棕壤横垄侧渗流产生机制及其对土壤侵蚀的影响

横垄是山地丘陵区的主要耕作方式之一。横垄具有积水和增加入渗的作用，可减少径流和土壤流失，但同时也可能诱发侧渗流产生，引起横垄土壤侵蚀，从而减弱横垄的水土保持作用。因此，揭示横垄侧渗流产生机制及对横垄土壤侵蚀的影响，是横垄水土保持机理研究和应用需要解决的重要科学问题。本项目采用垄向与坡面坡度均可调的试验土槽，正交设计降雨强度、上方来水量、垄高、垄宽、垄向与坡面坡度等6因素5水平的室内人工模拟降雨试验，探明横垄侧渗流产流特征，判别影响侧渗流的主要因素；通过建立侧渗流量及产沙量与主要显著影响因素的关系模型，揭示侧渗流的产生机制，阐明横垄土壤流失过程及其对主要影响因素的响应，定量分析侧渗流对横垄土壤侵蚀的影响。研究结果将有助于深入认识横垄对土壤侵蚀过程的调控机制，同时为合理运用横垄耕作方式提供科学依据。

本项目以鲁中南山地丘陵区棕壤坡面等高垄作为研究对象，通过实地调查与室内分析获取了微地貌、垄沟几何形态参数及棕壤水文特性。设计了垄向坡度与坡面坡度可同时调节的降雨土槽。在自由下渗条件下，采用正交设计布设了垄向坡度、坡面坡度、垄高、垄宽和雨强等5因素2水平的人工模拟降雨实验，共36个处理，分析了垄面土壤侵蚀过程、横垄垮塌土壤流失特征，并定量阐明了各因素的影响及其交互作用。在渗流条件下，利用二次正交旋转组合设计安排了垄向坡度、坡面坡度和垄高3个因素五个水平的渗流过程和人工模拟降雨实验，共23个处理。分别建立了渗流率、产流和产沙量的二次多项式回归模型，定量分析了各因素及其交互作用对渗流及产流产沙的影响，研究了将渗流因素作为侵蚀产沙模型输入因子对预测精度的提高机制。依托本课题，在Soil and Tillage Research、Catena、Geomorphology、Agriculture, Ecosystems & Environment 等国际主流期刊发表SCI论文7篇，在《土壤学报》等国内核心期刊发表论文2篇，联合培养博士1人、硕士2人。