长江上游典型丘陵山区坡耕地径流及氮磷碳流失特征

作     者：王祥 陈炜 黄国鲜 童思陈 徐向舟 聂玉玺 宋永会 WANG Xiang;CHEN Wei;HUANG Guoxian;TONG Sichen;XU Xiangzhou;NIE Yuxi;SONG Yonghui

作者机构：中国环境科学研究院 重庆交通大学河海学院 重庆文理学院化学与环境工程学院 大连理工大学水利工程学院 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 

出 版 物：《环境工程技术学报》 (Journal of Environmental Engineering Technology)

年 卷 期：2024年第14卷第5期

页      面：1589-1598页

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFC3201502) 国家自然科学基金项目(52079130,U2240202) 重庆市教育委员会科学技术研究项目(KJQN202301354) 重庆文理学院塔尖计划项目(P2021HH04) 重庆市永川区自然科学基金项目(2022yc-jckx20013) 

主　　题：紫色土 降雨强度 坡度 模拟降雨 养分流失 

摘      要：持续的坡面降雨可能引发地表径流和壤中流的形成。其中,地表径流可通过溶蚀、侵蚀、运输等方式将大量富集在表土(通常为0~20 mm厚度)的养分从土壤中转移到受纳环境。降雨强度和坡度的变化可以影响坡面径流强度,从而改变径流中总氮(TN)、总磷(TP)、溶解性有机碳(DOC)等养分浓度与通量过程。通过模拟降雨试验,设置3种典型降雨强度(40、60、90mm/h)和坡度(6°、12°、18°),探讨不同条件下丘陵山区紫色土坡面径流及坡面TN、TP、DOC流失特征。结果表明:1)产流临界坡度不是一个定值,降雨强度在60 mm/h及以下时,临界坡度介于6°~18°;降雨强度达到90 mm/h时,未出现明显的临界坡度。2)相同降雨强度下,径流中TN和DOC浓度与坡度呈正相关(18°12°6°);降雨强度为90 mm/h时,径流中TP浓度与坡度的关系为6°12°18°,其余降雨强度下,则为12°18°6°。除12°坡面外,DOC流失量随降雨强度增加呈上升趋势;TP最大流失量出现在90 mm/h降雨强度下的6°坡面,为0.91 mg/m^(2),表现为来源限制,其余坡度坡面的TP流失表现为携带限制。3)坡面产流量和产沙量主要受降雨强度的影响,产流量和降雨强度与径流中TP流失量和DOC流失量显著相关,坡度与碳、氮、磷流失量的相关性均不显著,径流中TN流失量与TP和DOC流失量显著相关。研究显示,高强度降雨和小坡度组合下,径流量、TP流失量、DOC流失量显著高于其余降雨强度和坡度的组合,而在高强度降雨和大坡度组合下,TN流失量达到峰值。因此,需要特别关注强降雨、小坡度下紫色土中TP、DOC流失及强降雨、大坡度下TN流失问题。