的阻力系數(shù)和曼寧系數(shù)高于根系坡面。坡面產(chǎn)沙率與平均流速、雷諾數(shù)、弗勞德數(shù)、阻力系數(shù)和曼寧系數(shù)均呈良好的冪函數(shù)關(guān)系,但是與平均水深之間的冪函數(shù)關(guān)系不明顯,與平均流速關(guān)系最為顯著。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S157.43

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本文編號(hào)：1335214