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根據近幾年來所承擔的國家級課題以及浙江省有關水土保持和水質監測等方面的科研項目所取得的研究成果，結合近幾年培養博士和碩士研究生的課題設計及畢業論文，在參考了大量各種國內外相關資料的基礎上，通過系統提升性匯總和凝練。撰寫了此專著。全專著共包括8章內容，論述思路為：首先，紅壤低丘緩坡地開發利用方式的多樣化發展速度和廣度都是前所未有的。不同的開發方式其管理方式差別很大，既不同于傳統農地耕作管理，也差別於天然林地的管理方式，各自特有的管理方式和人為控制性決定了其水力侵蝕過程和物質流失的特殊性。基於此，針對特有的物質流失規律和調控措施的研究迫切重要；第2章，根據水力侵蝕和南方紅壤丘陵區的特殊地貌形態，主要介紹了研究過程中多種影響因素模擬試驗的試驗設計；第3章就主要農業開發類型的水力侵蝕過程中坡面徑流的產生原理，降水的特性和再分配過程進行了論述。
目次
目錄
前言
第1章 紅壤坡地開發利用現狀與水土流失特徵 1
1.1 浙江省紅壤坡地開發利用現狀 1
1.1.1 浙江省紅壤區的自然條件 1
1.1.2 浙江省紅壤坡地主要開發利用類型 2
1.1.3 浙江省紅壤坡地土地利用類型的動態變化 3
1.2 紅壤坡地開發過程中的水土流失特徵 5
1.2.1 紅壤坡地是水土流失發生的主體 6
1.2.2 紅壤坡地不同土地利用方式的水土流失強度 7
1.2.3 水土流失與土地利用方式動態變化的耦合性 8
1.2.4 浙江省水土流失特徵及成因 9
1.3 紅壤坡地侵蝕產沙及養分流失過程研究的重要性 10
1.3.1 研究意義 10
1.3.2 研究內容 11
1.3.3 研究方法 11
主要參考文獻 12
第2章 試驗設計 13
2.1 降雨裝置和雨強的選擇 13
2.1.1 降雨設備 13
2.1.2 雨強設定 14
2.1.3 降雨均勻度計算 15
2.2 降雨徑流場地的設置 16
2.2.1 野外原位試驗徑流小區的設計 16
2.2.2 室內人工模擬降雨試驗徑流槽的設計 16
2.3 試驗用土要求 18
2.3.1 徑流槽試驗用土的填充要求 18
2.3.2 試驗用土的主要測試指標 18
2.4 試驗過程和指標測試 19
2.4.1 試驗過程 19
2.4.2 測定指標 19
2.5 本章 小結 20
主要參考文獻 20
第3章 紅壤坡地降雨產流過程模擬 21
3.1 坡地降雨的再分配原理介紹 21
3.2 坡度、植被覆蓋度和雨強正交組合模擬坡面產流過程 22
3.2.1 試驗設計與過程 22
3.2.2 坡面徑流形成的三要素分析 22
3.2.3 徑流量的變化過程 25
3.2.4 結論 30
3.3 坡長和雨強組合模擬試驗條件下的坡面徑流過程 31
3.3.1 試驗設計 31
3.3.2 室內裸坡產流動態過程的坡長效應 31
3.3.3 雨強和坡長對徑流量的綜合影響 34
3.4 坡長和植被覆蓋度組合模擬試驗條件下的坡面徑流過程 34
3.4.1 試驗設計 34
3.4.2 坡長和覆蓋度對初始產流時間的影響 35
3.4.3 坡長與植被覆蓋度對徑流係數的影響 36
3.4.4 徑流模數變化特徵分析 36
3.4.5 結論 37
3.5 林地植被立體覆蓋情況下的產流過程模擬 38
3.5.1 試驗設計 38
3.5.2 室內模擬覆蓋降雨試驗產流時刻 38
3.5.3 室內模擬覆蓋降雨試驗產流過程 39
3.5.4 室內模擬覆蓋降雨試驗產流過程討論 40
3.6 土壤性質對降雨再分配影響的模擬試驗 41
3.6.1 試驗設計 41
3.6.2 坡面徑流與壤中流的產流過程 42
3.6.3 坡面徑流與壤中流的徑流係數 45
3.6.4 坡面徑流與壤中流的分配與徑流模數 46
3.6.5 結論 48
主要參考文獻 48
第4章 典型經濟林紅壤坡地侵蝕產沙及養分流失過程 50
4.1 竹林坡地侵蝕產沙及養分流失過程模擬 50
4.1.1 研究區概況與試驗設計 51
4.1.2 竹林坡地侵蝕產沙過程分析 52
