本书从坡面、流域两个尺度研究土石山区不同植被覆盖和土地利用对径流，侵蚀产沙，氮、磷空间分布以及氮、磷输出的影响机制。首先，通过定位监测和模拟降雨试验，阐明不同植被覆盖及耕作措施下的坡面径流-泥沙-氮、磷输移过程，揭示坡面水沙调控对土壤养分空间分布和氮、磷输出过程的作用机制。其次，根据降雨-径流-泥沙的实测资料，分析流域降雨径流过程中的水-沙-养分输移规律，计算流域尺度的土壤侵蚀量及次降雨条件下的产沙量，结合流域尺度氮、磷的空间分布特征，揭示流域氮、磷的输移机制。最后，明确植被恢复、坡改梯、生态沟等水土保持措施对土壤性质和水-沙-养分过程的调控作用。
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前言
第1章 绪论 1
1.1 非点源污染现状 2
1.2 土壤养分流失的影响因素 5
1.2.1 地形 5
1.2.2 降雨 6
1.2.3 土壤 7
1.2.4 植被 8
1.2.5 土地利用类型 8
1.2.6 耕作管理 9
1.3 土壤养分流失的研究方法 10
1.3.1 野外实地监测 10
1.3.2 模拟降雨试验 12
1.3.3 模型模拟 12
1.4 土壤养分流失的控制 13
1.4.1 最佳管理措施 14
1.4.2 耕作方式 15
1.4.3 生态工程 15
参考文献 19
第一篇 土壤养分空间变异性及其影响因素
第2章 坡耕地土壤养分剖面分布 29
2.1 土壤样品采集与测定 29
2.2 不同深度下土壤属性的统计特征 30
2.3 不同深度下土壤属性的空间结构 32
2.4 空间插值 34
2.5 空间自相关分析 36
参考文献 37
第3章 水土保持措施下的土壤养分空间分布特征 39
3.1 样品采集与数据分析 39
3.1.1 研究区概况 39
3.1.2 样品采集与分析 40
3.1.3 统计分析与空间插值 41
3.2 土壤有机碳空间分布特征 41
3.2.1 土壤有机碳的统计特征 41
3.2.2 土壤有机碳的空间结构 42
3.2.3 土壤有机碳的空间分布 43
3.2.4 不同土地利用类型下土壤有机碳含量及容重分析 44
3.2.5 土壤有机碳密度估算 44
3.3 土壤全氮空间分布特征 46
3.3.1 土壤全氮的统计特征 46
3.3.2 土壤全氮的空间结构 47
3.3.3 土壤全氮的空间分布 48
3.3.4 不同土地利用类型下土壤全氮含量及容重分析 48
3.3.5 土壤全氮密度估算 49
3.4 土壤磷素空间分布特征 49
3.4.1 土壤磷素的统计特征 49
3.4.2 土壤磷素的空间结构 50
3.4.3 土壤磷素的空间分布 51
3.4.4 不同土地利用类型下土壤磷素的有效性分析 52
参考文献 53
第4章 流域土壤氮、磷的空间分布特征 54
4.1 样品采集与数据分析 54
4.1.1 土壤样品采集和测定 54
4.1.2 数据分析与处理方法 55
4.2 流域土壤氮素空间分布特征 56
4.2.1 土壤氮素的统计特征 56
4.2.2 土壤氮素的空间结构 58
4.2.3 土壤氮素的空间分布 59
4.2.4 土壤氮素的密度 60
4.2.5 土壤氮素的储量 61
4.3 流域土壤磷素空间分布特征 61
4.3.1 土壤磷素的统计特征 61
4.3.2 土壤磷素的空间结构 62
4.3.3 土壤磷素的空间分布 64
4.3.4 土壤磷素的密度 65
4.3.5 土壤磷素的储量 65
4.4 土壤氮、磷空间分布及其影响因素 65
4.5 流域氮、磷分布与土壤侵蚀强度的关系 66
参考文献 68
第5章 土壤养分分布的粒度效应 69
