冻融作用下坡面水沙与氮磷迁移过程及其响应机制研究
发布时间：2024-02-26 23:06
土壤是一个多相的复杂系统,由各种颗粒、养分、水分和空气等组成。土壤的冻结和融化实质上是土壤水的冻结和融化,即水分的相态及比例的变化过程。土壤中的液态水在寒冷气候条件下冻结成冰,在气温回升时融化,这种一冻一融的变化过程导致土壤中细颗粒和矿物微裂隙中水膜的楔开压力发生变化,从而使土壤团聚体和矿物质遭到破坏。同时反复的冻融过程使土壤中的胶体和粘粒凝聚成微颗粒集合体,分散的土壤微颗粒重新聚集成大颗粒,土壤的这种物理性质改变影响了土壤的化学行为,使土壤中微生物活动和有机质发生变化,从而影响了土壤养分的迁移转化过程。为了揭示冻融作用下坡面水沙过程和氮磷迁移过程及其响应机制,采用室内模拟降雨试验研究了不同土壤含水量条件下,黄土坡面和冻融坡面降雨、产流、产沙及入渗特征,分析了坡面氮磷迁移过程及其流失途径,明确了坡面氮磷迁移对水沙的响应关系及时滞效应,并结合坡面侵蚀动力因子及土壤可蚀性,分析了冻融作用下侵蚀动力对坡面氮磷迁移的影响机制。论文取得的主要研究成果如下:(1)分析了坡面产流产沙过程随产流历时的变化特征以及土壤水分和冻融作用对产流产沙过程的影响,得到了土壤水分影响其变化的临界含水量值。在冻融的影...
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 坡面水土流失过程
1.2.2 坡面养分流失过程
1.2.3 冻融作用对坡面水土流失的影响
1.2.4 冻融作用对坡面氮磷迁移的影响
1.3 研究目的
1.4 研究内容
1.5 技术路线
2 试验材料及方法
2.1 试验装置
2.2 试验用土
2.3 试验设计与方法
2.4 试验样品采集与测定
2.5 数据处理
2.5.1 产流产沙及入渗率计算
2.5.2 径流能量计算方法
2.5.3 径流功率计算方法
2.5.4 土壤可蚀性计算方法
2.5.5 土壤颗粒和团聚体分级方法
3 冻融作用下坡面产流产沙过程
3.1 坡面产流产沙过程
3.1.1 黄土坡面产流产沙率变化
3.1.2 冻融坡面产流产沙率变化
3.1.3 土壤水分对坡面产流产沙的影响
3.2 坡面入渗过程
3.2.1 黄土坡面入渗率变化
3.2.2 冻融坡面入渗率变化
3.2.3 土壤水分对入渗过程的影响
3.3 冻融作用对坡面水沙过程的影响
3.4 本章小结
4 冻融作用下坡面氮素迁移特征
4.1 坡面径流中氮素迁移特征
4.1.1 黄土坡面径流中氮素迁移特征
4.1.2 冻融坡面径流中氮素迁移特征
4.1.3 土壤水分对径流中氮素流失的影响
4.2 坡面泥沙中氮素迁移特征
4.2.1 黄土坡面泥沙中氮素迁移特征
4.2.2 冻融坡面泥沙中氮素迁移特征
4.2.3 土壤水分对泥沙中氮素流失的影响
4.3 坡面氮素流失途径
4.3.1 黄土坡面氮素流失途径
4.3.2 冻融坡面氮素流失途径
4.3.3 土壤水分对坡面氮素流失途径的影响
4.4 冻融作用对氮素迁移的影响
4.5 本章小结
5 冻融作用下坡面磷素迁移特征
5.1 坡面径流中磷素迁移特征
5.1.1 黄土坡面径流中磷素迁移特征
5.1.2 冻融坡面径流中磷素迁移特征
5.1.3 土壤水分对径流中磷素流失的影响
5.2 坡面泥沙中磷素迁移特征
5.2.1 黄土坡面泥沙中磷素迁移特征
5.2.2 冻融坡面泥沙中磷素迁移特征
5.2.3 土壤水分对泥沙中磷素流失的影响
5.3 坡面磷素流失途径
5.3.1 黄土坡面磷素流失途径
5.3.2 冻融坡面磷素流失途径
5.3.3 土壤水分对坡面磷素流失途径的影响
5.4 冻融作用对磷素迁移的影响
5.5 本章小结
6 冻融作用下坡面氮磷迁移对水沙过程的动态响应
6.1 坡面水沙过程响应关系
6.1.1 黄土坡面水沙响应关系
6.1.2 冻融坡面水沙响应关系
6.1.3 土壤水分对坡面水沙响应关系的影响