4.1.3 竹林坡地氮磷流失過程分析 57
4.1.4 不同管理方式竹林坡地徑流的載荷特徵分析 63
4.2 柚子林坡地侵蝕產沙過程模擬 68
4.2.1 試驗設計與分析方法 68
4.2.2 柚子林坡地產流過程分析 69
4.2.3 柚子林坡地產沙特徵分析 74
4.2.4 不同坡長徑流與輸沙過程研究 78
4.2.5 結論 80
4.3 柿子林坡地侵蝕產沙及養分流失特徵及影響因素 80
4.3.1 研究區域概況材料 80
4.3.2 柿子林坡地的侵蝕產沙的時空分佈特徵 82
4.3.3 柿子林坡地不同地形部位侵蝕產沙分佈特徵分析 84
4.3.4 不同林下管理措施對經濟林坡地侵蝕產沙影響分析 85
4.3.5 紅壤丘陵區經濟林坡地的養分流失規律 86
4.3.6 不同林下管理措施對經濟林坡地的養分流失的影響分析 89
主要參考文獻 90
第5章 不同土地利用背景下坡地侵蝕產沙過程模擬 92
5.1 坡耕地侵蝕產流產沙過程模擬 92
5.1.1 試驗設計 92
5.1.2 坡耕地產流動態過程 93
5.1.3 坡耕地侵蝕產沙過程分析 96
5.1.4 不同坡長徑流與輸沙過程研究 100
5.1.5 坡長和雨強對坡面徑流侵蝕產沙過程的綜合影響 104
5.1.6 結論 104
5.2 荒草坡地侵蝕產流產沙過程模擬 105
5.2.1 人工模擬降雨試驗及過程設計 105
5.2.2 產流時刻與雨強及土壤前期含沙量的關係 106
5.2.3 累積徑流量 107
5.2.4 累積產沙量 108
5.2.5 同一坡度、不同雨強的15min累積產沙量趨勢探討 109
5.2.6 泥沙粒徑問題 110
5.2.7 結論 113
5.3 不同土地利用方式長期侵蝕產沙監測資料的分析 114
5.3.1 試驗區概況 114
5.3.2 水土流失監測資料數據庫的建立和優勢 114
5.3.3 數據分析 116
5.3.4 結論 117
主要參考文獻 118
第6章 紅壤坡地侵蝕產沙過程及影響因素的室內模擬 119
6.1 坡面侵蝕產沙與水力學特徵參數關係模擬 120
6.1.1 試驗設計和方法 120
6.1.2 分析要素計算 122
6.1.3 侵蝕產沙與坡面徑流水動力學參數的相關性 123
6.1.4 坡面徑流水動力學參數對侵蝕產沙的影響 124
6.1.5 坡面侵蝕產沙的多要素綜合影響 125
6.1.6 結論 126
6.2 坡面徑流含沙量隨雨強和坡長變化的動態過程 126
6.2.1 試驗設計和方法 126
6.2.2 含沙量隨雨強和坡長增加的變化特徵 127
6.2.3 含沙量過程波動特徵 128
6.2.4 影響含沙量變化的水文要素與水力學特徵參數 130
6.2.5 結論 131
6.3 坡長和植被覆蓋度對侵蝕產沙過程的影響模擬 132
6.3.1 坡面產流產沙的坡長效應 132
6.3.2 植被覆蓋度對坡面侵蝕產流產沙過程的影響 135
6.3.3 降雨過程中坡面土壤顆粒粗化過程研究 139
6.4 雨強和植被覆蓋度對坡地侵蝕產沙的複合影響 143
6.4.1 試驗設計和方法 143
6.4.2 雨強與植被覆蓋度對產流產沙的影響 143
6.4.3 坡地侵蝕產沙影響因素的權重 145
6.4.4 結論 146
主要參考文獻 147
第7章 侵蝕性紅壤坡地土壤養分流失過程模擬 149
7.1 坡度、雨強和植被覆蓋特徵背景下的坡地土壤氮素流失 149
7.1.1 試驗設計及試驗結果 149
7.1.2 各形態氮在不同生長期內隨徑流的流失特徵 151
7.1.3 不同生長期內，場降雨過程中各種氮形態之間的轉化 154
7.1.4 徑流中不溶態氮對環境的影響 156
7.1.5 白菜整個生長週期內氮的流失量 157
7.1.6 結論 158
7.2 坡度、雨強和植被覆蓋特徵背景下的坡地土壤磷素流失 158
7.2.1 試驗設計 159
7.2.2 不同生長期內TP流失特徵 159
7.2.3 不同生長期內可溶性磷流失特徵 160
7.2.4 產沙量及PP的流失特徵 162
7.2.5 白菜生長週期內磷素的流失量 164
