川中丘陵区坡耕地防蚀机理研究

本研究针对长江上游生态环境建设和水土资源可持续发展的关键，以川中丘陵区坡耕地为研究对象，采用野外人工模拟降雨和室内分析相结合的方法，从地表糙度的角度，探索耕作措施随作物植被生长的变化特征，明晰其在水蚀过程中与径流、侵蚀产沙的互动关系，揭示不同耕作措施下作物植被对侵蚀产沙响应规律，弄清耕作措施及作物植被与径流和侵蚀产沙的耦合关系，提出既适合区域优质高产而又有利于防治水土流失的种植模式。这一研究，有助于系统地阐明水蚀过程中耕作措施及作物植被的防蚀效应的本质及作用机制，为进一步理解川中丘陵区坡耕地水蚀机理及水蚀预报模型的建立奠定基础，为指导坡耕地管理提供理论依据。

本项目通过野外人工模拟降雨与室内分析相结合的方法，研究了不同雨强、不同坡度条件下，耕作措施及玉米对坡耕地土壤侵蚀发生、发展的影响，揭示了相应条件下的产流、产沙规律，明晰耕作措施及作物植被与径流和侵蚀产沙的耦合关系，揭示作物植被的生长与其抗蚀能力间的关系。取得主要成果如下：.不同雨强下，种植玉米下各措施径流量和产流强度都要小于相应的对照。在雨强1.0和2.0 mm/min下，平作措施径流量最小；在雨强1.5 mm/min条件下横坡措施径流量却最小，平作措施和顺坡措施径流量达最大。在雨强1.0 mm/min下各措施产沙率均最小；在雨强1.5 mm/min下平作措施产沙率达最大，在雨强2.0 mm/min下横坡和顺坡措施产沙率却最大。玉米全生育期内，壤中流起始产流的时间随着玉米生育期推进，产流历时逐渐缩短。不同生育期内，地表糙度大的地表产流持续时间越长，均为横坡垄作＞平作＞对照坡面的特征。.不同生育期，冠层截留量、茎秆流量和穿透雨量与雨强呈极显著线性正相关关系，冠层截留量和茎秆流量与叶面积之间呈极显著正相关直线关系，而穿透雨量与叶面积之间呈极显著线性负相关关系。提出了不同措施下玉米保土作用系数。平作、顺坡和横坡条件下玉米植被保土作用系数分别为0.29、0.61和0.25。.随着玉米生育期推进，0-5cm土层土壤抗剪强度持续增加，于成熟期达最大，5-10 cm和10-15 cm土层表现为先增加后减小，在抽雄期达最大。15-20cm 土层抗剪强度值总体较大；玉米对前三个土层土壤抗剪强度的增强效应较好，其增强率在抽雄期最高。玉米各生育期，径流含沙量随冲刷时间延长呈先骤然下降，其后缓慢下降并趋于稳定，而抗冲性则呈先缓慢增加，其后呈增加的趋势。土壤抗冲性和增强效应随生育期推进呈逐渐增加的趋势并于成熟期达最大值，随着冲刷坡度的增加，其增加趋势逐渐减小。.随生育时期的推进，地表糙度逐渐衰退，在抽雄期时达到最小，地表糙度平均变幅大小为横坡垄作>顺坡垄作>平作，苗期时变化幅度最小，拔节期或抽雄期时最大；玉米长势越好地表产流时间越晚，各生育时期地表产流时间均为顺坡垄作最早，横坡垄作最晚；全生育期内地表径流量呈现先降低后增高的变化趋势，除苗期外横坡垄作产流量均低于平作，总体地表糙度对地表径流的影响未达到显著水平；苗期时土壤侵蚀量随地表糙度的增大呈指数递减，而其余时期均是随地表糙度的增大侵蚀量呈