本文關鍵詞：重慶四面山四種土地利用類型土壤優(yōu)先流特征研究　出處：《北京林業(yè)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：優(yōu)先流是土壤中普遍存在的一種水分運動形式,它會引起土壤養(yǎng)分流失、地下水污染和坡面土體穩(wěn)定性降低等現(xiàn)象的發(fā)生。研究土壤優(yōu)先流特征對揭示優(yōu)先流在土壤水入滲過程中的影響作用,從而認識土壤水運動過程對區(qū)域水循環(huán)的影響具有重要意義,也為區(qū)域水資源評估、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉、地下水污染風險評價以及地質(zhì)災害防治等提供科學支撐。本研究以三峽庫區(qū)重慶四面山地區(qū)的針闊混交林地(馬尾松+木荷+石櫟)、竹林地(楠竹)、草地(復葉耳蕨+馬蹄金+三脈紫菀)和農(nóng)耕地(大豆)為研究對象,將野外染色示蹤試驗與室內(nèi)土柱入滲模擬試驗相結(jié)合,采用圖像解析、數(shù)理統(tǒng)計分析、林分空間結(jié)構(gòu)分析、多元點格局分析和灰色關聯(lián)分析等方法,對4種土地利用類型的土壤優(yōu)先流染色形態(tài)特征、優(yōu)先路徑空間結(jié)構(gòu)狀況、優(yōu)先流程度以及影響優(yōu)先流形成的主要因素進行分析,系統(tǒng)研究了重慶四面山4種土地利用類型的土壤優(yōu)先流特征。研究結(jié)果如下：(1)4種土地利用類型的土壤水入滲過程中優(yōu)先流與基質(zhì)流伴隨發(fā)生,優(yōu)先流染色形態(tài)面積是基質(zhì)流的0.7～10.7倍。在同一供水條件下,針闊混交林地最先發(fā)生土壤優(yōu)先流現(xiàn)象,且土壤剖面中的優(yōu)先流染色形態(tài)以垂直方向延伸為主,分化程度最高,相比之下竹林地和草地的優(yōu)先流染色形態(tài)分化程度有所降低,出現(xiàn)了一定程度的側(cè)移和塊狀的染色形態(tài)分化現(xiàn)象,而農(nóng)耕地的土壤優(yōu)先流發(fā)生相對滯后,土壤水分運動形式以基質(zhì)流為主,優(yōu)先流現(xiàn)象最不顯著。土壤垂直方向上,4種土地利用類型土壤染色面積比隨土壤深度的增加而降低,其中優(yōu)先流多發(fā)生在10～40 cm土壤深度范圍內(nèi)；土壤水平方向上,土壤染色面積比的分布模式分為多峰型、雙峰型、單峰型和均勻型,其中針闊混交林地為多峰型分布模式,竹林地為雙峰型,草地則表現(xiàn)為雙峰型、單峰型和均勻型共同存在的混合分布狀態(tài),而農(nóng)耕地的水平染色面積比分布模式多表現(xiàn)為均勻型,其優(yōu)先流染色形態(tài)分化程度最不顯著。針闊混交林地和竹林地的優(yōu)先流染色形態(tài)變化程度沿土壤深度增加方向上均表現(xiàn)為：活躍→次活躍→活躍→速變,而草地和農(nóng)耕地則表現(xiàn)為：次活躍→活躍→速變→相對穩(wěn)定的優(yōu)先流染色形態(tài)變化程度。(2)4種土地利用類型土壤中的優(yōu)先路徑總數(shù)量和上下路徑連通程度均表現(xiàn)為針闊混交林地竹林地草地農(nóng)耕地。隨土壤深度的增加,不同樣地土壤優(yōu)先路徑的空間分布均呈現(xiàn)由隨機向聚集分布狀態(tài)變化,針闊混交林地土壤優(yōu)先路徑的聚集分布程度相比竹林地、草地和農(nóng)耕地更高,農(nóng)耕地表現(xiàn)的聚集分布程度最低,且所有樣地的土壤表層優(yōu)先路徑組成相比深層復雜,即深層優(yōu)先路徑組成趨于單一。4種土地利用類型優(yōu)先路徑沿土壤深度的增加,其發(fā)育程度逐漸降低。針闊混交林地、竹林地和草地土壤優(yōu)先路徑的空間形成和分布均受其他優(yōu)先路徑以及生物活動的影響,而農(nóng)耕地土壤優(yōu)先路徑的空間形成和分布主要受生物活動的影響。(3)原狀土柱相比擾動土柱較早出現(xiàn)水分和溶質(zhì)穿透出流現(xiàn)象,且原狀土柱剖面優(yōu)先流染色形態(tài)分化現(xiàn)象明顯。對于土壤結(jié)構(gòu)性高的針闊混交林地其原狀土柱最早出流且飽和導水率最大,其次為竹林地,然后為草地,農(nóng)耕地出流特征最不顯著,出現(xiàn)了滯后現(xiàn)象。原狀土柱優(yōu)先流區(qū)的染色變異系數(shù)反映出土柱中的優(yōu)先流非均勻程度為針闊混交林地竹林地草地農(nóng)耕地。利用灰色系統(tǒng)理論進行綜合分析,得出在同一供水條件下4種土地利用類型土壤優(yōu)先流程度由高到低依次為：針闊混交林地(91.62%)、竹林地(90.77%)、草地(87.70%)和農(nóng)耕地(85.51%),平均土壤優(yōu)先流程度為88.90%。(4)土壤優(yōu)先流的形成是由外部因素和內(nèi)部因素共同作用的結(jié)果。通過Spearman相關分析篩選出土壤密度、砂粒含量、粉黏比、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度、有機質(zhì)含量、飽和導水率、土壤含水量、不同徑級的根長密度、根孔數(shù)量以及根重密度進行主成分分析,得出土壤孔隙結(jié)構(gòu)(貢獻率為48.92%)、土壤水分狀況(貢獻率為23.46%)和土壤類型(貢獻率為18.33%)為影響研究區(qū)內(nèi)土壤優(yōu)先流形成的3個方面的因素,其中土壤孔隙結(jié)構(gòu)為最主要的影響因素。
【學位授予單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S152.7
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本文編號：1311700