土壤是一個多相的復雜系統(tǒng),由各種顆粒、養(yǎng)分、水分和空氣等組成。土壤的凍結和融化實質上是土壤水的凍結和融化,即水分的相態(tài)及比例的變化過程。土壤中的液態(tài)水在寒冷氣候條件下凍結成冰,在氣溫回升時融化,這種一凍一融的變化過程導致土壤中細顆粒和礦物微裂隙中水膜的楔開壓力發(fā)生變化,從而使土壤團聚體和礦物質遭到破壞。同時反復的凍融過程使土壤中的膠體和粘粒凝聚成微顆粒集合體,分散的土壤微顆粒重新聚集成大顆粒,土壤的這種物理性質改變影響了土壤的化學行為,使土壤中微生物活動和有機質發(fā)生變化,從而影響了土壤養(yǎng)分的遷移轉化過程。為了揭示凍融作用下坡面水沙過程和氮磷遷移過程及其響應機制,采用室內模擬降雨試驗研究了不同土壤含水量條件下,黃土坡面和凍融坡面降雨、產(chǎn)流、產(chǎn)沙及入滲特征,分析了坡面氮磷遷移過程及其流失途徑,明確了坡面氮磷遷移對水沙的響應關系及時滯效應,并結合坡面侵蝕動力因子及土壤可蝕性,分析了凍融作用下侵蝕動力對坡面氮磷遷移的影響機制。論文取得的主要研究成果如下:(1)分析了坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過程隨產(chǎn)流歷時的變化特征以及土壤水分和凍融作用對產(chǎn)流產(chǎn)沙過程的影響,得到了土壤水分影響其變化的臨界含水量值。在凍融的影...

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【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究進展
        1.2.1 坡面水土流失過程
        1.2.2 坡面養(yǎng)分流失過程
        1.2.3 凍融作用對坡面水土流失的影響
        1.2.4 凍融作用對坡面氮磷遷移的影響
    1.3 研究目的
    1.4 研究內容
    1.5 技術路線
2 試驗材料及方法
    2.1 試驗裝置
    2.2 試驗用土
    2.3 試驗設計與方法
    2.4 試驗樣品采集與測定
    2.5 數(shù)據(jù)處理
        2.5.1 產(chǎn)流產(chǎn)沙及入滲率計算
        2.5.2 徑流能量計算方法
        2.5.3 徑流功率計算方法
        2.5.4 土壤可蝕性計算方法
        2.5.5 土壤顆粒和團聚體分級方法
3 凍融作用下坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過程
    3.1 坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙過程
        3.1.1 黃土坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙率變化
        3.1.2 凍融坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙率變化
        3.1.3 土壤水分對坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響
    3.2 坡面入滲過程
        3.2.1 黃土坡面入滲率變化
        3.2.2 凍融坡面入滲率變化
        3.2.3 土壤水分對入滲過程的影響
    3.3 凍融作用對坡面水沙過程的影響
    3.4 本章小結
4 凍融作用下坡面氮素遷移特征
    4.1 坡面徑流中氮素遷移特征
        4.1.1 黃土坡面徑流中氮素遷移特征
        4.1.2 凍融坡面徑流中氮素遷移特征
        4.1.3 土壤水分對徑流中氮素流失的影響
    4.2 坡面泥沙中氮素遷移特征
        4.2.1 黃土坡面泥沙中氮素遷移特征
        4.2.2 凍融坡面泥沙中氮素遷移特征
        4.2.3 土壤水分對泥沙中氮素流失的影響
    4.3 坡面氮素流失途徑
        4.3.1 黃土坡面氮素流失途徑
        4.3.2 凍融坡面氮素流失途徑
        4.3.3 土壤水分對坡面氮素流失途徑的影響
    4.4 凍融作用對氮素遷移的影響
