發(fā)布時(shí)間：2020-05-19 18:35

【摘要】：荒石灘作為一種重要的耕地后備資源,可供綜合治理開發(fā)利用,采用相關(guān)優(yōu)化工程措施將其整理為耕地,不僅具有巨大的防洪減災(zāi)效益,還具有巨大的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出效益。在對(duì)荒石灘進(jìn)行綜合整治過程中,如何重建耕層,保障耕層的穩(wěn)定性,滿足作物生長是亟待解決的重要問題。土體結(jié)構(gòu)是土壤的一個(gè)基本特性,直接影響了植物的生長和發(fā)育情況,與土壤肥力密切相關(guān),不僅是土地生產(chǎn)力的重要指標(biāo),還是判定土壤侵蝕程度的重要依據(jù)。本文綜合了 2011~2014年小區(qū)模擬實(shí)驗(yàn)、模型模擬和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,針對(duì)荒石灘地區(qū)礫石裸露、土層淺薄、河床比降較大等問題,開展了該地區(qū)土地整治的客土厚度、耕層構(gòu)建、土壤沉降以及表層侵蝕等方面的研究,并通過RZWQM2模型模擬了耕層構(gòu)建以后1990~2013年的作物產(chǎn)量,分析作物產(chǎn)量與覆土厚度和容重的相關(guān)關(guān)系,為耕層構(gòu)建結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與優(yōu)選提供依據(jù),得出主要結(jié)論如下:(1)揭示了不同土層厚度處理下的水分滲漏及土壤顆粒遷移特征。隨著土層厚度增大,土體水分滲漏量和滲漏速率均會(huì)降低,20 cm厚度土層的水分累積滲漏量和平均滲漏速率分別約為5cm土層的35.60%和33.63%。土壤顆粒遷出量與土層厚度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,土層厚度越大,土壤顆粒遷出量越小;土壤顆粒累積遷出量與土層厚度的擬合關(guān)系式為:y=3.19e-0.11x(R2=0.96);20 cm厚度土層的土壤顆粒遷出量僅為5 cm厚度土層的21.8%;土壤顆粒遷移主要發(fā)生在水分滲漏100min以內(nèi),后期各土層滲漏液中的土壤顆粒遷出量趨于穩(wěn)定。土壤遷出顆粒中粉粒(0.005 mm)含量最高,黏粒(0.002~0.005 mm)含量次之,砂粒(0.002 mm)含量最低;隨著土層厚度的增加,滲漏液中粘粒的濃度逐漸增加,滲漏液中土壤顆粒粒徑變化表現(xiàn)為黏粒、粉粒粒徑隨滲漏時(shí)間的增加呈先增大后趨于穩(wěn)定的變化趨勢(shì),而砂粒呈先減小后趨于穩(wěn)定的變化趨勢(shì)。土層越薄,則土體結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定,土層越厚,土體保水保肥能力越強(qiáng)。(2)揭示了不同容重構(gòu)型處理下的土壤水肥滲漏和土壤侵蝕特征。隔離層容重和水分初始滲漏能力、平均滲漏速率均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。養(yǎng)分總滲漏量在容重不大于1.5 g/cm3時(shí)養(yǎng)分滲漏量隨容重的增加而降低,當(dāng)隔離層容重為大于1.5~1.7 g/cm3時(shí)養(yǎng)分滲漏量差異較小,說明隔離層容重為1.5 g/cm3為最優(yōu)保肥容重構(gòu)建結(jié)構(gòu)。侵蝕產(chǎn)沙量與土壤容重呈正相關(guān)關(guān)系,土壤容重越大,侵蝕產(chǎn)沙量越大。綜合分析耕層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及保水保肥特性,得出最優(yōu)容重組合如下:自下而上容重分別為隔離層容重1.5 g/cm3,厚度10 cm;過渡層容重1.3g//cm3,厚度20 cm;耕作層容重1.2g//cm3,厚度20~30 cm。(3)闡明了不同覆土厚度耕層構(gòu)建模式下土壤質(zhì)量的變化特征。不同覆土厚度小區(qū)構(gòu)建以后,土體沉降深度與覆土厚度呈正相關(guān)關(guān)系,即覆土厚度越大,其沉降深度也越大,而覆土厚度為50cm時(shí),土體沉降率最低。土壤容重、緊實(shí)度與覆土厚度均呈正相關(guān)關(guān)系,土壤孔隙度與覆土厚度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,但上層土體(0~20 cm)的容重、緊實(shí)度以及二者隨覆土厚度的增幅均小于下層土體(20~40 cm),但上層土體孔隙度大于下層土體,當(dāng)覆土厚度小于50 cm時(shí),兩土層孔隙度隨覆土?xí)r間而增大,覆土厚度大于50 cm時(shí),兩土層孔隙度隨覆土?xí)r間均發(fā)生減小。當(dāng)覆土厚度為50 cm時(shí),上、下土層體的容重、孔隙度、緊實(shí)度差值最大,且隨時(shí)間變幅較小,形成保水保肥的土體結(jié)構(gòu)。除第五季作物外,各季0~30 cm土層養(yǎng)分均表現(xiàn)為覆土厚度為50和60 cm時(shí)養(yǎng)分含量較高。覆土厚度為50 cm時(shí)各養(yǎng)分指標(biāo)隨時(shí)間呈穩(wěn)定的上升趨勢(shì),在第七季養(yǎng)分含量達(dá)到最高,同時(shí)土壤質(zhì)量指數(shù)也達(dá)到最高,約為0.84。覆土厚度為50 cm時(shí),土壤理化性質(zhì)較為穩(wěn)定,有利于根系生長和水肥保存。(4)基于RZWQM2模型模擬結(jié)果,闡明了不同耕層構(gòu)建模式對(duì)作物產(chǎn)量的影響。覆土厚度為50 cm、60 cm時(shí),夏玉米和冬小麥的株高整體偏高,作物產(chǎn)量最大,穗數(shù)、穗粒數(shù)及千粒重較大;基于RZWQM2模型模擬結(jié)果表明,覆土厚度為50~60 cm時(shí),土壤的持水能力和對(duì)作物的供水能力較強(qiáng),作物產(chǎn)量最高,作物產(chǎn)量隨覆土厚度的增加而增大,但是當(dāng)覆土厚度大于50 cm時(shí),作物產(chǎn)量增加幅度減緩。隔離層容重大于1.5 g/cm3時(shí),土壤相對(duì)含水量較高,對(duì)作物的供水能力強(qiáng),但當(dāng)隔離層容重為1.5~1.6 g/cm3,作物產(chǎn)量最高,容重偏高或偏低均會(huì)造成產(chǎn)量減小。(5)結(jié)合工程成本,荒石灘耕層構(gòu)建的最優(yōu)模式為:覆土厚度為50 cm,自下而上隔離層容重1.5~1.6 g/cm3,厚度10 cm;過渡層容重1.3 g/cm3,厚度20 cm;耕作層容重.1.2g/cm3,厚度20~30 cm。
【圖文】：

