南方典型土壤坡面产流产沙过程对PAM的响应

宋月君 黄炎和 杨 洁 左继超 廖凯涛 肖 龙

(1.福建农林大学林学院， 福州 350002； 2.江西省水土保持科学研究院， 南昌 330029；3.江西省土壤侵蚀与防治重点实验室， 南昌 330029; 4.泰和县水土保持站， 吉安 343700)

南方典型土壤坡面产流产沙过程对PAM的响应

宋月君1,2黄炎和1杨 洁2,3左继超2,3廖凯涛2,3肖 龙4

(1.福建农林大学林学院， 福州 350002； 2.江西省水土保持科学研究院， 南昌 330029；3.江西省土壤侵蚀与防治重点实验室， 南昌 330029; 4.泰和县水土保持站， 吉安 343700)

采用室外人工模拟降雨试验方式，系统对比研究了2种聚丙烯酰胺(Polyacrylamide，PAM)配比方案(2 g/m2和10 g/m2，分别用PAM1200-2和PAM1200-10表示)在140 mm/h短时强降雨条件下对坡度为10°的南方红壤区4种不同典型岩性发育土壤坡面的产流、产沙过程的影响机制。结果表明：各坡面总产流量、单位采样时段径流系数、累积单位采样时段径流系数均有显著提升(p<0.01)，径流提升率由大到小依次为：第四纪红壤坡面、红砂岩红壤坡面、紫色土坡面、花岗岩红壤坡面；除花岗岩红壤坡面外，PAM1200-10的径流提升率均大于PAM1200-2，坡面产生稳流的时间由短到长依次为：第四纪红壤坡面(12 min)、红砂岩红壤坡面(15 min)、花岗岩红壤坡面(24 min)和紫色土坡面(24 min)，2种PAM配比在提升坡面产流方面，无显著性差异；各坡面的总产沙量、单位采样时段泥沙质量浓度、单位采样时段泥沙量均显著降低(p<0.01)，2种PAM配比方式均以第四纪红壤坡面减沙率最为显著，其余不同配比的坡面减沙率略有不同，除紫色土坡面，PAM1200-10的减沙率均大于PAM1200-2；其中PAM1200-2的减沙率波动性较大，除紫色土坡面外，PAM1200-10配比的减沙率均较为平稳，在花岗岩红壤坡面，PAM1200-10与PAM1200-2相比，减沙成效显著(p<0.01)。

南方红壤区； 人工模拟； 短时强降雨； 聚丙烯酰胺； 典型土壤坡面； 产流产沙过程

引言

我国是世界水土流失最为严重的国家之一，自20世纪50年代开始水土保持治理工作以来，通过植物、工程以及耕作等措施的开展，取得了一定的成效。然而，据第一次全国水利普查成果，我国现有水土流失面积294.91万km2，占国土总面积的30.72%，治理任务仍然艰巨。伴随着水土保持治理工作对新技术、新方法的需求，聚丙烯酰胺(Polyacrylamide，PAM)作为一种新的水土保持化学措施，受到了广大学者的关注，并针对其改良土壤、防控水土流失等方面开展了一系列的试验研究与推广工作。研究发现合理使用PAM可以很好地改善土壤结构，增强土壤水稳性，提高土壤的抗水蚀能力[1-2]，还可以减少由于水土流失造成的大量有机质和氮、磷、钾等养分的流失[3-6]。目前，PAM已经在东北黑土区、西北黄土区以及部分南方红壤区进行了相关土壤侵蚀方面的试验研究与推广工作[1-20]。在东北黑土区坡地施用PAM可减少土壤侵蚀量56%以上，不同的PAM施用量以及分子类型对于土壤的蓄水保土效果各不相同，其中以阴离子型分子量300万～400万的效果最好[1]；黄土高原作为我国PAM研究最早的区域，相关学者分别从改良土壤理化性质，减少水土流失方面开展了研究工作，PAM在改善土壤质量以及防控水土流失方面效果显著，施用PAM可有效提高砂壤土的土壤入渗率以及减少土壤侵蚀[11-12]；在南方红壤区研究发现，将PAM混合细土施于不同坡度的扰动红壤坡面，其减沙效率均在90%以上[14]。针对不同的分子量、离子型、施用方式以及施用土壤对象，PAM防控土壤侵蚀的成效有所不同[3]，由于PAM防治水土流失操作简单、投资少、见效快，在南方雨养农业区具有广泛的推广应用前景[2]。目前，关于PAM在南方红壤区的研究主要集中在单一土壤类型的研究上[10,14]，而对于不同类型土壤坡面防控水土流失的系统对比研究鲜见报道。

