定量降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种定量降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响的方法，属于面源污染源头综合控制技术领域，本发明专利技术通过模拟区表层土壤的水稳性团聚体含量，修正了土壤饱和导水率k，并改进了与土壤物理特性相关的改性连续方程系数a，利用改进后连续方程系数a

【技术实现步骤摘要】
定量降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响的方法


[0001]本专利技术属于面源污染源头综合控制
，具体来说，涉及一种定量降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响的方法。

技术介绍

[0002]雨滴的溅蚀作用导致土壤团聚体结构的破坏将在一定程度上降低土壤的渗透作用，从而进一步增加养分地表径流量。随着径流速率的增加，沉积物的分离及运输能力将进一步增大，这将在很大程度上增加土壤溶质对地表径流输移量的贡献。这一现象在旱地，特别是坡耕地中已有广泛研究，然而，稻田湿地系统表层土壤覆盖一定厚度的饱和的水层，与旱地相比，降水溅蚀直接作用的对象由可压缩的土壤转变为不可压缩的水层，那么这一降水溅蚀力将在多大程度上对表层土壤团聚体产生破坏呢？降水溅蚀作用是如何改变稻田湿地系统土壤团聚体结构进而改变土壤养分径流流失过程的？目前，尚未发现降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响的研究。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种定量降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响的方法，该方法首次将雨滴溅蚀作用下稻田表层土壤水稳性团聚体结构变化作为考量因素，并在此基础上考虑土壤团聚体结构的变化直接带来场次降水内土壤容重、土壤饱和导水率、土壤渗透系数的差异，进而修正径流流失估算模型中与土壤物理特性有关的连续方程系数a。本专利技术打破现有模型对场次降水内土壤特性参数为固定系数的表达，首次考量了降水时间或强度或溅蚀力对土壤水稳性团聚体结构变化的影响。应用本专利技术的定量降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响的方法可以动态修正土壤特性参数，提高了稻田径流流失过程模型模拟精度，为有针对性地制定稻田养分流失防控策略提供科学依据。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种定量降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响的方法，包括以下步骤：（1）降水开始前，采集模拟区的稻田饱和表层土壤；（2）利用人工降水控制系统，对模拟区进行人工降雨，分别采集场次内不同降水时刻的稻田饱和表层土壤；（3）测定步骤（1）和步骤（2）采集的稻田饱和表层土壤的土壤特性参数；（4）将步骤（3）得到的土壤特性参数输入至RETC软件中，得到场次内不同降水时刻对应的土壤饱和导水率k
’
n；（5）根据步骤（4）得到的场次内不同降水时刻对应的土壤饱和导水率k
’
n，对初始土壤饱和导水率k进行修正，得到修正土壤饱和导水率k
’
；（6）根据步骤（5）得到的修正土壤饱和导水率k
’
，改进与土壤物理特性相关的连续方程系数a，得到改进后连续方程系数a
’
；
（7）利用步骤（6）的改进后连续方程系数a
’
，定量评估降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响。
[0005]优选地，步骤（1）中所述模拟区,包括有溅蚀作用模拟区和无溅蚀作用模拟区。
[0006]优选地，步骤（2）中所述人工降雨的控制参数包括：降水强度、降水时间和降水溅蚀力；所述降水时刻不小于3个时间点，如降水时间为1h，则降水时刻为第20min、40min和60min。
[0007]优选地，步骤（3）中所述土壤特性参数，包括土壤平均重量直径、容重和水稳性团聚体含量。
[0008]进一步优选地，所述水稳性团聚体含量的测定方法为：根据湿筛法分别对<0.25mm、0.25
‑
1mm（包括1mm）、1
‑
5mm和>5mm之间的团聚体含量进行测定，得到降水前、中和后稻田表层土壤的水稳性团聚体含量。
[0009]优选地，步骤（4）中所述k
’
n中的n为不为零的自然数，对应场次内不同间隔的降水时刻。
[0010]优选地，步骤（5）中所述修正土壤饱和导水率k
’
的表达式为：式中，k为初始土壤饱和导水率，β为回归方程斜率的绝对值，t为场次内降水后时间，h。
