干旱荒漠區(qū)土地利用方式快速轉(zhuǎn)變對土壤入滲性能的影響
發(fā)布時間:2021-03-20 23:00
研究不同土地利用類型下土壤入滲及其影響因素,有助于城市土地利用管理及徑流調(diào)節(jié)。以快速城市化的蘭州新區(qū)6種土地利用類型為例,利用圓盤入滲儀,對土壤水分入滲過程進(jìn)行了實地測量,并利用主成分分析對影響因素進(jìn)行研究。結(jié)果表明:城市化過程中土地利用變化使土壤砂粒和容重增加,總孔隙度和飽和含水量降低;待建地和人工林地的土壤入滲參數(shù)值均低于其他土地利用類型。土壤入滲率與有機(jī)質(zhì)含量、總孔隙度、飽和含水量、粉粒含量正相關(guān),與容重和砂粒、黏粒含量負(fù)相關(guān)。城市化過程中土地利用類型向待建地的轉(zhuǎn)變改變了土壤理化性質(zhì)及土壤水分入滲能力。
【文章來源】:中國沙漠. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:8 頁
【部分圖文】:
研究區(qū)地理位置
隨著入滲時間增加,土壤入滲均在30 min后趨于穩(wěn)定(圖2),與劉賢趙等[9]研究結(jié)果一致。均質(zhì)土壤入滲速率最終會達(dá)到一個穩(wěn)定值,此時入滲速率除受積水面和水壓大小、重力控制外,主要受土壤毛細(xì)管特性影響[33]。自然草地和農(nóng)田達(dá)到穩(wěn)定入滲的時間最短,農(nóng)田土壤穩(wěn)定入滲率最大,其他依次為人工生態(tài)林>撂荒地>自然草地>待建地>人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)混交林(圖3)。根據(jù)Kohnke[41]對土壤穩(wěn)定入滲率的分類,待建地、人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)混交林、自然草地、撂荒地屬于慢到中等入滲速率,農(nóng)田和人工生態(tài)林為中等入滲速率。表2中相關(guān)性分析結(jié)果表明,土壤穩(wěn)定入滲率與土壤有機(jī)質(zhì)、容重、飽和含水量和總孔隙度相關(guān)性顯著。土壤平均入滲率和累積入滲量均是農(nóng)田最高,人工生態(tài)林、自然草地、撂荒地累積入滲量與農(nóng)田無顯著差異,而人工生態(tài)林平均入滲率顯著低于農(nóng)田,主要是由于凋落物、林下植被及土壤生物結(jié)皮的存在減少了土壤初始入滲量。人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)混交林和待建地平均入滲率和累積入滲量無顯著差異,但人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)混交林有機(jī)質(zhì)與土壤初始含水量均顯著高于待建地。相關(guān)性分析結(jié)果(表2)表明土壤平均入滲率和累積入滲量均與有機(jī)質(zhì)含量、飽和含水量呈顯著正相關(guān),除此之外,累積入滲量還與總孔隙度呈顯著正相關(guān),而與容重呈顯著負(fù)相關(guān)。因此,城鎮(zhèn)化過程中待建地及建設(shè)用地增加使土壤容重升高、總孔隙度降低,降低了土壤水分入滲能力。
由圖4可以看出,不同土地利用類型的土壤入滲與有機(jī)質(zhì)含量、總孔隙度、飽和含水量和粉粒含量正相關(guān),與容重和砂粒、黏粒含量負(fù)相關(guān)。有機(jī)質(zhì)能夠有效改善土壤結(jié)構(gòu),對土壤孔隙的大小及分布產(chǎn)生影響[43]。隨著有機(jī)質(zhì)增加,形成的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,一方面使土壤非毛管孔隙增多,有利于水分入滲;另一方面在土壤入滲過程中不易分散而堵塞孔隙[8]。容重和土壤飽和含水量在一定程度上反映了土壤孔隙狀況和土壤持水能力的強(qiáng)弱。容重越大,土壤越緊實,土壤孔隙越少。農(nóng)田犁耕措施等使土壤容重降低,土壤總孔隙增多,從而增加了土壤累積入滲量。然而,許多研究表明,土壤入滲與黏粒呈負(fù)相關(guān),但與砂粒含量呈正相關(guān)。而本研究結(jié)果得出土壤入滲與砂粒和黏粒含量均呈負(fù)相關(guān),與粉粒含量呈正相關(guān)。這主要是由于在人類活動干預(yù)下,砂粒含量較高的土地利用類型(待建地和人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)混交林,分別為41.79%和18.57%)容重由于機(jī)械碾壓和人為踩踏也較高,分別達(dá)到1.56、1.33 g·cm-3,顆粒組成和土壤容重主要通過影響土壤毛管孔隙、非毛管孔隙和總孔隙度的大小和分布而對土壤入滲產(chǎn)生影響[43-44]。3 結(jié)論
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]武漢市典型綠地植被類型對表層土壤入滲和持水性能的影響[J]. 楊倩,劉目興,王苗苗,張海林,朱強(qiáng),易軍. 長江流域資源與環(huán)境. 2019(06)