南方红壤区所在地区降雨丰沛，一次大的降雨造成的土壤侵蚀量可能会占到全年的60%以上[16]。鉴于此，本文通过野外人工模拟降雨试验，研究南方红壤区不同典型岩性发育土壤坡面在短时强降雨条件下PAM措施的产流、产沙特征，探讨不同土壤坡面产流、产沙特征对PAM措施的响应机制，以期为南方红壤区坡耕地的水土保持化学治理措施提供理论依据与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

该试验区位于江西水土保持生态科技园内(115°42′38″～115°43′06″E、29°16′37″～29°17′40″N，海拔高度介于30～100 m之间)。园区地处江西省北部鄱阳湖流域博阳河水系的德安县城郊，属亚热带湿润季风气候区，多年平均降水量1 397.3 mm，多年平均气温16.7℃，年日照时数1 650～2 100 h，多年平均无霜期249 d[16]。土壤为第四纪红黏土发育的红壤，土壤呈酸性至微酸性。

1.2 研究方法

1.2.1 供试土壤

供试土壤分别为江西省内分布广泛的第四纪红土、花岗岩、红砂岩发育的红壤以及紫色页岩发育的紫色土，所有土壤均采自江西省各土壤类型分布中心地带，具有较好的代表性，相关土壤的基本理化性质如表1所示。

表1 土壤基本理化性质特征Tab.1 Characteristics of soil physical and chemical properties

1.2.2 试验设计与方法

试验所用PAM试剂均产自河南元亨净水材料厂，为阴离子型(水解度为10%)，相对分子量为1 200万[10]。主要采取野外人工模拟降雨的方式开展试验研究(图1)，人工模拟降雨试验主要是将从野外取回的4类土样风干后过5 mm筛，然后装入4个长3 m、宽1.5 m、高0.5 m的土槽中，填土厚度为0.45 m。在装填土之前，先在土槽底部填2 cm厚的小碎石。并铺上透水纱布，以保持试验土层的透水状况接近天然坡面。静置相同时间(4 h)待其含水量稳定之后，将配好的PAM溶液均匀地喷洒在供试土壤表面，待其充分风干后进行模拟降雨试验。PAM溶液的质量浓度设定为0.5 g/L，施用量设定为0、2、10 g/m2，通过折算，每个人工模拟降雨试验土槽的PAM溶液喷适量分别为0、18、90 L。其中0 g/m2施用量土壤作为该试验的对照处理(CK)，2 g/m2和10 g/m2施用量，分别用PAM1200-2和PAM1200-10来表示。该试验采用的人工模拟降雨装置降雨高度为3 m，喷嘴为下喷式组合喷嘴，降雨均匀度大于85%，可控降雨有效面积为4 m×10 m，试验采用140 mm/h的降雨强度用以模拟短时强降雨事件，试验土槽的坡度参照江西省坡耕地设定为10°，尾部放置集水器用来收集坡面产流和泥沙。每次试验降雨历时30 min，每3 min收集一次径流泥沙，获得其过程径流量和泥沙量。每个试验设2个重复，结果取平均值。

图1 野外人工模拟降雨设备Fig.1 Field artificial rainfall simulator

1.2.3 数据获取与分析方法

采用单位采样时段(3 min)径流系数、累积单位采样时段径流系数、单位采样时段泥沙质量浓度、单位采样时段泥沙量、总径流量以及总泥沙量等6项数据指标，开展产流、产沙过程特征分析。