7.2.6 PP素流失的影響因素 165
7.2.7 結論 168
7.3 坡長和雨強對氮素流失影響的模擬降雨試驗研究 169
7.3.1 試驗設計與過程 169
7.3.2 坡長對各形態氮素流失濃度的影響 169
7.3.3 雨強對徑流中各形態氮素流失量的影響 171
7.3.4 徑流量對徑流中各形態氮素總流失量的影響 173
7.3.5 坡長、雨強、徑流量對各形態氮素流失的綜合影響 173
7.3.6 結論 175
7.4 植被覆蓋度和坡長對坡地總磷流失影響的模擬 175
7.4.1 試驗設計及方法 176
7.4.2 植被覆蓋對坡地TP流失的影響 177
7.4.3 坡地總磷流失臨界坡長的界定 179
7.4.4 施肥對坡地總磷流失的影響 180
7.4.5 結論 182
主要參考文獻 182
第8章 紅壤坡地侵蝕產沙及養分流失模型及模擬 184
8.1 坡面侵蝕產沙模型的建立 184
8.1.1 試驗設計和方法 185
8.1.2 模型構建 187
8.1.3 模型驗證及模擬 188
8.1.4 結論 189
8.2 坡面土壤養分流失模型的建立和驗證 189
8.2.1 坡度、植被覆蓋度與雨強綜合影響下的氮、磷流失模型 190
8.2.2 坡長、植被覆蓋度與施肥處理綜合影響下的氮磷流失模型 195
8.3 室內試驗數據實際應用的轉換模型 202
8.3.1 室內試驗數據在生產實際應用中存在的問題――轉換係數的提出 202
8.3.2 室內與野外土壤侵蝕產沙模數的換算 203
8.3.3 室內與野外產流模型的修正與轉換 206
8.3.4 結論 208
主要參考文獻 209
第9章 紅壤坡地水力侵蝕的調控及系統優化設計 211
9.1 坡面攔沙蓄水措施的多方位優化組合 211
9.1.1 坡溝系統攔沙排水措施的優化組合 211
9.1.2 不同開發利用情況下生態季節錯位的農林複合措施優化設計 212
9.1.3 水土保持生態措施 213
9.2 經濟林坡地水土與養分流失控制措施優化設計 215
9.2.1 經濟林坡地水土保持措施的空間佈設 215
9.2.2 經濟林坡地水土保持措施佈設的時間設計 216
9.2.3 經濟林坡地土壤侵蝕和養分流失綜合防治 216
9.3 流域水土流失防護體系的設計 217
9.3.1 流域水源地水土流失防護體系 217
9.3.2 山前丘陵坡地水土流失防護體系 217
9.3.3 濱河谷地水土流失防護體系 218
主要參考文獻 218
前言
第1章 紅壤坡地開發利用現狀與水土流失特徵 1
1.1 浙江省紅壤坡地開發利用現狀 1
1.1.1 浙江省紅壤區的自然條件 1
1.1.2 浙江省紅壤坡地主要開發利用類型 2
1.1.3 浙江省紅壤坡地土地利用類型的動態變化 3
1.2 紅壤坡地開發過程中的水土流失特徵 5
1.2.1 紅壤坡地是水土流失發生的主體 6
1.2.2 紅壤坡地不同土地利用方式的水土流失強度 7
1.2.3 水土流失與土地利用方式動態變化的耦合性 8
1.2.4 浙江省水土流失特徵及成因 9
1.3 紅壤坡地侵蝕產沙及養分流失過程研究的重要性 10
1.3.1 研究意義 10
1.3.2 研究內容 11
1.3.3 研究方法 11
主要參考文獻 12
第2章 試驗設計 13
2.1 降雨裝置和雨強的選擇 13
2.1.1 降雨設備 13
2.1.2 雨強設定 14
2.1.3 降雨均勻度計算 15
2.2 降雨徑流場地的設置 16
2.2.1 野外原位試驗徑流小區的設計 16
2.2.2 室內人工模擬降雨試驗徑流槽的設計 16
2.3 試驗用土要求 18
2.3.1 徑流槽試驗用土的填充要求 18
2.3.2 試驗用土的主要測試指標 18
2.4 試驗過程和指標測試 19
2.4.1 試驗過程 19
2.4.2 測定指標 19
2.5 本章 小結 20
主要參考文獻 20
第3章 紅壤坡地降雨產流過程模擬 21
3.1 坡地降雨的再分配原理介紹 21
3.2 坡度、植被覆蓋度和雨強正交組合模擬坡面產流過程 22
3.2.1 試驗設計與過程 22
