為探究秸稈覆蓋對(duì)桂北巖溶區(qū)水稻田土壤優(yōu)先路徑的影響,采用野外染色示蹤方法,結(jié)合圖像形態(tài)學(xué)解析技術(shù)與空間統(tǒng)計(jì)分析方法,研究桂北巖溶區(qū)秸稈覆蓋與非覆蓋條件下水稻田優(yōu)先路徑及其空間分布特征。結(jié)果表明:隨土壤深度的增加,秸稈覆蓋條件下的水稻田土壤染色形態(tài)呈表層整體分散分布向深層團(tuán)塊狀零散分布形態(tài)轉(zhuǎn)變,而非秸稈覆蓋條件下的土壤染色形態(tài)以聚集枝狀裂隙為主向兩側(cè)團(tuán)塊狀分布形態(tài)轉(zhuǎn)變,且秸稈覆蓋的水稻田平均總?cè)旧娣e比（18.23%）僅是非秸稈覆蓋的0.75倍,二者之間差異顯著（P<0.05）。秸稈覆蓋條件下水稻田的平均優(yōu)先路徑總數(shù)量（6 323）僅是非秸稈覆蓋條件下的0.81倍,二者優(yōu)先路徑數(shù)量均隨土壤深度的增加而降低,但覆蓋條件下水稻田的優(yōu)先路徑數(shù)量下降最快,以4.48倍速減小,其優(yōu)先路徑的平均復(fù)雜度為2.11,而非覆蓋條件下水稻田優(yōu)先路徑平均復(fù)雜度為2.15,二者之間差異性顯著（P<0.05）,非秸稈覆蓋下的水稻田優(yōu)先路徑復(fù)雜扭曲程度更高,秸稈覆蓋措施影響水稻田優(yōu)先路徑。秸稈覆蓋措施提高了田間土壤含水量,加快了土壤表層水流運(yùn)動(dòng)狀態(tài),但降低了深層土壤中優(yōu)先流的發(fā)育程度,減少了田間水肥深層... 

【文章來源】：科學(xué)技術(shù)與工程. 2020,20(29)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

染色剖面示意圖

如圖2所示,秸稈覆蓋條件下水稻田土壤染色面積隨土壤深度的增加呈逐漸減小(0～40 cm)再增大(40～50 cm)的變化趨勢(shì),染色形態(tài)由土壤表層(0～10 cm)分散覆蓋在整個(gè)土壤水平剖面中,逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌蕡F(tuán)塊狀(10～50 cm)分布在整個(gè)土壤水平剖面。而非覆蓋條件下水稻田土壤染色形態(tài)隨土壤深度的增加,染色面積整體上呈先減小(0～30 cm)后增大(30～40 cm)再減小(40～50 cm)的變化趨勢(shì),土壤表層(0～30 cm)染色形態(tài)呈枝狀裂隙形態(tài)集中分布在整個(gè)水平剖面上,與覆蓋條件下的水稻田相比差異明顯,隨土壤深度的繼續(xù)增加(30～50 cm),枝狀裂隙形態(tài)消失進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)閳F(tuán)塊狀染色形態(tài)聚集分布在土壤水平剖面的邊緣處。在整個(gè)土壤空間(0～50 cm),秸稈覆蓋條件下的水稻田0～20 cm土壤表層染色形態(tài)分布范圍與狀況相比非覆蓋條件下的水稻田更為廣泛與復(fù)雜,說明其水流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)更活躍,即優(yōu)先流運(yùn)動(dòng)過程更為劇烈,優(yōu)先流發(fā)育程度相對(duì)較高,且優(yōu)先流分布并貫穿整個(gè)土壤水平空間。而非覆蓋條件下的水稻田則表現(xiàn)為較集中的枝狀裂隙優(yōu)先流運(yùn)動(dòng)狀態(tài),水流運(yùn)動(dòng)路徑較秸稈覆蓋下的土壤更為集中。隨土壤深度的進(jìn)一步增加,土壤深度40～50 cm范圍內(nèi)兩種不同覆蓋條件下的水稻田染色形態(tài)均呈塊狀分布于整個(gè)土壤剖面內(nèi),但分布范圍與分布面積仍有顯著差別,表現(xiàn)為覆蓋下的染色形態(tài)分散更均勻。但非覆蓋下的水稻田土壤水平染色面積卻較大,說明非覆蓋條件下的水稻田深層土壤水流運(yùn)動(dòng)過程相對(duì)劇烈,其優(yōu)先流程度相對(duì)覆蓋條件下更高。