单位采样时段径流量(Unit sampling time runoff，UR)采用量筒测量法获取(单位为L)。

单位采样时段径流系数(Unit sampling time runoff coefficient，URC)计算公式为

(1)

式中CURC——单位采样时段径流系数，%RUR——单位采样时段径流深，mmRUP——单位采样时段降雨量，mm

累积单位采样时段径流系数(Cumulative sampling time runoff coefficient，CRC)计算公式为

(2)

式中CCRC——累积单位采样时段径流系数，%RURi——第i次采样时段的径流深，mmRUPi——第i次采样时段的降雨量，mmN——采样次数，取10

单位采样时段泥沙质量浓度(Unit sampling time sediment concentration，USC)：采用烘干法获取(单位为g/L)。

单位采样时段泥沙量(Unit sampling time sediment，US)计算公式为

SUS=4.5RURCUSC

(3)

式中SUS——单位采样时段泥沙量，gRUR——单位采样时段径流深，mmCUSC——单位采样时段泥沙质量浓度，g/L

其中4.5(m2)为径流深与径流量转换系数。

总径流量(Total runoff，TR)和总泥沙量(Total sediment，TS)分别为各单位采样时段径流量以及泥沙量的总和。

试验采集数据的相关性分析与制图均采用Minitab 16.0和Excel软件完成。

2 结果与分析

2.1 不同岩性土壤坡面产流过程特征分析

2.1.1 单位采样时段径流系数(URC)特征

施用PAM后各土壤坡面地表均易形成一层胶结物质结皮，从而阻碍地表径流的下渗[10]，各坡面URC均有不同程度的显著提升(p<0.01)，其中以第四纪红壤坡面提升最为显著，提升率均在78%以上，第四纪红壤质地粘重，粉、粘粒质量分数可占到土壤粒径组成的70%以上(表1)，与其他土壤相比，土壤入渗能力差，同时有研究证明，第四纪红壤中正电荷含量明显高于其他3类土壤[17]，更有利于土壤颗粒与阴离子PAM结合，也是造成此结果的主要原因。如图2所示，降雨初期，URC可提升3.5倍以上，6 min后产流趋于稳定，URC提升率介于10%～70%之间；花岗岩红壤坡面，PAM1200-2和PAM1200-10的URC提升率分别为30.92%和25.69%，降雨初期，URC的提升率可高达2.4倍和1.86倍，6 min后URC提升率介于0～25%之间，低于第四纪红壤坡面；红砂岩红壤坡面，PAM1200-2和 PAM1200-10的URC提升率分别为55.45%和63.00%，降雨初期，可分别达2.5倍和2.3倍，后期主要介于0～100%之间，期间波动较大；紫色土坡面，PAM1200-2和PAM1200-10的URC提升率分别为39.62%和44.18%，降雨初期可高达2.0倍，后期主要介于0～40%之间。

表2 不同PAM配比坡面径流提升率Tab.2 Runoff elevation rate of slopes with different PAM ratios %

由表2也可以看出，第四纪红壤坡面的URC提升率最为显著，红砂岩红壤坡面次之，花岗岩红壤坡面最差。第四纪红壤坡面、红砂岩红壤坡面和紫色土坡面的URC提升率均为PAM1200-10大于PAM1200-2，PAM施用量与坡面产流量呈正相关，该结果与王丽等[3]的研究结果一致。只有花岗岩红壤坡面的PAM1200-10小于PAM1200-2，但均无明显性差异。这可能与花岗岩土壤粒径组成以砂粒为主，容重较其他岩性土壤小，土壤孔隙度较其他岩性土壤大有关，PAM1200-2配比溶液更容易下渗与土壤颗粒凝结，从而阻断土壤径流入渗所致。

