邵凡凡;吴军虎;李玉晨

西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室

养分流失模型;交换层深度;雨滴击溅;径流冲刷;扩散;入渗

在自然降雨条件下,黄土区坡耕地土壤表层中的养分会随地表径流流失,从而加剧了土壤质量和生产力的下降并造成严重的农业面源污染,使得准确预测黄土区养分随地表径流的流失过程尤为重要.现有的养分流失模型着重于估算长时段的养分流失总量,且未考虑开始产流前入渗水对交换层养分的稀释作用.根据不同降雨时段的养分迁移特性,将整个降雨过程划分为三个阶段:(1)从降雨开始(t0)至交换层土壤完全饱和(tsa),(2)从交换层土壤完全饱和(tsa)至开始产流(tp),(3)从开始产流(tp)至降雨结束.在运动波模型近似解析解的基础上建立了综合雨滴击溅、扩散和入渗作用的养分流失近似解析模型;并进行了降雨试验,以率定模型参数和验证模型的可靠性.结果表明:径流及养分的模拟值可与实测值精确匹配(R2>0.8,纳什效率系数NSE>0.347).养分流失模型中的雨滴诱导水分转移速率er取值在0.006~0.023 cm·min–1之间,交换层深度de取值在0.68~1.32 cm之间;雨滴诱导水分转移速率er可显著影响硝态氮和铵态氮的峰值流失速率,er的增大使得养分流失过程中流失速率减小阶段的衰减速率更快;而交换层深度de可显著影响硝态氮和铵态氮损失率的总体变化范围,即随交换层深度的增大,养分的峰值流失速率和流失总量也随之增大.因此,应采取植被覆盖或深层施肥等措施,减弱雨滴动能、降低交换层养分含量以达到减少养分流失的目的.