土壤空間上下優(yōu)先路徑分布范圍的大小在一定程度上可代表優(yōu)先流運(yùn)動(dòng)范圍的大小[15]。為了降低土壤水分運(yùn)動(dòng)時(shí)向兩側(cè)移動(dòng)對(duì)分析染色面積所造成的影響,以2 cm的單位寬度對(duì)水平剖面圖像沿水平方向進(jìn)行染色面積比分析,結(jié)果如圖3所示。0～10 cm土壤深度范圍內(nèi)秸稈覆蓋下的水稻田相對(duì)非秸稈覆蓋水稻田,表現(xiàn)為在水平寬度0～50 cm范圍內(nèi)染色面積比無顯著變化(P≥0.05),即染色面積比變化較小,總體呈均勻分布狀態(tài)(57.91%),說明土壤表層優(yōu)先路徑分布較為均勻。隨土壤深度增加,土壤10～20 cm深度下的水平染色面積比顯著降低(P<0.05),其平均值僅為27.16%,且在土壤0～30 cm水平寬度上染色面積比出現(xiàn)較明顯的波浪形分布形態(tài),表明優(yōu)先路徑主要集中分布在0～30 cm水平范圍內(nèi),且該處的優(yōu)先流運(yùn)動(dòng)較劇烈。隨土壤深度的進(jìn)一步增加(20～50 cm),秸稈覆蓋下的水稻田0～50 cm土壤水平寬度上染色面積比顯著降低,平均值僅為2.03%,但單位寬度上的染色面積比值仍呈現(xiàn)相對(duì)均勻的分布狀態(tài),說明優(yōu)先路徑整體均勻分布在整個(gè)土壤空間中。而非覆蓋下的水稻田在土壤表層內(nèi)(0～20 cm)沿0～50 cm 水平寬度呈現(xiàn)染色面積比逐漸增加的變化趨勢(shì),出現(xiàn)了較明顯的水流側(cè)向運(yùn)動(dòng)狀態(tài),表明非覆蓋下的水稻田優(yōu)先路徑相對(duì)覆蓋條件較集中分布在土壤空間中,且隨土壤深度增加優(yōu)先路徑逐漸側(cè)向發(fā)育。土壤深度20～50 cm范圍內(nèi),單位寬度的染色面積比顯著降低,但仍呈現(xiàn)較明顯的波浪形分布狀態(tài),且波鋒逐層向兩側(cè)偏移。非覆蓋條件下的水稻田在土壤20～50 cm深度范圍內(nèi)的單位寬度染色面積比分布狀態(tài)進(jìn)一步表明其優(yōu)先流發(fā)育程度相對(duì)覆蓋條件下的水稻田更高。通過對(duì)不同覆蓋下水稻田的不同深度土壤染色面積比進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果如表1所示,可以得出0～10 cm土壤深度下秸稈覆蓋水稻田的染色面積比最大,其平均值為57.91%,在10～30 cm土壤深度范圍內(nèi)染色面積比隨土壤深度的增加顯著降低(P<0.05),而在土壤深度為30～50 cm范圍內(nèi)平均值僅為2.03%,相比土壤表層較小,說明秸稈覆蓋下的水稻田在0～10 cm土壤表層水流運(yùn)動(dòng)形式相對(duì)較強(qiáng)。非覆蓋條件下在土壤0～10 cm深度范圍內(nèi)平均染色面積比為43.27%。隨土壤深度的增加,在土壤深層30～50 cm平均染色面積比達(dá)14.91%,是覆蓋條件下的7.34倍,相對(duì)秸稈覆蓋水稻田其在土壤深層仍有較高的優(yōu)先流發(fā)育。

【參考文獻(xiàn)】：
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