图2 不同PAM配比坡面单位采样时段径流系数变化曲线Fig.2 Unit sampling time runoff coefficient of slopes with different PAM ratios

2.1.2 累积单位采样时段径流系数(CRC)特征

如图3所示，与URC类似，各坡面CRC均有不同程度的显著提升(p<0.01)，其中以第四纪红壤坡面最为显著，提升率均在53%以上，CRC自降雨12 min起趋于稳定，主要介于70%～80%之间，其中，PAM1200-2的CRC呈现微量下降趋势；花岗岩红壤坡面的CRC自降雨开始至15 min，PAM1200-10略高于PAM1200-2，随后两者相当，主要介于60%～70%之间，并呈现微量递增趋势；红砂岩红壤坡面的CRC自降雨开始至15 min提升显著，随后CRC趋于稳定，主要介于70%～80%之间，PAM1200-10均高于PAM1200-2；紫色土坡面的CRC自降雨开始至21 min内提升显著，随后趋于稳定，主要介于80%～90%之间。

图3 不同PAM配比坡面累积单位采样时段径流系数变化曲线Fig.3 Cumulative sampling time runoff coefficient of slopes with different PAM ratios

不同岩性土壤坡面的产流过程存在差异，第四纪红壤坡面在降雨12 min时即出现了稳流，并且PAM1200-2出现了微量下降趋势，这可能与PAM施用配比较稀，在雨滴打击坡面的影响下，破坏了地表PAM结皮层，致使雨水、径流下渗所致，稳流时间比CK对照提前了6 min；花岗岩红壤坡面稳流主要出现在降雨24 min后，这可能与其土壤粒径组成有一定的关系，花岗岩土壤粒径主要以砂粒为主，土质松散，地表PAM胶结层易被降雨破坏，致使地表径流入渗损耗，延长了稳流出现的时间；红砂岩红壤坡面稳流出现在降雨15 min后，与第四纪红壤坡面相当；紫色土坡面稳流出现在降雨24 min后，其CK对照在降雨后27 min才出现稳流，出现稳流的时间差别不大，这可能与紫色土土壤中所含负电荷最高有关[17]，影响了土壤颗粒对阴离子PAM的吸收与胶结，消减了PAM阻断坡面径流下渗的能力。CRC提升率从大到小依次为：第四纪红壤坡面、红砂岩红壤坡面、紫色土坡面、花岗岩红壤坡面，只有花岗岩红壤坡面PAM1200-10的CRC小于PAM1200-2，其他均为PAM1200-10大于PAM1200-2。

2.2 不同岩性土壤坡面产沙过程特征分析

2.2.1 单位采样时段泥沙质量浓度(USC)特征

如表3所示，各坡面USC均有明显减少，其中，以第四纪红壤坡面减沙成效最为显著，整体减沙率均在93%以上，PAM1200-10的减沙率最高，可达97.31%，第四纪红壤因土壤黏重以及正电荷含量最高，有利于土壤颗粒对PAM阴离子的吸收，从而提高了土壤的抗侵蚀能力；其他3类岩性发育土壤坡面中，PAM1200-2的USC减沙率由大到小依次为：紫色土坡面(79.82%)、红砂岩红壤坡面(78.69%)、花岗岩红壤坡面(77.77%)，PAM1200-10的减沙率正好与之相反；紫色土坡面PAM1200-2的减沙率要优于PAM1200-10，其余岩性土壤坡面均为PAM1200-10优于PAM1200-2，其中，花岗岩红壤坡面PAM1200-10与PAM1200-2相比具有明显的减沙效果(p<0.01)，花岗岩红壤坡面PAM施用量与减沙率存在较好的正相关关系，这与张兆福[10]的研究结论一致，对于其余岩性土壤坡面，两者之间的减沙效果差异不显著。

表3 不同PAM配比坡面泥沙减少率Tab.3 Sediment reduction rate of slopes with different PAM ratios %

图4 不同PAM配比坡面单位采样时段泥沙质量浓度及其减少率变化曲线Fig.4 Sediment concentration per unit sampling time of slopes with different PAM ratios