[2]農(nóng)田土壤入滲不確定性組成分析[J]. 范欣瑞,王仰仁,孫小平. 節(jié)水灌溉. 2019(03)
[3]土壤滲透性的區(qū)域變化規(guī)律及因子分析[J]. 丁海晶,姜姜,張金池. 水土保持學(xué)報. 2019(01)
[4]基于灰色關(guān)聯(lián)法土壤水分垂直入滲影響因素研究[J]. 黃德良,費良軍,曾健,陳琳. 中國農(nóng)學(xué)通報. 2018(32)
[5]太行山低山丘陵區(qū)坡位對土壤滲透性能影響研究[J]. 張志華,桑玉強(qiáng),孔玉華,馮雪瑾,賈長榮,石岳峰. 灌溉排水學(xué)報. 2018(09)
[6]荒漠草原不同土壤類型水分入滲特征[J]. 陳娟,陳林,宋乃平,李月飛,蘇瑩,楊東東. 水土保持學(xué)報. 2018(04)
[7]Effects of Urbanization,Soil Property and Vegetation Configuration on Soil Infiltration of Urban Forest in Changchun,Northeast China[J]. WANG Peijiang,ZHENG Haifeng,REN Zhibin,ZHANG Dan,ZHAI Chang,MAO Zhixia,TANG Ze,HE Xingyuan. Chinese Geographical Science. 2018(03)
[8]Effect of Pisha sandstone on water infiltration of different soils on the Chinese Loess Plateau[J]. MA Wenmei,ZHANG Xingchang. Journal of Arid Land. 2016(03)
[9]Identifying the influence of urbanization on soil organic matter content and p H from soil magnetic characteristics[J]. YANG Han,XIONG Heigang,CHEN Xuegang,WANG Yaqi,ZHANG Fang. Journal of Arid Land. 2015(06)
[10]不同土地利用方式下土壤水力性質(zhì)對比研究[J]. 佘冬立,劉營營,俞雙恩,高雪梅,鄭加興. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2014(09)
碩士論文
[1]城市土壤質(zhì)地多尺度空間變異特征及對其水分性質(zhì)影響研究[D]. 崔欽彬.上海師范大學(xué) 2018
[2]蘭州新區(qū)建設(shè)用地變化的遙感監(jiān)測研究[D]. 牛利斌.蘭州交通大學(xué) 2015
[3]甘肅省秦王川灌區(qū)土壤鹽分特征變化分析[D]. 丁曉妹.蘭州大學(xué) 2011
本文編號:3091826
【文章來源】:中國沙漠. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:8 頁
【部分圖文】:
研究區(qū)地理位置
隨著入滲時間增加,土壤入滲均在30 min后趨于穩(wěn)定(圖2),與劉賢趙等[9]研究結(jié)果一致。均質(zhì)土壤入滲速率最終會達(dá)到一個穩(wěn)定值,此時入滲速率除受積水面和水壓大小、重力控制外,主要受土壤毛細(xì)管特性影響[33]。自然草地和農(nóng)田達(dá)到穩(wěn)定入滲的時間最短,農(nóng)田土壤穩(wěn)定入滲率最大,其他依次為人工生態(tài)林>撂荒地>自然草地>待建地>人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)混交林(圖3)。根據(jù)Kohnke[41]對土壤穩(wěn)定入滲率的分類,待建地、人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)混交林、自然草地、撂荒地屬于慢到中等入滲速率,農(nóng)田和人工生態(tài)林為中等入滲速率。表2中相關(guān)性分析結(jié)果表明,土壤穩(wěn)定入滲率與土壤有機(jī)質(zhì)、容重、飽和含水量和總孔隙度相關(guān)性顯著。土壤平均入滲率和累積入滲量均是農(nóng)田最高,人工生態(tài)林、自然草地、撂荒地累積入滲量與農(nóng)田無顯著差異,而人工生態(tài)林平均入滲率顯著低于農(nóng)田,主要是由于凋落物、林下植被及土壤生物結(jié)皮的存在減少了土壤初始入滲量。人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)混交林和待建地平均入滲率和累積入滲量無顯著差異,但人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)混交林有機(jī)質(zhì)與土壤初始含水量均顯著高于待建地。相關(guān)性分析結(jié)果(表2)表明土壤平均入滲率和累積入滲量均與有機(jī)質(zhì)含量、飽和含水量呈顯著正相關(guān),除此之外,累積入滲量還與總孔隙度呈顯著正相關(guān),而與容重呈顯著負(fù)相關(guān)。因此,城鎮(zhèn)化過程中待建地及建設(shè)用地增加使土壤容重升高、總孔隙度降低,降低了土壤水分入滲能力。