[0011]进一步优选地，步骤（5）中所述修正方法，具体为：根据初始土壤饱和导水率值k，通过得到的k
’
n与降水后时间建立回归方程，得到k
’
的修正表达式。
[0012]优选地，步骤（6）中所述改进后连续方程系数a
’
的表达式为：式中，t为场次内降水后时间，h；k为初始土壤饱和导水率；β为回归方程斜率的绝对值；m
v
为土壤的压缩系数，cm2/N，直接取值为0.00018；ρ为水的密度；g为重力加速度。
[0013]本专利技术还提供了上述定量降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响的方法在稻田养分流失管理中应用。
[0014]本专利技术的有益效果为：本专利技术首次将雨滴溅蚀作用下稻田表层土壤水稳性团聚体结构变化作为考量因素，并在此基础上考虑土壤团聚体结构的变化直接带来场次降水内土壤容重、土壤饱和导水率、土壤渗透系数的差异，进而修正径流流失估算模型中与土壤物理特性有关的连续方程系数a。
[0015]降水溅蚀过程中土壤团聚体是发生显著变化的，而土壤团聚体结构的变化直接带来土壤容重、土壤饱和导水率、土壤渗透系数的差异。因此，在应用稻田径流流失过程模型对径流流失量的模拟进行估算中，关于土壤特性的参数不能只是固定的系数，而是随着降
水时间或强度或溅蚀力发生变化的。
[0016]本专利技术打破现有模型对场次降水内土壤特性参数为固定系数的表达，首次考量了降水时间或强度或溅蚀力对土壤水稳性团聚体结构变化的影响。应用本专利技术的定量降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响的方法可以动态修正土壤特性参数，提高了稻田径流流失过程模型模拟精度，为有针对性地制定稻田养分流失防控策略提供科学依据。
附图说明
[0017]图1为有溅蚀作用模拟区和无溅蚀作用模拟区的示意图。
[0018]图2为场次降水过程中土壤平均重量直径的动态变化，图中不同字母间，P＜0.05。
[0019]图3为场次降水过程中土壤表层容重的动态变化。
[0020]图4为场次降水过程中土壤饱和导水率的动态变化。
[0021]图5为降水前、中和后的稻田表层土壤水稳性团聚体含量，图中不同字母间，P＜0.05。
[0022]图6为RETC软件的结果输出界面。
[0023]图7为模拟值kc修正前，氮净释放通量观测值。
[0024]图8为模拟值kc修正后，氮净释放通量观测值。
具体实施方式
[0025]以下实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本专利技术权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的下述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本专利技术。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定量降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）降水开始前，采集模拟区的稻田饱和表层土壤；（2）利用人工降水控制系统，对模拟区进行人工降雨，分别采集场次内不同降水时刻的稻田饱和表层土壤；（3）测定步骤（1）和步骤（2）采集的稻田饱和表层土壤的土壤特性参数；（4）将步骤（3）得到的土壤特性参数输入至RETC软件中，得到场次内不同降水时刻对应的土壤饱和导水率k
’
n；（5）根据步骤（4）得到的场次内不同降水时刻对应的土壤饱和导水率k
’
n，对初始土壤饱和导水率k进行修正，得到修正土壤饱和导水率k
’
；（6）根据步骤（5）得到的修正土壤饱和导水率k
’
，改进与土壤物理特性相关的连续方程系数a，得到改进后连续方程系数a
’
；（7）利用步骤（6）的改进后连续方程系数a
’
，定量评估降水溅蚀对稻田生态系统土壤结构侵蚀影响。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中所述模拟区包括有溅蚀作用模拟区和无溅蚀作用模拟区。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述人工降雨的控制参数包括：降水强度、降水时间和降水溅蚀力；所述降水时刻不小于3个时间点。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述土壤特性参数，包括土壤平均重量直径、容重和水稳性团聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚丽，姜霞，牛远，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：