如图4所示，第四纪红壤坡面USC减少率主要介于88%～98%之间，较为平稳；花岗岩红壤坡面USC减少率主要介于60%～98%之间，其中，PAM1200-2的USC减少率存在波动式递减趋势，PAM1200-10的USC减少率较为平稳，基本上保持在90%以上；红砂岩红壤坡面USC减少率主要介于70%～95%之间，PAM1200-2的USC减少率存在波动性，呈现“双峰双谷”现象，PAM1200-10的USC减少率基本维持在80%以上，波动性不大，整体呈现略微下降趋势；紫色土坡面USC减少率主要介于60%～95%之间，PAM1200-2的USC减少率呈现“单峰单谷”式波动，整体呈现下降趋势；PAM1200-10的USC减少率波动性显著，整体呈现下降趋势，主要介于60%～85%之间。

2.2.2 单位采样时段泥沙量(US)特征

US是单位采样时段产流与泥沙浓度的综合体现，如表3所示，第四纪红壤坡面US减少率总体在88%以上，其中以PAM1200-10的US减少率最高，可达94.90%；其他3类土壤坡面PAM1200-2的US减少率由大到小依次为：花岗岩红壤坡面(75.03%)、紫色土坡面(72.28%)、红砂岩红壤坡面(68.09%)，PAM1200-10的减沙效果略有不同，从大到小依次为：花岗岩红壤坡面(94.66%)、红砂岩红壤坡面(79.04%)、紫色土坡面(67.58%)；紫色土坡面PAM1200-2减沙成效优于PAM1200-10，其余岩性土壤坡面均为PAM1200-10优于PAM1200-2，花岗岩红壤坡面PAM1200-10与PAM1200-2相比具有显著的减沙效果(p<0.01)，这可能与各土壤中所含正负电荷量以及土壤质地和粒径组成有关，其中花岗岩红壤坡面减沙结果与张兆福[10]研究得出的结果一致。同时也充分证明了PAM具有优越的土壤颗粒胶结作用，在提升坡面产流量的同时，使得坡面产沙量大为降低[3]。

图5 不同PAM配比坡面单位采样时段泥沙量及减沙成效Fig.5 Sediment yield per unit sampling time of slopes with different PAM ratios

如图5所示，第四纪红壤坡面US减少率主要介于69%～98%之间，PAM1200-2和PAM1200-10的US减少率均表现为先增后减，但变化幅度不大；花岗岩红壤坡面的US减少率主要介于65%～98%之间，PAM1200-2的US减少率整体呈现下降趋势，PAM1200-10的US减少率基本保持在90%以上，后期略有降低；红砂岩红壤坡面的US减少率主要介于40%～85%之间，PAM1200-2的US减少率波动性较大，整体呈现上升趋势，PAM1200-10的US减少率基本保持在80%左右，呈微量上升趋势；紫色土坡面的US减少率主要介于30%～90%之间，PAM1200-2和PAM1200-10的US减少率均呈现先增后减趋势，波动性均较大，降雨初期减沙率陡然提升，随后呈下降趋势。

PAM在防控不同岩性土壤坡面土壤侵蚀过程中，表现出了不同的特性，第四纪红壤质地黏重，正电荷含量最高，PAM防控土壤侵蚀成效最为平稳和显著；红砂岩红壤和紫色土砂粒含量高，不利于PAM与土壤微颗粒的胶结，PAM防控土壤侵蚀能力有所降低，波动性较大；紫色土所含负电荷最高，可能是造成PAM防控土壤侵蚀能力较低以及PAM1200-2比PAM1200-10减沙成效好的主要原因[17]。