由圖4可以看出,不同土地利用類型的土壤入滲與有機(jī)質(zhì)含量、總孔隙度、飽和含水量和粉粒含量正相關(guān),與容重和砂粒、黏粒含量負(fù)相關(guān)。有機(jī)質(zhì)能夠有效改善土壤結(jié)構(gòu),對土壤孔隙的大小及分布產(chǎn)生影響[43]。隨著有機(jī)質(zhì)增加,形成的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,一方面使土壤非毛管孔隙增多,有利于水分入滲;另一方面在土壤入滲過程中不易分散而堵塞孔隙[8]。容重和土壤飽和含水量在一定程度上反映了土壤孔隙狀況和土壤持水能力的強(qiáng)弱。容重越大,土壤越緊實,土壤孔隙越少。農(nóng)田犁耕措施等使土壤容重降低,土壤總孔隙增多,從而增加了土壤累積入滲量。然而,許多研究表明,土壤入滲與黏粒呈負(fù)相關(guān),但與砂粒含量呈正相關(guān)。而本研究結(jié)果得出土壤入滲與砂粒和黏粒含量均呈負(fù)相關(guān),與粉粒含量呈正相關(guān)。這主要是由于在人類活動干預(yù)下,砂粒含量較高的土地利用類型(待建地和人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)混交林,分別為41.79%和18.57%)容重由于機(jī)械碾壓和人為踩踏也較高,分別達(dá)到1.56、1.33 g·cm-3,顆粒組成和土壤容重主要通過影響土壤毛管孔隙、非毛管孔隙和總孔隙度的大小和分布而對土壤入滲產(chǎn)生影響[43-44]。3 結(jié)論
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]武漢市典型綠地植被類型對表層土壤入滲和持水性能的影響[J]. 楊倩,劉目興,王苗苗,張海林,朱強(qiáng),易軍. 長江流域資源與環(huán)境. 2019(06)
[2]農(nóng)田土壤入滲不確定性組成分析[J]. 范欣瑞,王仰仁,孫小平. 節(jié)水灌溉. 2019(03)
[3]土壤滲透性的區(qū)域變化規(guī)律及因子分析[J]. 丁海晶,姜姜,張金池. 水土保持學(xué)報. 2019(01)
[4]基于灰色關(guān)聯(lián)法土壤水分垂直入滲影響因素研究[J]. 黃德良,費良軍,曾健,陳琳. 中國農(nóng)學(xué)通報. 2018(32)
[5]太行山低山丘陵區(qū)坡位對土壤滲透性能影響研究[J]. 張志華,桑玉強(qiáng),孔玉華,馮雪瑾,賈長榮,石岳峰. 灌溉排水學(xué)報. 2018(09)
[6]荒漠草原不同土壤類型水分入滲特征[J]. 陳娟,陳林,宋乃平,李月飛,蘇瑩,楊東東. 水土保持學(xué)報. 2018(04)
[7]Effects of Urbanization,Soil Property and Vegetation Configuration on Soil Infiltration of Urban Forest in Changchun,Northeast China[J]. WANG Peijiang,ZHENG Haifeng,REN Zhibin,ZHANG Dan,ZHAI Chang,MAO Zhixia,TANG Ze,HE Xingyuan. Chinese Geographical Science. 2018(03)
[8]Effect of Pisha sandstone on water infiltration of different soils on the Chinese Loess Plateau[J]. MA Wenmei,ZHANG Xingchang. Journal of Arid Land. 2016(03)
[9]Identifying the influence of urbanization on soil organic matter content and p H from soil magnetic characteristics[J]. YANG Han,XIONG Heigang,CHEN Xuegang,WANG Yaqi,ZHANG Fang. Journal of Arid Land. 2015(06)
[10]不同土地利用方式下土壤水力性質(zhì)對比研究[J]. 佘冬立,劉營營,俞雙恩,高雪梅,鄭加興. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2014(09)
碩士論文
[1]城市土壤質(zhì)地多尺度空間變異特征及對其水分性質(zhì)影響研究[D]. 崔欽彬.上海師范大學(xué) 2018
[2]蘭州新區(qū)建設(shè)用地變化的遙感監(jiān)測研究[D]. 牛利斌.蘭州交通大學(xué) 2015
[3]甘肅省秦王川灌區(qū)土壤鹽分特征變化分析[D]. 丁曉妹.蘭州大學(xué) 2011
本文編號:3091826
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