【摘要】：東北黑土區(qū)作為我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地,對(duì)保障國(guó)家糧食安全具有舉足輕重的作用。由于不合理的農(nóng)田管理方式導(dǎo)致該區(qū)土壤侵蝕加劇,平均黑土層厚度已由20世紀(jì)50年代的60~80 cm下降至目前的20~40 cm,嚴(yán)重威脅國(guó)家糧食安全。為此,本文基于模擬降雨試驗(yàn),共設(shè)計(jì)了20個(gè)處理,包括3種耕作措施(無(wú)壟作、順坡和橫坡耕作)、3種降雨強(qiáng)度(50、75、100 mm h 1)、5種不同降雨雨型(增強(qiáng)型:50 75 100 125 mm h 1)、減弱型:125 100 75 50 mm h 1、峰值型:50 75 100 125 100 75 50 mm h 1、谷值型:100 75 50 75 100 mm h 1、均勻型:75 mm h 1),以及1個(gè)坡度(5°,即順坡壟作改橫坡壟作的臨界坡度),對(duì)比分析不同降雨強(qiáng)度和雨型下不同耕作措施對(duì)黑土區(qū)坡面土壤侵蝕過(guò)程的影響,以期為黑土區(qū)坡面侵蝕防治提供重要科學(xué)依據(jù)。論文取得以下主要研究結(jié)論:1.探究了無(wú)壟作坡面土壤侵蝕過(guò)程,發(fā)現(xiàn)當(dāng)降雨強(qiáng)度由50 mm h 1增加到75 mm h 1和由75 mm h 1增加到100 mm h 1時(shí),無(wú)壟作坡面徑流量分別增加了68.2%和84.6%;而坡面侵蝕量分別增加了83.8%和243.7%。降雨雨型對(duì)無(wú)壟作坡面徑流量的影響不明顯,而對(duì)侵蝕量影響顯著。各雨型侵蝕總量的排序?yàn)樵鰪?qiáng)型減弱型均勻型,其中增強(qiáng)型和減弱型的侵蝕量分別是均勻型的2.7倍和2.3倍。2.辨析了不同降雨強(qiáng)度和降雨雨型下順坡壟作對(duì)黑土區(qū)坡面侵蝕過(guò)程的影響,結(jié)果表明,順坡壟作坡面徑流量和侵蝕量皆隨降雨強(qiáng)度的增加而增大,順坡壟作的徑流總量和侵蝕總量較無(wú)壟作坡面增加了1.2~1.7倍和1.3~2.1倍。其穩(wěn)定階段的徑流強(qiáng)度、侵蝕率和徑流含沙量分別是無(wú)壟作坡面的2.1~2.4倍、4.5~5.2倍和1.2~2.0倍。降雨量相同的情況下,不同雨型間順坡壟作坡面徑流量差異較小,而侵蝕量差異明顯。各雨型間侵蝕量的大小順序?yàn)榉逯敌凸戎敌蜏p弱型均勻型增強(qiáng)型。除125 mm h 1雨強(qiáng)外,各雨型的起始雨強(qiáng)產(chǎn)生的侵蝕量對(duì)總侵蝕量的貢獻(xiàn)率較大。順坡壟作加劇坡面侵蝕的主要原因,一是由于壟溝的集中匯流作用增大了順坡壟作的流速,二是順壟壟溝的侵蝕方式由片蝕轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)溝侵蝕。3.探討了橫坡壟作方式下斷壟前后的坡面侵蝕過(guò)程,發(fā)現(xiàn)在降雨強(qiáng)度為50mm h 1和降雨量為37.5 mm時(shí),橫坡壟作可分別減少坡面徑流強(qiáng)度和侵蝕率97.6%和99.7%。當(dāng)降雨強(qiáng)度為75和100 mm h 1時(shí),橫坡壟有被沖垮的現(xiàn)象發(fā)生,其累計(jì)降雨量分別為32.5和36.6 mm,說(shuō)明壟高為15 cm和壟間距為65 cm的橫坡壟,其壟溝在極端侵蝕性降雨條件下的攔蓄能力約為35.5 mm。在降雨強(qiáng)度為75和100 mm h 1條件下,橫坡壟被沖垮前坡面徑流強(qiáng)度和侵蝕率較無(wú)壟作坡面分別減少了98%和97%;當(dāng)橫坡壟被沖垮后,坡面侵蝕率急劇增大,其值較無(wú)壟作坡面增加了13.2~25.6倍。不同雨型對(duì)橫坡壟作坡面徑流量影響存在差異,各雨型間徑流量大小順序?yàn)闇p弱型均勻型增強(qiáng)型,增強(qiáng)型降雨的徑流總量是均勻型的64.6%,而減弱型降雨的徑流總量是均勻型的1.2倍;各雨型間侵蝕總量大小則表現(xiàn)為均勻型減弱型增強(qiáng)型,均勻型降雨的侵蝕總量分別為增強(qiáng)型和減弱型降雨的2.1倍和1.5倍。在極端侵蝕性降雨條件下,當(dāng)降雨轉(zhuǎn)化為的坡面徑流超過(guò)橫坡壟的蓄水能力后,橫坡壟發(fā)生垮塌,坡面侵蝕方式迅速演變?yōu)榧?xì)溝侵蝕,從而加劇了坡面土壤侵蝕,因此需要合理設(shè)置橫坡壟規(guī)格,防止極端侵蝕性降雨條件下斷壟引起的更為嚴(yán)重的土壤侵蝕。4.對(duì)比分析了不同耕作方式對(duì)黑土區(qū)坡面侵蝕過(guò)程的影響,結(jié)果顯示,在橫坡壟被沖垮前,坡面侵蝕率排序?yàn)轫樒聣抛鳠o(wú)壟作坡面橫坡壟作坡面,順坡壟作坡面侵蝕率分別是無(wú)壟作坡面和橫坡壟作坡面的2.3~3.2倍和350~890倍。但在橫坡壟被沖垮后,在75 mm h 1降雨強(qiáng)度下,坡面侵蝕率排序?yàn)闄M坡壟作坡面順坡壟作無(wú)壟作坡面,橫坡壟作坡面侵蝕率分別是無(wú)壟作坡面和順坡壟作坡面的13.2倍和3.5倍;在100 mm h 1降雨強(qiáng)度下,坡面侵蝕率排序?yàn)闄M坡壟作坡面順坡壟作無(wú)壟作坡面,橫坡壟作坡面侵蝕率分別是無(wú)壟作坡面和順坡壟作坡面的3.6倍和1.6倍。
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【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】：2015
【分類號(hào)】：S157.1

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2379665