【摘 要】
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我国北方坡耕地分布较广,北方降雨月份较为集中且降雨量大,加之人为扰动破坏和不科学的耕作方式等综合影响,致使坡耕地土壤结构遭到不同程度的破坏,导致坡面水土流失现象频发,土壤水分分布格局紊乱,对农作物的生长和坡耕地水土流失的防治等极为不利。因此,研究不同耕作模式坡面的保水保土效果,及土壤水分的空间分布规律,对水土资源的保护和有效利用有着重要意义。本论文以北方10°坡耕地大豆田为研究对象,在天然降雨条件
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我国北方坡耕地分布较广,北方降雨月份较为集中且降雨量大,加之人为扰动破坏和不科学的耕作方式等综合影响,致使坡耕地土壤结构遭到不同程度的破坏,导致坡面水土流失现象频发,土壤水分分布格局紊乱,对农作物的生长和坡耕地水土流失的防治等极为不利。因此,研究不同耕作模式坡面的保水保土效果,及土壤水分的空间分布规律,对水土资源的保护和有效利用有着重要意义。本论文以北方10°坡耕地大豆田为研究对象,在天然降雨条件下,监测了传统耕作（CT）、免耕（ZT）、免耕秸秆覆盖（NT）和横垄耕作（CR）4种处理坡面的产流产沙量和大豆各生育期内坡面0100cm（步长为10cm）土壤含水量。分析了不同耕作模式坡面的减水、减沙效果及流失土壤颗粒的机械组成特征,总结了不同耕作模式坡面土壤水分的时间稳定性特征和空间分布规律,明确了适合北方坡耕地的最优耕作模式。本论文的主要研究结论如下:（1）不同耕作模式,坡面次降雨产流、产沙量均表现为:CT>CR>ZT>NT;产流量的影响因素表现为:降雨量>植被覆盖度>风速>25cm深土层温度,产沙量的影响因素表现为:径流量>降雨量>植被覆盖度>风速;不同耕作模式对坡面不同粒级土颗粒的保护作用各不相同,其中对粗沙粒、细砂粒、粉粒和黏粒占比保护性最好的分别为NT、ZT、CT和CT,最差的分别为CT、CT、ZT和NT。（2）不同耕作模式流失土壤颗粒分形维数的大小关系表现为:NT>ZT>CR>CT,这间接表明了各耕作模式对坡面土壤结构稳定性的保护效果;流失泥沙颗粒分形维数与粉粒和黏粒的含量呈正比,与粗砂粒和细砂粒的含量成反比,其中黏粒和粗砂粒的含量对其影响较大;用矩法理论、级配曲线不均匀系数CU和曲率系数CC对流失泥沙颗粒机械组成特征进行分析,其结论与分形维数评价相似。（3）不同耕作模式试验小区坡面土壤含水量在垂直方向上040cm深度均表现为:NT>ZT>CR>CT,当土层深度大于40cm时,土壤水分含量的大小关系开始发生波动变化,水平方向上,CT和ZT处理坡位间土壤水分含量的大小关系受大豆生育期内总降雨量的影响较小,分别表现为:下坡位>中坡位>上坡位和下坡位≈中坡位>上坡位,而NT和CR处理坡位间土壤水分含量的大小随着大豆生育期内降雨总量的不同而产生微变。（4）不同耕作模式剖面土壤水分空间分布格局均表现出下湿上干的特点,但各处理相对湿润和干燥土壤区域的空间分布范围和位置各不相同,在所考虑的三个因素中,对土壤水分含量影响作用的大小为:耕作模式>剖面深度>坡位;与CT相比,CR、ZT和NT处理均能显著增加大豆产量和提高水分利用效率,其产量分别平均增加8.77%、15.68%、26.74%,水分利用效率分别平均提高6.32%、11.6%、20.61%;得出“免耕秸秆覆盖（NT）”为最优耕作模式。（5）以最小SDRD值作为评定指标,不同耕作模式坡面土壤水分时间稳定性的差异关系表现为:NT≈ZT>CR≈CT;对于坡耕地而言,土壤水分时间稳定状况不同评价指标的估计值准确效果表现为:SDRD值最小测点校正值>SDRD值最小测点=ITS值最小测点>MABE值最小测点>MED最接近于0的测点;基于Spearman秩相关系数分析各小区土壤水分时间稳定性的大小关系表现为NT>ZT>CT>CR。（6）CT和NT处理在0100cm范围内的各土层中,土壤的极端干湿状况在时间上稳定性更好;而ZT和CR处理,当土壤剖面深度分别大于80cm和90cm时,土壤极端干湿状态的相对位置点会发生变化;在0100cm深度范围内,除ZT外其他耕作模式不同深度土层间,土壤含水量均值代表点的位置均位于坡面中部,而ZT则倾向于坡面的中下部,各小区均值点对各土层土壤水分平均值的估计效果会随着剖面深度的加深而变得更加精准;在不同深度范围内,各处理间土壤水分稳定性各不相同,其土壤水分空间分布格局的相似性总体表现为:NT>ZT>CT>CR。（7）整个试验区土壤含水量在不同深度范围内的变异系数总体上介于6%19%之间,其中上层（050cm）土壤水分属于中等强度变异,而下层（50100cm）土壤水分属于弱强度变异;与随机性因素相比,结构性因素对土壤含水量空间变异的影响程度更大;坡面土壤含水量空间自相关距离的变化范围为12.74866.300m,下层土壤变程平均数大于上层,土壤含水量半方差拟合模型以高斯模型为主。
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