3.2.2 坡面徑流形成的三要素分析 22
3.2.3 徑流量的變化過程 25
3.2.4 結論 30
3.3 坡長和雨強組合模擬試驗條件下的坡面徑流過程 31
3.3.1 試驗設計 31
3.3.2 室內裸坡產流動態過程的坡長效應 31
3.3.3 雨強和坡長對徑流量的綜合影響 34
3.4 坡長和植被覆蓋度組合模擬試驗條件下的坡面徑流過程 34
3.4.1 試驗設計 34
3.4.2 坡長和覆蓋度對初始產流時間的影響 35
3.4.3 坡長與植被覆蓋度對徑流係數的影響 36
3.4.4 徑流模數變化特徵分析 36
3.4.5 結論 37
3.5 林地植被立體覆蓋情況下的產流過程模擬 38
3.5.1 試驗設計 38
3.5.2 室內模擬覆蓋降雨試驗產流時刻 38
3.5.3 室內模擬覆蓋降雨試驗產流過程 39
3.5.4 室內模擬覆蓋降雨試驗產流過程討論 40
3.6 土壤性質對降雨再分配影響的模擬試驗 41
3.6.1 試驗設計 41
3.6.2 坡面徑流與壤中流的產流過程 42
3.6.3 坡面徑流與壤中流的徑流係數 45
3.6.4 坡面徑流與壤中流的分配與徑流模數 46
3.6.5 結論 48
主要參考文獻 48
第4章 典型經濟林紅壤坡地侵蝕產沙及養分流失過程 50
4.1 竹林坡地侵蝕產沙及養分流失過程模擬 50
4.1.1 研究區概況與試驗設計 51
4.1.2 竹林坡地侵蝕產沙過程分析 52
4.1.3 竹林坡地氮磷流失過程分析 57
4.1.4 不同管理方式竹林坡地徑流的載荷特徵分析 63
4.2 柚子林坡地侵蝕產沙過程模擬 68
4.2.1 試驗設計與分析方法 68
4.2.2 柚子林坡地產流過程分析 69
4.2.3 柚子林坡地產沙特徵分析 74
4.2.4 不同坡長徑流與輸沙過程研究 78
4.2.5 結論 80
4.3 柿子林坡地侵蝕產沙及養分流失特徵及影響因素 80
4.3.1 研究區域概況材料 80
4.3.2 柿子林坡地的侵蝕產沙的時空分佈特徵 82
4.3.3 柿子林坡地不同地形部位侵蝕產沙分佈特徵分析 84
4.3.4 不同林下管理措施對經濟林坡地侵蝕產沙影響分析 85
4.3.5 紅壤丘陵區經濟林坡地的養分流失規律 86
4.3.6 不同林下管理措施對經濟林坡地的養分流失的影響分析 89
主要參考文獻 90
第5章 不同土地利用背景下坡地侵蝕產沙過程模擬 92
5.1 坡耕地侵蝕產流產沙過程模擬 92
5.1.1 試驗設計 92
5.1.2 坡耕地產流動態過程 93
5.1.3 坡耕地侵蝕產沙過程分析 96
5.1.4 不同坡長徑流與輸沙過程研究 100
5.1.5 坡長和雨強對坡面徑流侵蝕產沙過程的綜合影響 104
5.1.6 結論 104
5.2 荒草坡地侵蝕產流產沙過程模擬 105
5.2.1 人工模擬降雨試驗及過程設計 105
5.2.2 產流時刻與雨強及土壤前期含沙量的關係 106
5.2.3 累積徑流量 107
5.2.4 累積產沙量 108
5.2.5 同一坡度、不同雨強的15min累積產沙量趨勢探討 109
5.2.6 泥沙粒徑問題 110
5.2.7 結論 113
5.3 不同土地利用方式長期侵蝕產沙監測資料的分析 114
5.3.1 試驗區概況 114
5.3.2 水土流失監測資料數據庫的建立和優勢 114
5.3.3 數據分析 116
5.3.4 結論 117
主要參考文獻 118
第6章 紅壤坡地侵蝕產沙過程及影響因素的室內模擬 119
6.1 坡面侵蝕產沙與水力學特徵參數關係模擬 120
6.1.1 試驗設計和方法 120
6.1.2 分析要素計算 122
6.1.3 侵蝕產沙與坡面徑流水動力學參數的相關性 123
6.1.4 坡面徑流水動力學參數對侵蝕產沙的影響 124
6.1.5 坡面侵蝕產沙的多要素綜合影響 125
6.1.6 結論 126
6.2 坡面徑流含沙量隨雨強和坡長變化的動態過程 126
6.2.1 試驗設計和方法 126
6.2.2 含沙量隨雨強和坡長增加的變化特徵 127
6.2.3 含沙量過程波動特徵 128
