岷江上游山地森林—干旱河谷交错带土壤抗蚀力研究

论文摘要

环境问题是当今国际关注的热点问题,而土壤侵蚀则是全球性主要生态环境问题之一。土壤侵蚀可导致土地资源退化和损失,是限制当今人类生存与发展的全球性环境灾害。本研究通过野外调查和室内分析相结合的方法,针对岷江上游山地森林-干旱河谷交错带生态环境建设的需求和土壤侵蚀研究的重要内容,研究了不同植被条件下土壤抗蚀、抗冲性特征、土壤可蚀性K值变化特征及其影响因素,以期揭示区域土壤侵蚀的本质,为研究区域退耕还林及生态环境建设提供理论依据。主要研究结果如下：1、不同植被条件下土壤抗蚀性变化特征及其影响因素阳坡坡面,退耕岷江柏林地土壤抗蚀性最好,岷江柏幼林和天然次生林地土壤抗蚀性次之,刺槐林地土壤抗蚀性最小。0-10 cm土层土壤抗蚀性强于10-20 cm,且在各土层间不同植被条件下土壤抗蚀性指数均达显著差异。阴坡坡面,杂草地土壤抗蚀性最强,灌木林和岷江柏幼林地土壤抗蚀性次之,天然次生林地土壤抗蚀性最小。阳坡坡面,0—10 cm土层,土壤机械组成中砂粒与抗蚀指数、水稳性指数、团聚度呈显著或极显著负相关；物理性粘粒与抗蚀指数、水稳性指数、结构系数、团聚度呈显著或极显著正相关,中、细粉粒与水稳性指数和结构系数呈显著或极显著正相关,与分散系数均呈极显著负相关。微团聚体组成中,<0.001 mm颗粒与抗蚀指数呈显著负相关,与水稳性指数呈显著正相关。10-20 cm土层,机械组成中砂粒与团聚度、物理性粘粒与分散系数呈极显著负相关；粗粉粒与团聚度、物理性粘粒与结构系数和团聚度呈极显著正相关。微团聚体组成中,1-0.05 mm颗粒与团聚度呈显著负相关。阴坡坡面,0-10cm土层,砂粒与抗蚀指数、结构系数、团聚度之间呈显著或极显著负相关,与分散系数呈显著正相关；粗粉粒与团聚度之间呈极显著正相关；物理性粘粒与结构系数呈显著正相关,中、细粉粒与抗蚀指数、水稳性指数、结构系数之间呈显著或极显著正相关,与分散系数均呈极显著负相关。微团聚体组成中,1—0.05 mm颗粒与分散系数之间呈显著正相关,与结构系数呈显著负相关；<0.001 mm颗粒与抗蚀指数、水稳性指数、结构系数、团聚度之间呈显著或极显著负相关,与分散系数呈显著正相关。10-20 cm土层,机械组成和微团聚体中不同粒级的颗粒与各抗蚀指标之间的的相关性均不显著。阳坡坡面,0-10 cm土层,抗蚀指数、水稳性指数、结构系数、团聚度与有机质、全氮含量之间呈显著正相关；水稳性指数、结构系数、团聚度与速效钾含量之间呈显著负相关；分散系数与有机质、全氮含量之间呈显著负相关,与速效钾含量之间呈显著正相关。10-20 cm土层,抗蚀指数、水稳性指数与有机质含量之间呈显著正相关；水稳性指数、结构系数与速效钾含量之间呈显著负相关；分散系数与速效钾含量之间呈显著正相关；团聚度与土壤化学性质的相关性均未达到显著。阴坡坡面,0-10 cm土层,抗蚀指数、水稳性指数、结构系数与有机质含量之间呈显著正相关；抗蚀指数、水稳性指数、团聚度与速效磷含量之间呈极显著负相关；分散系数与有机质含量之间呈显著负相关。10-20 cm土层,抗蚀指数、水稳性指数与有机质含量之间呈显著正相关,与速效磷含量之间呈极显著负相关。2、不同植被条件下表层土壤侵蚀率与其物理性质的关系不同植被条件下表层（0—10 cm）土壤侵蚀率介于6.51%-21.34%之间,平均土壤侵蚀率为13.18%,以土壤侵蚀率>10%的样地为主体,土壤侵蚀较为严重。退耕岷江柏林地土壤侵蚀率最低；刺槐林植被的土壤侵蚀率最高。土壤有机质含量、结构破坏率、团聚体MWD和团聚体GMW、>0.25 mm水稳性团聚体含量对表层不同植被条件下土壤侵蚀率影响较大。3、不同植被条件下土壤抗冲性变化特征及其影响因素不同植被条件下土壤径流量随冲刷时间的变化较明显,总体上曲线呈单峰变化、先增大后减小。对照裸地（CK）径流随时间变化量低于灌木林地,但高于其他植被条件。灌木林地和对照裸地（CK）随着冲刷时间延长,径流量变化幅度较大；天然次生林、岷江柏幼林地在冲刷全过程中径流量变化幅度较小。不同植被条件下土壤冲刷过程中含沙量呈先降低后趋于平缓的变化规律。退耕岷江柏林、灌木林和岷江柏幼林地在产流过程中径流含沙量随时间变化较平稳,其中退耕岷江柏林地林含沙量最小。混交林地含沙量总体较小,趋于稳定的时间滞后于其他植被条件。不同植被条件下土壤抗冲指数依次为退耕岷江柏林>岷江柏幼林>刺槐林>灌木林>天然次生林>混交林幼林>裸地（CK）。