    4.5 本章小結
5 凍融作用下坡面磷素遷移特征
    5.1 坡面徑流中磷素遷移特征
        5.1.1 黃土坡面徑流中磷素遷移特征
        5.1.2 凍融坡面徑流中磷素遷移特征
        5.1.3 土壤水分對徑流中磷素流失的影響
    5.2 坡面泥沙中磷素遷移特征
        5.2.1 黃土坡面泥沙中磷素遷移特征
        5.2.2 凍融坡面泥沙中磷素遷移特征
        5.2.3 土壤水分對泥沙中磷素流失的影響
    5.3 坡面磷素流失途徑
        5.3.1 黃土坡面磷素流失途徑
        5.3.2 凍融坡面磷素流失途徑
        5.3.3 土壤水分對坡面磷素流失途徑的影響
    5.4 凍融作用對磷素遷移的影響
    5.5 本章小結
6 凍融作用下坡面氮磷遷移對水沙過程的動態(tài)響應
    6.1 坡面水沙過程響應關系
        6.1.1 黃土坡面水沙響應關系
        6.1.2 凍融坡面水沙響應關系
        6.1.3 土壤水分對坡面水沙響應關系的影響
        6.1.4 土壤凍融作用對坡面水沙響應關系的影響
    6.2 坡面氮素流失對水沙的響應關系
        6.2.1 產(chǎn)流率與氮素流失關系
        6.2.2 產(chǎn)沙率與氮素流失關系
        6.2.3 土壤水分對坡面氮素流失與水沙響應關系的影響
        6.2.4 凍融作用對坡面氮素流失與水沙響應關系的影響
    6.3 坡面磷素流失對水沙的響應關系
        6.3.1 產(chǎn)流率與磷素流失關系
        6.3.2 產(chǎn)沙率與磷素流失關系
        6.3.3 土壤水分對坡面磷素與水沙響應關系的影響
        6.3.4 凍融作用對坡面磷素與水沙響應關系的影響
    6.4 本章小結
7 凍融作用下坡面水沙過程對氮磷遷移影響的時滯效應
    7.1 研究方法
        7.1.1 Pettitt檢驗法
        7.1.2 Pearson時滯性檢驗
        7.1.3 雙累積曲線檢驗
    7.2 徑流中氮磷遷移變異時間識別
        7.2.1 單變量突變時間識別
        7.2.2 產(chǎn)流影響下氮磷遷移量突變時間識別
        7.2.3 凍融作用對氮磷隨徑流遷移過程中突變時間的影響
    7.3 泥沙中氮磷遷移變異時間識別
        7.3.1 單變量突變時間識別
        7.3.2 產(chǎn)沙影響下氮磷遷移的突變時間識別
        7.3.3 凍融作用對氮磷隨泥沙遷移過程中突變時間的影響
    7.4 坡面氮磷遷移對徑流過程的時滯效應
        7.4.1 黃土坡面氮磷遷移對徑流的時滯效應
        7.4.2 凍融坡面氮磷遷移對徑流的時滯效應
        7.4.3 凍融作用對氮磷遷移與徑流時滯效應的影響
    7.5 坡面氮磷遷移對泥沙的時滯效應
        7.5.1 黃土坡面氮磷遷移對泥沙的時滯效應
        7.5.2 凍融坡面氮磷遷移對泥沙的時滯效應
        7.5.3 凍融作用對氮磷遷移與泥沙時滯效應的影響
    7.6 本章小結
8 凍融作用下坡面侵蝕動力對氮磷遷移的作用機理
    8.1 凍融作用對土壤含水量的影響
    8.2 凍融作用對土壤顆粒及團聚體的影響
    8.3 凍融作用對侵蝕動力因子的影響
        8.3.1 凍融作用對徑流能量與徑流功率的影響
        8.3.2 凍融作用對土壤可蝕性的影響
    8.4 侵蝕動力因子對坡面氮磷遷移的影響
        8.4.1 徑流能量對坡面氮磷遷移的影響
        8.4.2 徑流功率對氮磷遷移的影響
        8.4.3 土壤可蝕性對氮磷遷移的影響
    8.5 坡面水沙過程對氮磷遷移的作用機理
        8.5.1 黃土坡面水沙過程對氮磷遷移的作用機理
        8.5.2 凍融坡面水沙過程對氮磷遷移的作用機理
        8.5.3 凍融作用對坡面氮磷遷移作用機理的影響
    8.6 本章小結
9 結論與展望
    9.1 結論
    9.2 展望
致謝
參考文獻
附錄



本文編號：3911998