论文摘要
水土流失对生态环境和社会经济造成了严重的危害，由于严重的水土流失，嘉陵江已经成为四川境内挟带泥沙最多的河流。广元是嘉陵江流入四川的第一关，加快该地区的水土流失治理，改善生态环境对于整个嘉陵江流域的水资源管理及流域生态环境的治理有着重要的意义。本研究以广元市碗厂沟小流域为研究对象，利用长期定位观测和实地调查取样获取的资料，运用相关性分析、回归分析和因子分析等方法，研究降雨、土壤和植被对流域产流产沙的影响，分析径流和泥沙中各种形态养分的流失规律和流失量，并比较坡面和沟道的养分流失情况，探讨该流域现有水土保持措施控制水土流失的效果，在此基础上指出流域治理的重点，为区域生态环境的改善提供理论依据。结果表明：1．分析降雨和径流的相关性表明：流域径流系数的变化主要受降雨量的影响，而平均径流模数和洪峰径流模数则主要受降雨侵蚀力的影响。不同流域受降雨影响的差异性很大，一方面与各流域特征如地形、土壤、植被状况等有关，另一方面也受降雨的空间分布差异性有关。2．分析降雨和径流泥沙的相关性表明，不同流域的产沙差异性比较大，但随着降雨侵蚀力的增加，这种差异性会逐渐缩小。对径流中泥沙含量的时间变异性的分析表明，随着雨强的增加泥沙浓度也有所提高；空间变异性分析表明，在较大的流域中径流泥沙浓度峰值发生在洪峰之前，而在较小的流域中则与径流变化一致。比较还发现，尹家沟流域的产沙量高于各小流域产沙量之和，这说明该流域泥沙主要来自于各小流域至尹家沟流域总出口的这段区域，因此应加强对该区域水土流失的治理工作。3．分析土壤植被对水土流失的影响表明，植被具有明显拦截泥沙的作用，并且随着林分郁闭度和灌草盖度的提高，保持水土的能力也相应增加。4．对相同次降雨不同流域养分流失过程的分析表明：铵态氮和硝态氮在4~#和5~#流域波动剧烈，当浓度达到最大值后逐渐下降并最终趋于稳定；径流中钾的浓度远远高于磷，钾在各流域径流中排列顺序为5~#>4~#>1~#>3~#>2~#，而磷则是2~#>1~#>3~#>4~#>5~#，两者存在一定程度的负相关关系。通过对同一流域不同次降雨径流养分流失过程分析发现：径流养分中全氮浓度最高，最高浓度出现在流量洪峰前后，整体变化趋势比较平缓，最终稳定在5～7mg／L范围内；硝态氮和铵态氮浓度变化随降雨的不同存在一定差异，硝态氮浓度高于铵态氮，随产流的发展其浓度有所降低，最后分别稳定在1～2mg／L和0～1mg／L范围内；全钾浓度是仅次于全氮的养分元素，不同降雨下浓度变化差异明显，有随流量增大而减小的趋势。在一次完整的产流过程中，全钾浓度变化对位于流量变化并随产流而降低，最后浓度稳定在4～6mg／L范围内：全磷在径流中流失的量最小。5．分析各径流养分形态与径流流失量的关系表明，全氮和硝态氮与径流量的回归方程达到显著水平，全氮表达式为Y＝0.00111Q＋0.000985(r＝0.99180~*)，硝态氮表达式为Y＝0.001286Q＋0.033227(r＝0.99645~*)，说明全氮和硝态氮主要随径流而流失。6．对侵蚀泥沙的颗粒富集和养分富集分析表明，泥沙颗粒主要富集在＜0.02mm的粉粒和粘粒中；不同粒级的泥沙颗粒富集的养分形态不同，氮主要富集在＜0.02mm颗粒中，磷主要富集在＜0.05mm颗粒中，钾则富集在0.02～0.002mm的泥沙颗粒中。总体而言，本流域泥沙养分的流失主要是粉粒和粘粒的流失，水土保持的重点也在于改善植被状况，防治坡面表层土壤细颗粒物质的流失。7．径流和泥沙养分流失情况对比表明，该流域养分主要伴随泥沙而流失。从流失方式看，氮主要溶解在径流中流失，钾和磷则主要以泥沙结合态流失；从流失比例看，钾最大，氮次之，磷最小。8．比较坡面和沟道发现，径流、泥沙以及养分流失量在坡面和沟道的流失中差异不明显，说明该流域的整体水土流失接近植被覆盖良好的坡面系统，已经被控制在一个合理的流失范围之内。