6.1.4 土壤冻融作用对坡面水沙响应关系的影响
6.2 坡面氮素流失对水沙的响应关系
6.2.1 产流率与氮素流失关系
6.2.2 产沙率与氮素流失关系
6.2.3 土壤水分对坡面氮素流失与水沙响应关系的影响
6.2.4 冻融作用对坡面氮素流失与水沙响应关系的影响
6.3 坡面磷素流失对水沙的响应关系
6.3.1 产流率与磷素流失关系
6.3.2 产沙率与磷素流失关系
6.3.3 土壤水分对坡面磷素与水沙响应关系的影响
6.3.4 冻融作用对坡面磷素与水沙响应关系的影响
6.4 本章小结
7 冻融作用下坡面水沙过程对氮磷迁移影响的时滞效应
7.1 研究方法
7.1.1 Pettitt检验法
7.1.2 Pearson时滞性检验
7.1.3 双累积曲线检验
7.2 径流中氮磷迁移变异时间识别
7.2.1 单变量突变时间识别
7.2.2 产流影响下氮磷迁移量突变时间识别
7.2.3 冻融作用对氮磷随径流迁移过程中突变时间的影响
7.3 泥沙中氮磷迁移变异时间识别
7.3.1 单变量突变时间识别
7.3.2 产沙影响下氮磷迁移的突变时间识别
7.3.3 冻融作用对氮磷随泥沙迁移过程中突变时间的影响
7.4 坡面氮磷迁移对径流过程的时滞效应
7.4.1 黄土坡面氮磷迁移对径流的时滞效应
7.4.2 冻融坡面氮磷迁移对径流的时滞效应
7.4.3 冻融作用对氮磷迁移与径流时滞效应的影响
7.5 坡面氮磷迁移对泥沙的时滞效应
7.5.1 黄土坡面氮磷迁移对泥沙的时滞效应
7.5.2 冻融坡面氮磷迁移对泥沙的时滞效应
7.5.3 冻融作用对氮磷迁移与泥沙时滞效应的影响
7.6 本章小结
8 冻融作用下坡面侵蚀动力对氮磷迁移的作用机理
8.1 冻融作用对土壤含水量的影响
8.2 冻融作用对土壤颗粒及团聚体的影响
8.3 冻融作用对侵蚀动力因子的影响
8.3.1 冻融作用对径流能量与径流功率的影响
8.3.2 冻融作用对土壤可蚀性的影响
8.4 侵蚀动力因子对坡面氮磷迁移的影响
8.4.1 径流能量对坡面氮磷迁移的影响
8.4.2 径流功率对氮磷迁移的影响
8.4.3 土壤可蚀性对氮磷迁移的影响
8.5 坡面水沙过程对氮磷迁移的作用机理
8.5.1 黄土坡面水沙过程对氮磷迁移的作用机理
8.5.2 冻融坡面水沙过程对氮磷迁移的作用机理
8.5.3 冻融作用对坡面氮磷迁移作用机理的影响
8.6 本章小结
9 结论与展望
9.1 结论
9.2 展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3911998
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 坡面水土流失过程
1.2.2 坡面养分流失过程
1.2.3 冻融作用对坡面水土流失的影响
1.2.4 冻融作用对坡面氮磷迁移的影响
1.3 研究目的
1.4 研究内容
1.5 技术路线
2 试验材料及方法
2.1 试验装置
2.2 试验用土
2.3 试验设计与方法
2.4 试验样品采集与测定
2.5 数据处理
2.5.1 产流产沙及入渗率计算
2.5.2 径流能量计算方法
2.5.3 径流功率计算方法
2.5.4 土壤可蚀性计算方法
2.5.5 土壤颗粒和团聚体分级方法
3 冻融作用下坡面产流产沙过程
3.1 坡面产流产沙过程
3.1.1 黄土坡面产流产沙率变化
3.1.2 冻融坡面产流产沙率变化
3.1.3 土壤水分对坡面产流产沙的影响
3.2 坡面入渗过程
3.2.1 黄土坡面入渗率变化
3.2.2 冻融坡面入渗率变化
3.2.3 土壤水分对入渗过程的影响
3.3 冻融作用对坡面水沙过程的影响
3.4 本章小结
4 冻融作用下坡面氮素迁移特征
4.1 坡面径流中氮素迁移特征
4.1.1 黄土坡面径流中氮素迁移特征
4.1.2 冻融坡面径流中氮素迁移特征
4.1.3 土壤水分对径流中氮素流失的影响