5.1 数据分析方法 70
5.1.1 土壤样品测定 70
5.1.2 数据分析与处理方法 70
5.2 土壤颗粒与分形特征 71
5.2.1 分形维数与土壤粒径分布的关系 71
5.2.2 不同土地利用类型下土壤粒径的分形特征分析 74
5.3 土壤粉黏粒特征分析 75
5.3.1 土壤粉黏粒的统计特征分析 75
5.3.2 土壤粉黏粒的空间结构分析 76
5.3.3 土壤粉黏粒的空间插值分析 77
5.3.4 不同土地利用类型下土壤粉黏粒含量及容重分析 77
5.3.5 土壤粉黏粒密度估算 78
5.4 土壤颗粒分形特征与地形因子的关系 79
5.4.1 土壤颗粒分形与地形因子的相关关系 79
5.4.2 玉米地在不同坡度下的土壤颗粒分形维数 80
5.5 土壤全氮与土壤颗粒及土壤颗粒分形维数的相关关系 81
5.6 有机碳在土壤团聚体不同粒级的分布 83
5.6.1 不同粒径下土壤团聚体分布 84
5.6.2 不同土地利用类型下土壤团聚体有机碳含量 85
5.6.3 土壤团聚体各粒级有机碳分布特征 85
5.6.4 土地利用类型对团聚体有机碳储量粒径分布的影响 87
5.6.5 土壤团聚体有机碳储量均值的情景模拟 88
参考文献 89
第二篇 坡面水土保持措施对水土-养分流失过程的调控机理
第6章 坡面微地形量化及其与产流产沙的关系 93
6.1 试验设计与数据分析 94
6.1.1 试验材料及预处理 94
6.1.2 试验设计 94
6.1.3 数据处理及分析 94
6.2 坡面微地形变化特征 96
6.3 坡面产流产沙特征 98
6.4 坡面微地形与产流产沙的关系 100
参考文献 101
第7章 模拟降雨条件下农地坡面径流氮、磷流失特征 102
7.1 模拟降雨试验设计 102
7.2 农地坡面氮素流失特征 104
7.2.1 坡面地表径流产流特征 104
7.2.2 坡面壤中流产流特征 105
7.2.3 坡面地表径流氮素流失过程 105
7.2.4 坡面壤中流氮素流失特征 107
7.2.5 坡面总氮素流失特征 107
7.3 农地坡面磷素流失特征 108
7.3.1 不同雨强下的坡面产流特征 108
7.3.2 坡面地表径流磷素流失特征 109
7.3.3 坡面壤中流磷素流失特征 110
7.3.4 坡面总磷素流失特征 111
参考文献 112
第8章 不同植被覆盖与耕作措施的产流-产沙-养分输移过程 114
8.1 不同植被覆盖与耕作措施下的坡面产流产沙过程 115
8.1.1 不同植被覆盖与耕作措施下的坡面产流过程 115
8.1.2 不同植被覆盖与耕作措施下的坡面产沙过程 119
8.1.3 不同植被覆盖与耕作措施下产流产沙过程的差异性 120
8.1.4 模拟降雨过程中的土壤水分变化过程及特征 122
8.2 不同植被覆盖与耕作措施下坡面氮、磷流失特征 125
8.2.1 氮素流失过程 125
8.2.2 磷素流失过程 128
8.2.3 坡面径流氮、磷流失过程的差异性分析 130
8.3 植被覆盖与耕作措施对坡面水-沙-养分过程的调控作用 131
8.3.1 不同植被覆盖与耕作措施下坡面水沙关系 131
8.3.2 植被的水沙调控对氮、磷输出的作用机制 133
参考文献 135
第9章 草被格局对坡面水土-养分流失过程的作用 137
9.1 植被覆盖条件下坡面产流产沙与养分流失过程 138
9.1.1 不同植被覆盖度坡面产流过程 139
9.1.2 不同植被覆盖度坡面产沙过程 139
9.1.3 不同植被覆盖度坡面养分流失过程 140
9.2 草被格局对坡面养分流失特征的影响 143
