重庆缙云山典型林地土壤抗剪特性及其影响因素研究

论文摘要

本论文结合“十一五”国家科技支撑项目“重庆北部水源区水源涵养林构建技术试验示范(2006BAD03A 1 802)”,采用实验对比,相关分析和主成分分析等方法研究了重庆缙云山五种典型地类(针阔混交林、常绿阔叶林、楠竹林、灌木林和农地)原状土和扰动土的抗剪强度特征及影响因素,以期为缙云山林地土壤抗侵蚀研究提供科学依据。研究的主要结果为：对五种林分的土壤结构和理化性质分析表明：各林地土壤砂粒含量相对较低,其中楠竹林的物理性粘粒含量最低,为31.33%。林地的团聚体含量大于灌木林地、农地。微团聚体团聚度和各类孔隙度从表层(A层)到底层(C层),均逐渐降低,而土壤容重由A层到C层容重呈增加趋势。各典型林地pH值、有机质含量、阳离子含量、速效氮、速效磷、速效钾、全氮、全磷和全钾含量大小排列各不相同,除pH值、阳离子交换量和全钾含量外,其它各指标随着土壤深度的增加而减小对各典型林地的土壤抗剪强度特征分析表明：原状土的粘聚力值(c)在土壤剖面方向呈增大趋势,其中针阔混交林原状土的的平均c最大(42.09kPa)。内摩擦角((?))基本没有变化,农地原状土的平均(?)最大(27.31。)。对扰动土分别进行三组实验：1)直剪试验；2)不固结不排水试验；3)固结不排水试验。直剪和不固结不排水试验结果表明,这两处理方式下各典型林地土壤的内摩擦角、粘聚力值并无明显规律性,直剪试验中粘聚力的平均值c以灌木林地最大(16.51 kPa),内摩擦角(?)平均值以楠竹林地最大(25.60°)。固结不排水试验结果表明,土壤有效粘聚力与总粘聚力的变化趋势相同,而有效内摩擦角与总内摩擦角的变化趋势具有明显差别。抗剪强度与土壤结构和理化性质指标的相关分析结果表明：1),原状土的理化性质各指标与土壤抗剪强度值之间相关性较好,相关系数为0.824；2),在扰动土直剪、不固结不排水和固结不排水试验,抗剪强度与土壤结构各指标和理化性质指标之间相关性均较高,相关系数在0.9到0.928之间。采用主成分分析法对影响各典型林地土壤抗剪特性的影响因子分析结果表明：1)各典型林地原状土抗剪特性影响因子的平均综合指数为30.34,其排列顺序为灌木林(40.74)>常绿阔叶林(30.63)>针阔混交林(28.78)>楠竹林(28.71)>农地(25.46)；2)对扰动土分析,①.直剪试验中,各典型林地土壤抗剪特性影响因子的平均综合指数为29.08,其排列顺序为灌木林(51.99)>农地(27.57)>针阔混交林(27.46)>常绿阔叶林(24.39)>楠竹林(19.72)。②.不固结不排水试验中,其平均综合指数为23.69,排列顺序为针阔混交林(25.27)>灌木林(24.23)>常绿阔叶林(23.88)>农地(21.92)>楠竹林(21.49)。③.固结不排水试验中,总应力方式下,其平均综合指数为77.57,排列顺序为灌木林(109.91)>常绿阔叶林(74.82)>针阔混交林(72.20)>楠竹林(69.63)>农地(69.37)；有效应力下,其综合指数为24.12,排列顺序为灌木林(52.78)>针阔混交林(29.05)>农地(18.67)>楠竹林(14.45)>常绿阔叶林(]2.84)。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 1 国内外研究现状
• 1.1 土壤抗侵蚀研究
• 1.2 饱和土壤抗剪性研究
• 1.3 非饱和土壤抗剪性研究
• 1.4 土壤抗剪特性与土壤抗侵蚀的关系
• 2 研究区概况
• 2.1 自然环境概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 地质地貌
• 2.1.3 土壤
• 2.1.4 气候
• 2.1.5 水文
• 2.1.6 植被
• 2.2 社会经济情况
• 3 研究内容、方法与技术路线
• 3.1 研究目的与意义
• 3.2 研究内容
• 3.2.1 典型林地土壤结构特征
• 3.2.2 典型林地土壤理化性质
• 3.2.3 典型林地土壤抗剪强度特征
• 3.2.4 典型林地土壤抗剪强度影响因子分析
• 3.3 研究方法
• 3.3.1 试验区设置及样地调查
• 3.3.2 土壤样品的采集和制备
• 3.3.3 土壤理化指标的测定
• 3.3.4 土壤抗剪强度指标测定
• 3.3.5 数据处理方法
• 3.4 技术路线
• 4 重庆缙云山典型林地土壤理化性质分析
• 4.1 典型林地土壤结构分析
• 4.1.1 土壤机械组成分析
• 4.1.2 土壤团聚体分析
• 4.1.3 土壤微团聚体分析
• 4.2 典型林地土壤物理性质分析
• 4.3 典型林地土壤化学性质分析
• 4.3.1 土壤酸碱度分析
• 4.3.2 土壤有机质含量分析
• 4.3.3 土壤阳离子交换量分析
• 4.3.4 土壤无机元素分析
• 5 重庆缙云山典型林地土壤抗剪强度分析
• 5.1 原状土的土壤抗剪强度特征
• 5.1.1 剪切位移与剪应力
• 5.1.2 剪切含水率
• 5.1.3 粘聚力和内摩擦角
• 5.2 扰动土的土壤抗剪强度特征
• 5.2.1 直剪试验
• 5.2.2 不固结不排水试验
• 5.2.3 固结不排水试验
• 6 典型林地土壤抗剪强度影响机理
• 6.1 原状土的土壤抗剪强度影响机理
• 6.1.1 土壤结构对土壤抗剪性的影响
• 6.1.2 土壤理化性质对土壤抗剪性的影响
• 6.2 扰动土的土壤抗剪强度影响机理
• 6.2.1 土壤结构对土壤抗剪性的影响
• 6.2.2 土壤理化性质对土壤抗剪性的影响
• 6.3 典型林地土壤抗剪特性的影响机理综合分析
• 6.3.1 原状土抗剪强度的影响机理
• 6.3.2 扰动土抗剪强度的影响机理
• 7 结论与讨论
• 7.1 结论
• 7.2 讨论
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介
• 成果目录清单
• 致谢