不同植被条件下,土壤容重与抗冲指数呈显著负相关,微团聚体组成中<0.001 mm颗粒与土壤抗冲指数间呈显著正相关,其他粒级颗粒与与土壤抗冲指数之间的相关性也均未达到显著。土壤速效磷与抗冲指数呈显著负相关,土壤有机质、全氮、速效钾与抗冲指数之间的相关性均未达到显著。4、不同植被条件下土壤可蚀性变化特征及其影响因素0-10 cm土层,阳坡坡面各植被条件下土壤的可蚀性K值大小表现为：刺槐林>混交林幼林>灌木林>岷江柏幼林>天然次生林>退耕岷江柏林；阴坡各植被条件下土壤的可蚀性K值大小表现为：天然次生林>灌木林>杂草地>岷江柏幼林。10-20 cm土层,阳坡坡面各植被条件下土壤的可蚀性K值大小表现为：刺槐林>混交林幼林>天然次生林>退耕岷江柏林>岷江柏幼林>灌木林；阴坡各植被条件下土壤的可蚀性K值大小表现为：杂草地>天然次生林>灌木林>岷江柏幼林。不同植被条件下土壤可蚀性变化与其抗蚀性较为一致,可见,采用EPIC模型估算研究区域土壤可蚀性K值是可行的。0-10 cm土层,不同植被条件下土壤可蚀性K值与土壤有机碳、全氮和粉粒含量呈极显著负相关,与砂粒含量呈极显著正相关。10-20 cm土层,不同植被条件下土壤可蚀性K值与土壤有机碳、全氮含量呈极显著负相关,与粉粒含量却呈极显著正相关。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 土壤抗蚀性研究
• 1.2.1.1 土壤抗蚀性评价指标
• 1.2.1.2 影响土壤抗蚀性因素
• 1.2.2 土壤抗冲性研究
• 1.2.2.1 土壤抗冲性评价指标
• 1.2.2.2 影响土壤抗冲性因素
• 1.2.3 土壤可蚀性K值研究
• 1.2.3.1 土壤可蚀性K值评价方法
• 1.2.3.2 影响土壤可蚀性K值的因素
• 1.3 研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 2 研究区域概况及研究方法
• 2.1 研究区概况
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 野外调查
• 2.2.2 土壤抗蚀性
• 2.2.2.1 采样方法
• 2.2.2.2 抗蚀性指标的选取
• 2.2.2.3 测定项目及方法
• 2.2.3 土壤抗冲性
• 2.2.3.1 样地布设
• 2.2.3.2 土壤抗冲性测定
• 2.2.4 土壤可蚀性
• 2.2.4.1 样地布设
• 2.2.4.2 土壤有机碳的测定
• 2.2.4.3 土壤可蚀性模型
• 2.3 数据处理与分析方法
• 3 不同植被条件下土壤抗蚀性变化特征及其影响因素
• 3.1 土壤抗蚀性变化特征
• 3.1.1 不同植被条件下阳坡坡面土壤抗蚀性变化特征
• 3.1.2 不同植被条件下阴坡坡面土壤抗蚀性变化特征
• 3.2 土壤抗蚀性影响因素
• 3.2.1 土壤机械组成、微团聚体组成对抗蚀性的影响
• 3.2.2 土壤有机质及养分对抗蚀性的影响
• 3.3 表层土壤侵蚀率与土壤性质的关系
• 3.3.1 表层土壤侵蚀率特征
• 3.3.2 土壤侵蚀率与土壤有机质
• 3.3.3 土壤侵蚀率与机械组成
• 3.3.4 土壤侵蚀率与团聚体稳定性
• 3.3.5 土壤侵蚀率与相关土壤性质的回归预测模型
• 3.4 小结
• 4 不同植被条件下土壤抗冲性变化特征及其影响因素
• 4.1 不同植被条件下土壤抗冲性
• 4.1.1 不同植被条件下径流量动态变化特征
• 4.1.2 不同植被条件下含沙量动态变化特征
• 4.1.3 不同植被条件下抗冲指数动态变化特征
• 4.2 土壤抗冲性影响因素
• 4.2.1 土壤容重对抗冲性的影响
• 4.2.2 土壤机械组成、微团聚体组成对抗冲性的影响
• 4.2.3 土壤有机质及N、P、K含量对抗冲性的影响
• 4.3 小结
• 5 不同植被条件下土壤可蚀性变化特征及影响因素
• 5.1 理论原理
• 5.2 方法阐述
• 5.3 土壤可蚀性因子K值
• 5.3.1 土壤粒径累积分布曲线的估算
• 5.3.2 土壤可蚀性（K值）变化特征
• 5.4 土壤可蚀性影响因素
• 5.4.1 土壤理化性质对土壤可蚀性K值的影响
• 5.4.2 植被条件对土壤可蚀性K值的影响
• 5.5 小结
• 6 主要结论及研究展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 不足之处与研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果