9.2.1 不同植被覆盖下径流变化过程 144
9.2.2 径流总磷流失过程分析 144
9.2.3 径流总磷累积流失过程分析 146
9.3 草被格局对坡面水土-养分流失动力过程的作用 147
9.3.1 不同植被格局条件下坡面水土流失过程 148
9.3.2 不同植被格局条件下坡面养分流失过程 149
9.3.3 不同植被格局下坡面径流侵蚀功率变化特征 150
9.3.4 坡面径流侵蚀功率与水土-养分流失关系 151
参考文献 152
第三篇 流域水-沙-养分输移过程及其对水土保持措施的响应
第10章 流域降雨-径流过程及其响应关系 155
10.1 流域降雨特征 155
10.1.1 降雨特征 155
10.1.2 降雨类型划分 156
10.1.3 侵蚀性降雨的时间特征 157
10.2 典型降雨-径流过程线分析 158
10.2.1 流域典型降雨-径流过程 158
10.2.2 鹦鹉沟各子流域典型降雨的径流过程 160
10.3 SCS-CN模型中流域水文土壤组的确定 161
10.3.1 SCS模型原理 161
10.3.2 水文土壤组的确定 163
10.3.3 饱和导水率的空间分布特征 164
参考文献 167
第11章 鹦鹉沟流域土壤侵蚀量及泥沙量估算 168
11.1 流域土壤颗粒粒径特征 169
11.1.1 流域土壤颗粒粒径的统计特征 169
11.1.2 不同土地利用类型下土壤粒径组成特征 170
11.1.3 不同土地利用类型下土壤容重变化特征 171
11.2 基于RUSLE模型的流域土壤侵蚀特征 172
11.2.1 RUSLE概述 172
11.2.2 降雨侵蚀力因子 172
11.2.3 土壤可蚀性因子 173
11.2.4 坡长坡度因子 174
11.2.5 植被覆盖与管理因子 175
11.2.6 水土保持措施因子 176
11.2.7 鹦鹉沟流域年均土壤侵蚀量估算 176
11.3 基于MUSLE的次降雨泥沙量估算 178
11.3.1 次降雨的径流-泥沙过程 178
11.3.2 次降雨的泥沙量估算 179
11.3.3 流域泥沙氮素流失量估算 180
参考文献 181
第12章 鹦鹉沟流域典型降雨的氮、磷输移机制 183
12.1 降雨类型对流域氮、磷输出的影响 183
12.1.1 数据分析 183
12.1.2 降雨类型划分 184
12.1.3 降雨径流过程及氮、磷浓度变化 185
12.1.4 氮、磷负荷分布及输移机制 187
12.2 鹦鹉沟土地利用类型对径流氮、磷输出的影响及尺度效应 188
12.2.1 鹦鹉沟不同土地利用类型子流域的氮、磷输出特征 188
12.2.2 鹦鹉沟流域氮、磷的输移机制 194
12.3 流域氮素随径流的迁移过程 202
12.3.1 监测点设计与研究方法 203
12.3.2 农地监测小区氮素流失特征 205
12.3.3 断面1氮素平均浓度计算 207
12.3.4 把口站氮素平均浓度计算 207
12.3.5 流域产流量分析 208
12.3.6 不同土地利用的氮素流失模数 210
12.3.7 氮素流失量对水质的影响 210
参考文献 211
第13章 丹江流域径流水质空间变异研究 213
13.1 研究区概况 213
13.2 样品采集与数据分析 215
13.3 丹江干流径流养分空间分布特征 216
13.4 丹江流域沿程小流域径流养分特征 217
13.5 丹江干流径流养分与小流域径流养分特征对比分析 218
13.6 丹江上游土地利用/景观格局与水质响应关系 220
13.6.1 土地利用的时间变化特征 220
13.6.2 土地利用的空间变化特征 221
