發(fā)布時間：2018-04-02 02:31

  本文選題：坡耕地　切入點：秋作物　出處：《西安理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)中地表物質(zhì)的保護(hù)者。就土壤侵蝕的形成過程而言,許多研究證實植被及覆蓋能夠攔截降水、增加土壤入滲率,直接影響地表徑流和土壤流失的強(qiáng)度和頻率,同時,地表徑流量和土壤流失量在很大程度上都隨著植被覆蓋度的增加而降低。作物坡地和林、灌、草地有著本質(zhì)的區(qū)別,耕作頻度高且無凋落層,而在苗期還與裸地基本相同,因此坡地作物對土壤侵蝕的影響有其自身的特征。然而,這種特征的研究目前還處在相對薄弱的狀態(tài)。為此,本研究以黃土高原秋作物(玉米、谷子和大豆)種植坡地為研究對象,采用室內(nèi)外人工模擬降雨,結(jié)合數(shù)學(xué)、土壤學(xué)、計算機(jī)等理論和技術(shù)方法,開展了黃土高原旱坡地秋作物降雨入滲蓄水及防蝕作用特征實驗研究,取得以下主要結(jié)論:(1)谷子、玉米和大豆種植對坡耕地產(chǎn)流產(chǎn)沙有明顯的影響,而影響作用的強(qiáng)弱不但與作物的生長階段、葉面積指數(shù)的大小有關(guān),而且受制于降雨強(qiáng)度和坡面坡度的作用。當(dāng)試驗條件基本相同時,苗期作物種植的影響程度低,而后期的影響作用不斷加強(qiáng)。當(dāng)谷子的葉面積指數(shù)為0.78時,坡耕地產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量的平均值分別為32.64L/m~2和167.65g/m~2,分別為對照裸地的95.33%和73.56%;葉面積指數(shù)為3.05時,平均值為19.86L/m~2和38.65g/m~2,分別為對照裸地的57.88%和16.96%。玉米葉面積指數(shù)為1.24時,平均值分別為29.30L/m~2和164.61g/m~2,是對照裸地的87.88%和69.16%;當(dāng)玉米葉面積指數(shù)為4.30時,坡耕地產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量的平均值分別為19.97L/m~2和60.59g/m~2,為對照裸地的57.88%和16.96%;當(dāng)大豆的葉面積指數(shù)1.85時,坡耕地產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量平均值分別為30.18L/m~2,163.91g/m~2,為對照裸地的88.58%和74.48%;當(dāng)大豆的葉面積指數(shù)為6.28時,坡耕地產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量的平均值分別為21.14L/m~2,51.46 g/m~2,為對照裸地的62.05%和23.38%。(2)谷子、玉米和大豆三種秋作物均具有良好的蓄水保土功能。在試驗條件下,谷子的蓄水效應(yīng)的最大值、最小值和平均值分別為53.7%、4.6%和28.1%,保土效益的最大值、最小值和均值分別為92.8%、24.8%和65.1%;玉米為49.7%、4.9%、26.9%和87.1%、22.4%、55.4%;大豆為51.3%、5.2%、24.0%和87、3%、22.7%、54.1%。三種作物蓄水效益的大小排序為谷子大豆玉米,而減沙效益為谷子玉米大豆。降雨強(qiáng)度、坡度和作物覆蓋度對蓄水保土作用的綜合影響可用通用公式△W=A(PI)~aS~bC~(-c)和△S=A(PI)~aS~bC~(-c)進(jìn)行預(yù)測與估算。作物對蓄水保土作用的貢獻(xiàn)可用植被減水系數(shù)和植被減沙公式CW=1.324(PI)~(0.33)S~(0.057)C~(-0.27)和CS=1.795(PI)~(0.105)S~(0.164)C~(-0.757)表示。經(jīng)計算,谷子、玉米和大豆三種作物的減水系數(shù)平均值分別為0.72、0.73和0.76,而減沙系數(shù)的平均值分別為0.35、0.45和0.35。(3)人工模擬降雨條件下作物坡度的入滲量隨降雨歷時的延長呈現(xiàn)波動性下降趨勢。在降雨前10min左右,入滲量最大,土壤入滲能力大于了降雨強(qiáng)度,降雨全部就地入滲;當(dāng)?shù)乇韽搅餍纬珊笤谟陱?qiáng)、坡度、土壤含水量、結(jié)皮和作物葉面積指數(shù)等因素的綜合作用下,入滲量在波動降低的過程中逐漸趨于相對穩(wěn)定階段。谷子地、大豆地和玉米地的平均入滲總量分別為對照的1.1、1.2和1.3倍,且初始產(chǎn)流時間分別延長6.4min、6.18min和10.36min,這可能是秋作物能夠防治土壤侵蝕的根本原因。秋作物坡地的初始入滲率、平均入滲率、穩(wěn)定入滲率和累積入滲量隨著作物的種類不同而不同,就同種作物而言其內(nèi)部也存在明顯的差異,玉米坡地、大豆坡地、谷子坡地的累積入滲量分別為104.6mm、62.64mm、36.18mm,這說明作物對土壤蓄水有著明顯的影響作用。受各種因素的影響,4個特征參數(shù)的最大值、最小值和平均值的產(chǎn)生具有一定的隨機(jī)性,但均可以用相應(yīng)的經(jīng)驗?zāi)Ｐ凸浪�。采用Kostiakov、Horton、蔣定生和Philip 4種模型對實驗結(jié)果進(jìn)行模擬后發(fā)現(xiàn),Kostiakov模型能在一定程度上反映秋作物坡地土壤入滲的特征。(4)統(tǒng)計分析結(jié)果表明:逐步多元回歸分析法和改進(jìn)后BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法均能描述土壤平均入滲率的特征,且它們均考慮了主要因子及因子間的交互作用。對比分析結(jié)果表明,基于改進(jìn)后的BP算法的土壤平均入滲率預(yù)測值與實測值十分接近,更能準(zhǔn)確地描述不同條件下的土壤入滲狀況。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型缺省因子檢驗與灰色關(guān)聯(lián)度分析均證實,不同影響因素對土壤入滲的影響程度排序為降雨葉面積指數(shù)坡度。
[Abstract]:The results showed that : ( 1 ) The average value was 19.86 L / m ~ 2 and 167.65g / m ~ 2 , and the average value was 19.86 L / m ~ 2 and 164.61g / m ~ 2 , respectively , and the average value was 19.86 L / m ~ 2 and 164.61g / m ~ 2 , respectively . When the leaf area index was 4.30 , the average value was 19.97L / m ~ 2 and 60.59 g / m ~ 2 , respectively , which was 57.88 % and 16.96 % of the control bare land . The average value , minimum value and mean value of soil water retention in grain were respectively 0 . 72 , 0 . 73 and 0 . 35 . 3 % , 22 . 7 % , 4 . 9 % , 26 . 9 % and 87 . 1 % , 22 . 7 % , 54 . 1 % . ( 4 ) The statistical analysis shows that the stepwise multiple regression analysis method and the improved BP neural network method can describe the characteristics of the average infiltration rate of the soil , and they all take into account the interaction between the main factors and factors . The comparison result shows that the prediction value of the soil infiltration rate based on the improved BP algorithm is very close to the measured value , and the soil infiltration condition in different conditions can be accurately described .