4.2 坡面泥沙中氮素迁移特征
4.2.1 黄土坡面泥沙中氮素迁移特征
4.2.2 冻融坡面泥沙中氮素迁移特征
4.2.3 土壤水分对泥沙中氮素流失的影响
4.3 坡面氮素流失途径
4.3.1 黄土坡面氮素流失途径
4.3.2 冻融坡面氮素流失途径
4.3.3 土壤水分对坡面氮素流失途径的影响
4.4 冻融作用对氮素迁移的影响
4.5 本章小结
5 冻融作用下坡面磷素迁移特征
5.1 坡面径流中磷素迁移特征
5.1.1 黄土坡面径流中磷素迁移特征
5.1.2 冻融坡面径流中磷素迁移特征
5.1.3 土壤水分对径流中磷素流失的影响
5.2 坡面泥沙中磷素迁移特征
5.2.1 黄土坡面泥沙中磷素迁移特征
5.2.2 冻融坡面泥沙中磷素迁移特征
5.2.3 土壤水分对泥沙中磷素流失的影响
5.3 坡面磷素流失途径
5.3.1 黄土坡面磷素流失途径
5.3.2 冻融坡面磷素流失途径
5.3.3 土壤水分对坡面磷素流失途径的影响
5.4 冻融作用对磷素迁移的影响
5.5 本章小结
6 冻融作用下坡面氮磷迁移对水沙过程的动态响应
6.1 坡面水沙过程响应关系
6.1.1 黄土坡面水沙响应关系
6.1.2 冻融坡面水沙响应关系
6.1.3 土壤水分对坡面水沙响应关系的影响
6.1.4 土壤冻融作用对坡面水沙响应关系的影响
6.2 坡面氮素流失对水沙的响应关系
6.2.1 产流率与氮素流失关系
6.2.2 产沙率与氮素流失关系
6.2.3 土壤水分对坡面氮素流失与水沙响应关系的影响
6.2.4 冻融作用对坡面氮素流失与水沙响应关系的影响
6.3 坡面磷素流失对水沙的响应关系
6.3.1 产流率与磷素流失关系
6.3.2 产沙率与磷素流失关系
6.3.3 土壤水分对坡面磷素与水沙响应关系的影响
6.3.4 冻融作用对坡面磷素与水沙响应关系的影响
6.4 本章小结
7 冻融作用下坡面水沙过程对氮磷迁移影响的时滞效应
7.1 研究方法
7.1.1 Pettitt检验法
7.1.2 Pearson时滞性检验
7.1.3 双累积曲线检验
7.2 径流中氮磷迁移变异时间识别
7.2.1 单变量突变时间识别
7.2.2 产流影响下氮磷迁移量突变时间识别
7.2.3 冻融作用对氮磷随径流迁移过程中突变时间的影响
7.3 泥沙中氮磷迁移变异时间识别
7.3.1 单变量突变时间识别
7.3.2 产沙影响下氮磷迁移的突变时间识别
7.3.3 冻融作用对氮磷随泥沙迁移过程中突变时间的影响
7.4 坡面氮磷迁移对径流过程的时滞效应
7.4.1 黄土坡面氮磷迁移对径流的时滞效应
7.4.2 冻融坡面氮磷迁移对径流的时滞效应
7.4.3 冻融作用对氮磷迁移与径流时滞效应的影响
7.5 坡面氮磷迁移对泥沙的时滞效应
7.5.1 黄土坡面氮磷迁移对泥沙的时滞效应
7.5.2 冻融坡面氮磷迁移对泥沙的时滞效应
7.5.3 冻融作用对氮磷迁移与泥沙时滞效应的影响
7.6 本章小结
8 冻融作用下坡面侵蚀动力对氮磷迁移的作用机理
8.1 冻融作用对土壤含水量的影响
8.2 冻融作用对土壤颗粒及团聚体的影响
8.3 冻融作用对侵蚀动力因子的影响
8.3.1 冻融作用对径流能量与径流功率的影响
8.3.2 冻融作用对土壤可蚀性的影响
8.4 侵蚀动力因子对坡面氮磷迁移的影响
8.4.1 径流能量对坡面氮磷迁移的影响
8.4.2 径流功率对氮磷迁移的影响
8.4.3 土壤可蚀性对氮磷迁移的影响
8.5 坡面水沙过程对氮磷迁移的作用机理
8.5.1 黄土坡面水沙过程对氮磷迁移的作用机理
8.5.2 冻融坡面水沙过程对氮磷迁移的作用机理
8.5.3 冻融作用对坡面氮磷迁移作用机理的影响
8.6 本章小结
9 结论与展望
9.1 结论
9.2 展望
致谢
参考文献
附录
本文编号：3911998
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3911998.html