【摘要】：近年來,黃土高原植被得以顯著恢復(fù),地表枯落物大量蓄積,而有關(guān)枯落物對土壤侵蝕過程影響的研究相對滯后。目前,有關(guān)枯落物對土壤侵蝕過程影響的研究多集中于不同植被枯落物覆蓋對坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過程的影響,而枯落物蓄積量影響坡面流水動力參數(shù)及產(chǎn)流產(chǎn)沙的定量研究相對缺乏;此外,枯落物混入土壤也可顯著影響土壤侵蝕過程,但對坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過程的影響相對較少,尤其是枯落物混入土壤影響坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的定量研究更是鮮有報道。因此,本文選取了黃土高原丘陵溝壑區(qū)鐵桿蒿(菊科)和白羊草(禾本科)枯落物為研究對象,依據(jù)野外調(diào)查枯落物分布特征,分別設(shè)置了7個枯落物梯度(鐵桿蒿覆蓋量為0、100、200、400、600、800、1000 g m~(-2);白羊草覆蓋量為0、50、100、150、200、350、600 g m~(-2);鐵桿蒿和白羊草混入量分別與其覆蓋量一致),采用人工模擬降雨試驗(yàn),系統(tǒng)研究了典型草地枯落物覆蓋及混入對坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過程的影響。取得了以下主要結(jié)論:(1)枯落物覆蓋和混入均可顯著影響坡面流水動力參數(shù)。隨著枯落物覆蓋量的增加,雷諾數(shù)、弗汝德數(shù)和平均流速呈冪函數(shù)減小(p0.01),阻力系數(shù)呈冪函數(shù)增大(p0.01);隨著枯落物混入量的增加,弗汝德數(shù)、平均流速呈冪函數(shù)減小(p0.01),阻力系數(shù)呈冪函數(shù)增加(p0.01)。對于鐵桿蒿和白羊草枯落物,覆蓋條件下坡面流流速均小于混入,分別減少了68.79和60.29%,而阻力系數(shù)均大于混入,是其144.21和14.65倍。枯落物生物量相同條件下,鐵桿蒿覆蓋和混入平均流速均低于白羊草,分別減少了24.42和13.63%,阻力系數(shù)均高于白羊草,分別是白養(yǎng)草的9.27和1.78倍。(2)枯落物覆蓋和混入均能有效延遲初始產(chǎn)流時間。相對于裸地對照,鐵桿蒿枯落物覆蓋和混入初始產(chǎn)流時間分別是裸地的8.49和2.51倍,白羊草則分別是4.97和1.77倍,且隨著枯落物覆蓋量和混入量的增加,初始產(chǎn)流時間均整體增大。鐵桿蒿和白羊草枯落物覆蓋初始產(chǎn)流時間均高于其枯落物混入,分別是混入的3.38和2.81倍。枯落物覆蓋和混入條件下產(chǎn)流速率隨降雨歷時均表現(xiàn)為先增加后趨于穩(wěn)定的變化趨勢。隨覆蓋量的增加,產(chǎn)流量呈冪函數(shù)減小(p0.01);而隨混入量的增加,產(chǎn)流量無明顯變化趨勢�？萋湮锔采w條件下鐵桿蒿和白羊草的產(chǎn)流量均低于其混入條件下的產(chǎn)流量,分別減少了4.21和7.21%。(3)枯落物覆蓋和混入條件下,產(chǎn)沙速率隨降雨歷時變化整體呈增加趨勢,但受降雨強(qiáng)度和枯落物覆蓋量或混入量的影響,其增加幅度存在差異�？萋湮锟娠@著減小產(chǎn)沙量,相對于裸地對照,鐵桿蒿枯落物覆蓋和混入條件下產(chǎn)沙量分別減少了91.44和44.22%,白羊草則分別減少了52.36和34.34%,且隨枯落物量的增加,產(chǎn)沙量均呈冪函數(shù)減小(p0.01)�？萋湮锔采w量相同時,鐵桿蒿產(chǎn)沙量較白羊草減少了56.55%;枯落物混入量相同時,白羊草產(chǎn)沙量較鐵桿蒿減少了15.62%。(4)水動力參數(shù)和枯落物特征與產(chǎn)沙量關(guān)系密切。枯落物覆蓋條件下,產(chǎn)沙量隨雷諾數(shù)、弗汝德數(shù)、平均流速和產(chǎn)流量的增加呈冪函數(shù)增大,隨阻力系數(shù)的增加呈冪函數(shù)減小(p0.01),產(chǎn)沙量可表征為產(chǎn)流量和枯落物莖稈質(zhì)量的冪函數(shù)關(guān)系(p0.01);枯落物混入條件下,產(chǎn)沙量隨弗汝德數(shù)、平均流速的增加呈冪函數(shù)增大,隨阻力系數(shù)的增加呈冪函數(shù)減小(p0.01),產(chǎn)沙量可表征為產(chǎn)流量和枯落物體積的冪函數(shù)關(guān)系(p0.01)。(5)枯落物覆蓋和混入具有較好的減流減沙效益。枯落物覆蓋條件下,減流和減沙效益隨覆蓋量的增加而增強(qiáng);枯落物混入條件下,雖具有一定減流效益,但與枯落物混入量無顯著關(guān)系,而減沙效益則隨混入量的增加而增強(qiáng)。白羊草和鐵桿蒿枯落物的減流減沙效益存在顯著差異�？萋湮锔采w量相同時,鐵桿蒿減流和減沙效益分別是白羊草的1.22和1.36倍;枯落物混入量相同時,鐵桿蒿減流效益是白羊草的2.20倍,而減沙效益則是其65.28%。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S157.1

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本文編號：2806066