【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S157.4

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 費(fèi)良軍,李發(fā)文;膜孔灌單向交匯入滲數(shù)學(xué)模型研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2003年03期

2 白丹,李占斌;應(yīng)用遺傳算法擬合渾水入滲經(jīng)驗公式[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2003年03期

3 樊惠芳,羅碧玉;渾水膜縫入滲規(guī)律試驗研究[J];楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2003年04期

4 張娟娟,劉恩民,鄭麗萍;土壤經(jīng)驗入滲指數(shù)的移動窗口統(tǒng)計特性[J];地下水;2004年03期

5 吳軍虎,費(fèi)良軍,李懷恩;灌施條件下波涌灌溉土壤間歇入滲硝態(tài)氮運(yùn)移特性試驗研究[J];灌溉排水學(xué)報;2004年05期

6 張雅楠;黃興法;毛麗麗;劉汗;;土壤入滲性能自動測量系統(tǒng)原理與應(yīng)用研究[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2007年04期

7 張建豐;王文焰;賈中華;;具有砂質(zhì)夾層的土壤連續(xù)函數(shù)入滲模型[J];水土保持學(xué)報;2007年04期

8 卞艷麗;曹惠提;黃福貴;侯愛中;;渾水灌溉下的土壤入滲規(guī)律研究[J];水利科技與經(jīng)濟(jì);2009年08期

9 盧修元;魏新平;邱s，

本文編號：1698410