2.3 总产流量(TR)和总产沙量(TS)特征分析

如表4所示，TR方面，不同岩性土壤坡面CK对照主要介于160.0～211.5 L之间，施用PAM后，各坡面产流均有所提升，除去花岗岩红壤坡面PAM1200-2大于PAM1200-10，其他均为PAM1200-10大于PAM1200-2；TS方面，不同岩性土壤坡面CK对照主要介于991.59～1 310.69 g之间，施用PAM后，各坡面的总减沙成效显著，其中以第四纪红壤坡面的减沙率最高，其次为花岗岩红壤坡面，紫色土坡面减沙率最小，其中，只有紫色土的总减沙率PAM1200-2大于PAM1200-10，其他均为PAM1200-10大于PAM1200-2。

3 讨论

PAM的施用方法主要包括地面喷施[10]和土壤混施[3]，2种施用方式的对坡面产流产沙的影响各不相同，其中，实施坡面喷施方式的研究发现，在减流方面效果不佳，反而会增加坡面的产流量，特别是坡度较缓的坡面[3]，本文主要采用地面喷施的方式进行PAM的施用，研究发现PAM对不同岩性发育土壤坡面均有提升径流率的功效，同时伴随着PAM施用量的增加，大多数岩性发育土壤坡面产流率存在递增趋势，这与王丽等[3]和张兆福[10]的研究结论一致；在产沙方面，施用PAM后，溶解在水中的 PAM具有絮凝剂的作用，PAM可将土壤颗粒桥接在一起而絮凝水中的泥沙，使土壤颗粒黏结在一起从而减少土壤侵蚀[16]，同时在坡面形成一层PAM胶结结皮层，减少雨滴对地表的贱蚀，使得地表土壤得以保留，减沙效率均较显著，同时，伴随着PAM施用量的增加，大多岩性发育土壤坡面减沙成效呈现递增趋势，这与王丽等[3]和刘纪根等[8]的研究结果一致。研究还发现，在产流特征方面，花岗岩发育红壤坡面出现了伴随PAM施用量增加，产流减少的情况；产沙特征方面，紫色土坡面出现伴随PAM施用量增加，产沙量增大，出现此情况的原因可能与土壤本身性质以及施用PAM后，随着降雨的持续，雨滴打击地表加上初始径流对坡面的冲刷，PAM的粘结力受到一定的削弱，土壤颗粒被分离，径流中的悬浮颗粒逐渐增多，从而侵蚀产沙量增加，此外不同岩性发育土壤所含的正电荷以及负电荷数量直接影响到土壤颗粒对PAM阴离子的吸收与胶结作用，致使不同土壤坡面表现出不同的产流、产沙特征。

表4 不同PAM配比坡面总产流量和产沙量Tab.4 Total runoff yield and sediment yield of slopes with different PAM ratios

4 结论

(1)施用PAM后，南方红壤区4种典型岩性土壤坡面的单位采样时段径流系数、累积单位采样时段径流系数均显著提升(p<0.01)，其中以第四纪红壤坡面径流提升率最大，其次为红砂岩红壤坡面，提升率最小的为花岗岩红壤坡面，除去花岗岩红壤坡面，PAM1200-10的径流提升率均大于PAM1200-2，但无显著性差异。

(2)施用PAM后，不同岩性土壤坡面出现稳流的时间存在差异，稳流时间从短到长依次为：第四纪红壤坡面(12 min)、红砂岩红壤坡面(15 min)、花岗岩红壤坡面(24 min)和紫色土坡面(24 min)。

(3)施用PAM后，不同岩性土壤坡面的单位采样时段泥沙质量浓度、单位采样时段泥沙量均显著降低(p<0.01)，在单位采样时段泥沙质量浓度方面，PAM1200-2的减沙率从大到小依次为：第四纪红壤坡面、紫色土坡面、红砂岩红壤坡面、花岗岩红壤坡面，PAM1200-10除去第四纪红壤坡面减沙率最大外，其他岩性土壤与之正好相反；单位采样时段泥沙量方面，PAM1200-2的减沙率从大到小依次为：第四纪红壤坡面、花岗岩红壤坡面、紫色土坡面、红砂岩红壤坡面，PAM1200-10的减沙率排序与单位采样时段泥沙质量浓度排序相同，其中PAM1200-2的减沙率波动性较大，PAM1200-10除紫色土坡面外，其他土壤减沙率均较为平稳，在花岗岩红壤坡面，PAM1200-10的减沙率较PAM1200-2成效显著(p<0.01)。