6.2.4 影響含沙量變化的水文要素與水力學特徵參數 130
6.2.5 結論 131
6.3 坡長和植被覆蓋度對侵蝕產沙過程的影響模擬 132
6.3.1 坡面產流產沙的坡長效應 132
6.3.2 植被覆蓋度對坡面侵蝕產流產沙過程的影響 135
6.3.3 降雨過程中坡面土壤顆粒粗化過程研究 139
6.4 雨強和植被覆蓋度對坡地侵蝕產沙的複合影響 143
6.4.1 試驗設計和方法 143
6.4.2 雨強與植被覆蓋度對產流產沙的影響 143
6.4.3 坡地侵蝕產沙影響因素的權重 145
6.4.4 結論 146
主要參考文獻 147
第7章 侵蝕性紅壤坡地土壤養分流失過程模擬 149
7.1 坡度、雨強和植被覆蓋特徵背景下的坡地土壤氮素流失 149
7.1.1 試驗設計及試驗結果 149
7.1.2 各形態氮在不同生長期內隨徑流的流失特徵 151
7.1.3 不同生長期內，場降雨過程中各種氮形態之間的轉化 154
7.1.4 徑流中不溶態氮對環境的影響 156
7.1.5 白菜整個生長週期內氮的流失量 157
7.1.6 結論 158
7.2 坡度、雨強和植被覆蓋特徵背景下的坡地土壤磷素流失 158
7.2.1 試驗設計 159
7.2.2 不同生長期內TP流失特徵 159
7.2.3 不同生長期內可溶性磷流失特徵 160
7.2.4 產沙量及PP的流失特徵 162
7.2.5 白菜生長週期內磷素的流失量 164
7.2.6 PP素流失的影響因素 165
7.2.7 結論 168
7.3 坡長和雨強對氮素流失影響的模擬降雨試驗研究 169
7.3.1 試驗設計與過程 169
7.3.2 坡長對各形態氮素流失濃度的影響 169
7.3.3 雨強對徑流中各形態氮素流失量的影響 171
7.3.4 徑流量對徑流中各形態氮素總流失量的影響 173
7.3.5 坡長、雨強、徑流量對各形態氮素流失的綜合影響 173
7.3.6 結論 175
7.4 植被覆蓋度和坡長對坡地總磷流失影響的模擬 175
7.4.1 試驗設計及方法 176
7.4.2 植被覆蓋對坡地TP流失的影響 177
7.4.3 坡地總磷流失臨界坡長的界定 179
7.4.4 施肥對坡地總磷流失的影響 180
7.4.5 結論 182
主要參考文獻 182
第8章 紅壤坡地侵蝕產沙及養分流失模型及模擬 184
8.1 坡面侵蝕產沙模型的建立 184
8.1.1 試驗設計和方法 185
8.1.2 模型構建 187
8.1.3 模型驗證及模擬 188
8.1.4 結論 189
8.2 坡面土壤養分流失模型的建立和驗證 189
8.2.1 坡度、植被覆蓋度與雨強綜合影響下的氮、磷流失模型 190
8.2.2 坡長、植被覆蓋度與施肥處理綜合影響下的氮磷流失模型 195
8.3 室內試驗數據實際應用的轉換模型 202
8.3.1 室內試驗數據在生產實際應用中存在的問題――轉換係數的提出 202
8.3.2 室內與野外土壤侵蝕產沙模數的換算 203
8.3.3 室內與野外產流模型的修正與轉換 206
8.3.4 結論 208
主要參考文獻 209
第9章 紅壤坡地水力侵蝕的調控及系統優化設計 211
9.1 坡面攔沙蓄水措施的多方位優化組合 211
9.1.1 坡溝系統攔沙排水措施的優化組合 211
9.1.2 不同開發利用情況下生態季節錯位的農林複合措施優化設計 212
9.1.3 水土保持生態措施 213
9.2 經濟林坡地水土與養分流失控制措施優化設計 215
9.2.1 經濟林坡地水土保持措施的空間佈設 215
9.2.2 經濟林坡地水土保持措施佈設的時間設計 216
9.2.3 經濟林坡地土壤侵蝕和養分流失綜合防治 216
9.3 流域水土流失防護體系的設計 217
9.3.1 流域水源地水土流失防護體系 217
9.3.2 山前丘陵坡地水土流失防護體系 217
9.3.3 濱河谷地水土流失防護體系 218
主要參考文獻 218
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