13.6.3 景观格局演变 222
13.6.4 流域土地利用与水质响应关系 224
13.6.5 景观格局与水质响应关系 225
参考文献 226
第四篇 水土流失与非点源污染治理措施及布局优化
第14章 梯田土壤生态效益与布局优化 231
14.1 坡改梯前后土壤机械组成及分布特征 231
14.1.1 坡耕地土壤机械组成及分布特征 232
14.1.2 梯田土壤机械组成及分布特征 232
14.2 坡改梯前后土壤团聚体组成及分布特征 233
14.2.1 坡耕地土壤团聚体分布特征 233
14.2.2 梯田土壤团聚体分布特征 234
14.2.3 坡耕地与梯田土壤团聚体变化 235
14.3 坡改梯前后土壤水分特征及其分布规律 236
14.3.1 坡耕地土壤水分特征 236
14.3.2 梯田土壤水分特征 237
14.3.3 坡耕地土壤水分与梯田土壤水分特征对比 238
14.4 坡改梯前后土壤养分特征及分布规律 239
14.4.1 坡耕地土壤养分分布特征 239
14.4.2 梯田土壤养分分布特征 241
14.4.3 坡耕地与梯田土壤养分分布特征对比 243
14.5 坡改梯土壤质量评价 244
14.5.1 坡耕地土壤质量评价 246
14.5.2 梯田土壤质量评价 247
14.5.3 坡耕地和梯田土壤质量评价对比 248
14.6 梯田断面布局研究 248
14.6.1 不同规格下梯田稳定性分析 249
14.6.2 不同规格下梯田侵蚀量分析 251
14.6.3 水平梯田断面布局 253
14.6.4 坡式梯田断面布局 254
参考文献 256
第15章 生态沟对景观格局和土壤性质的影响 257
15.1 生态沟对景观指数的影响 258
15.1.1 景观格局指数的选取 258
15.1.2 景观特征分析 259
15.1.3 景观类型斑块特征指数变化分析 260
15.1.4 景观格局特征指数变化分析 261
15.2 生态沟对土壤性质的影响 261
15.2.1 集水区内土壤颗粒机械组成 261
15.2.2 典型坡面土壤颗粒机械组成 263
15.2.3 集水区典型用地类型土壤团聚体含量变化 266
15.2.4 典型坡面土壤团聚体特征 267
15.2.5 集水区土壤颗粒分形维数分布特征 268
15.2.6 典型坡面土壤颗粒分形维数分布特征 269
15.2.7 集水区土壤可蚀性分析 270
15.2.8 典型坡面土壤可蚀性分析 271
15.2.9 生态沟对土壤侵蚀的影响 272
参考文献 275
第16章 生态沟对径流养分迁移的调控作用 276
16.1 集水区土壤养分的统计特征分析 277
16.2 集水区土壤养分的空间分布特征 279
16.2.1 水平分布特征 279
16.2.2 垂直分布特征 280
16.3 典型坡面土壤养分分布特征 281
16.3.1 典型坡面土壤样品采集 281
16.3.2 中心点与生态横沟土壤养分分布特征 282
16.3.3 中心点与生态横沟土壤养分的坡位变化 283
16.3.4 生态纵沟沟渠的沿程变化 284
16.4 沟渠进出口土壤养分差异性分析 286
16.5 生态沟及坡面水体样品采集 287
16.6 不同土地利用类型集水区生态沟径流养分统计分析 288
16.7 不同土地利用类型次降雨径流养分含量变化特征 290
16.8 覆盖度对集水区径流养分的影响 291
16.9 坡面生态沟径流养分的变化 292
参考文献 294
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