(4)在总产流量方面，施用PAM均有提升产流量的效果，施用量越大提升产流效果越明显，只有花岗岩红壤坡面相反；在总产沙量方面，施用PAM均有较好的减沙效果，伴随着施用量的增加减沙率呈现增大趋势，特别是第四纪红壤和花岗岩红壤坡面，PAM1200-10与PAM1200-2相比减沙成效显著，紫色土坡面PAM1200-2减沙率略高于PAM1200-10。

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Response of Runoff and Sediment to PAM in Typical Soil Slopes of South China

SONG Yuejun1,2HUANG Yanhe1YANG Jie2,3ZUO Jichao2,3LIAO Kaitao2,3XIAO Long4

(1.CollegeofForestry,FujianAgricultureandForestryUniversity,Fuzhou350002,China2.JiangxiInstituteofSoilandWaterConservation,Nanchang330029,China3.JiangxiKeyLaboratoryofSoilErosionandPrevention,Nanchang330029,China4.SoilandWaterConservationStationofTaiheCounty,Ji’an343700,China)

The artificial simulation rain experiment in field was designed to study the influence mechanism of polyacrylamide (PAM) on the process of runoff and sediment in four typical red soil slopes derived from different soil parent materials of South China under the condition of 140 mm/h short-duration heavy rainfall. The experimental treatments included two kinds of PAM application rate of 2 g/m2and 10 g/m2, which were expressed as PAM1200-2 and PAM1200-10, respectively. The results showed that the total runoff, unit sampling time runoff coefficient, cumulative sampling time runoff coefficient in each slope were increased significantly (p<0.01)， and the runoff with elevation order was quaternary red soil slope, red sandstone red soil slope, purple soil slope and granite red soil slope. The increase efficiency of runoff in the treatment of PAM1200-10 was more than that in PAM1200-2 treatment in different soil slopes except granite red soil slope. The increasing order of steady flow time was quaternary red soil slope (12 min), red sandstone red soil slope (15 min), granite red soil slope (24 min) and purple soil slope (24 min). There was no significant difference between the two kinds of PAM application rate (PAM1200-2 and PAM1200-10) in raising runoff yield. There was a significant decrease (p<0.01) in the total sediment, unit sampling time sediment concentration and unit sampling time sediment of each slope, the sediment reduction rate was the most remarkable in quaternary red soil slope with both of the two kinds of PAM application rate, there was slight difference in sediment reduction in red soil slopes derived from other three types of parent materials. The sediment reduction rate of PAM1200-10 was greater than that of PAM 1200-2 in different soil slopes, except purple soil slope. Among them, the sediment reduction rate of PAM1200-2 was more volatile than that of PAM1200-10. The sediment reduction rate of PAM1200-10 was relatively stable except the purple soil slope. In granite red soil slope, the effect of the sediment reduction of PAM1200-10 was significantly improved than that of PAM1200-2 (p<0.01).

red soil regions of South China; artificial simulation; short time heavy rainfall; PAM; typical soil slopes; runoff and sediment process

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.08.032

2017-06-01

2017-06-26

国家自然科学基金项目(41461058)、江西省科技成果重点转移转化项目(20132BBI90025)、水利部公益性行业科研专项(201501047)和江西省水利重大科技项目(KT201616、KT201518)

宋月君(1982—)，男，博士生，江西省水土保持科学研究院高级工程师，主要从事土壤侵蚀研究，E-mail： well3292@126.com

黄炎和(1962—)，男，教授，博士，主要从事土壤侵蚀与水土保持研究，E-mail： yanhehuang@163.com

S157.2

A

1000-1298(2017)08-0279-09