建方式對(duì)作物產(chǎn)量的影響。土厚度下處理小區(qū)各季作物的株高和產(chǎn)量變化規(guī)律，利用和不同容重構(gòu)型下歷史作物產(chǎn)量和相對(duì)含水量進(jìn)行模擬，特征，優(yōu)選出最適合作物生長的耕層構(gòu)建模式，進(jìn)一步驗(yàn)證灘耕層構(gòu)建模式。壤學(xué)、水文學(xué)和環(huán)境科學(xué)等學(xué)科相關(guān)理論為基礎(chǔ)，以田間模擬為主要研究手段，，研究了不同覆土厚度和容重結(jié)構(gòu)下作物生長的變化規(guī)律，揭示土壤顆粒遷移和水分養(yǎng)分運(yùn)特征，闡明覆土厚度和結(jié)構(gòu)對(duì)新建土層穩(wěn)定性的作用機(jī)制度和結(jié)構(gòu)。研究成果可為荒石灘土地整治提供科學(xué)依據(jù)。1。荒石灘土地整治制約因素分析

3 不同耕層厚度下土壤顆粒遷移特征況及試驗(yàn)設(shè)計(jì)況然條件概況在陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)富平中試基地進(jìn)行，試驗(yàn)條便利，該項(xiàng)目依托渭南市華陰白龍澗土地整治開發(fā)項(xiàng)目暖溫帶季風(fēng)氣候，多年平均降水量 599 mm，年平均蒸發(fā)足，年平均日照時(shí)數(shù) 2130.6 h，無霜期 208 d 左右，最長13.5 ℃，年極端最高平均氣溫 40.2℃，年極端最低溫-1干燥度 1.4~1.8，最大凍土深度 0.6 m。通過在基地內(nèi)進(jìn)調(diào)控荒石灘耕層穩(wěn)定性的影響因子，為不同因子的組合和研究。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S289

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本文編號(hào)：2671305