收藏本站
《北京林业大学》 2018年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

密云水库集水区森林土壤大孔隙与石砾特征及其对土壤水分的影响

孟晨  
【摘要】:土壤大孔隙对土壤水分、养分、化学物质及污染物的运移起到关键作用。石砾分布对土壤水分运移产生一定影响。探究不同林地条件土壤大孔隙与石砾特征及其对土壤水分的影响,为区域林木合理配置及水资源评价与管理提供参考,为林区土壤水运动机理、农业灌溉与节水、土壤及地下水污染评估、地质灾害防治等相关研究奠定理论基础,为指导区域生态环境建设与恢复提供科学支撑。本研究以北京市密云县密云水库周边的6种当地典型林地土壤为研究对象,利用CT扫描及图像处理技术获取土壤中大孔隙及石砾的三维可视图像及空间特征参数;利用定水头法及烘干法分别测定土壤饱和导水率及含水率,并对原状土柱进行水分入渗试验,得到此地区不同典型林木群落土壤基本理化性质、根长密度、大孔隙及石砾空间特征以及土壤水文特征,分析了不同林地土壤大孔隙及石砾特征分布规律及差异,探究了土壤大孔隙及石砾的共存关系及其影响因素,量化分析了土壤大孔隙与石砾对土壤水分的影响。结果表明:(1)利用工业CT扫描及图像处理技术,可以构建原状土柱中大孔隙及石砾的三维结构图像,基于三维图像进行进一步的计算可以得到大孔隙及石砾的诸多三维结构参数,包括大孔隙数量、大孔隙直径、大孔隙体积、大孔隙表面积、大孔隙平均迂曲度、大孔隙平均角度等,以及石砾体积、石砾直径、石砾表面积、石砾数量等。工业CT扫描结合图像处理技术为探讨土壤中大孔隙及石砾三维分布提供了一个更好的方法。(2)不同林木群落类型土壤的大孔隙空间结构特征具有显著差异。相对于纯林,混交林土壤具有更大的大孔隙体积密度、数量密度、表面积密度、直线长度密度以及更小的大孔隙平均迂曲度,证明混交林土壤的大孔隙发育更好,其不仅拥有更多含量的大孔隙,且其大孔隙弯曲程度更差,更利于土壤水分的运移。混交林与纯林的大孔隙特征的差异在表层土壤更为显著。在6种林地土壤中,大孔隙数量、大孔隙表面积、大孔隙体积、大孔隙平均孔径均表现为随着土壤深度的增加而减小,证明林地表层土壤大孔隙发育好于深层土壤。不同林地土壤的石砾特征差异不显著。林地土壤表层(0~1Ocm)石砾含量最少,石砾体积、表面积表现为随着土壤的深入而升高,石砾平均粒径随着土壤的深入先减小后增大。(3)研究区林地表层土壤(0~10cm)大孔隙数量与石砾数量、大孔隙体积与石砾体积、大孔隙表面积与石砾表面积呈现显著负相关关系,但随着土壤的深入其相关性随之减弱。石砾体积密度与大孔隙平均倾斜角度呈现显著负相关,石砾体积密度、石砾表面积密度与大孔隙平均迂曲度呈显著正相关关系,可见土壤中石砾体积含量越多,大孔隙越倾斜、也越弯曲。土壤有机质、根长密度与大孔隙体积密度、大孔隙表面积密度、大孔隙数量密度呈现显著正相关关系,与大孔隙平均迂曲度、石砾体积密度、石砾表面积密度呈现显著负相关关系。土壤根长密度及有机质含量是大孔隙的主要影响因素,石砾通过影响有机质的聚集以及根系的活动从而对大孔隙特征产生间接影响。(4)6种林地类型原状土柱水分入渗实验发现,六种林地原状土柱水分初渗时间及稳渗时间均没有显著差异。混交林地表层土壤饱和导水率要大于纯林土壤,但随着土层的深入这种差异也随之减小。研究区林地饱和导水率表现出随着土壤的深入而减小的规律,而这种规律在混交林地更为显著。土壤含水率在不同林地的差异不显著。土壤饱和导水率与土壤石砾表面积密度、石砾体积密度、大孔隙平均迂曲度呈现显著负相关关系,与大孔隙数量密度、大孔隙表面积密度、大孔隙体积密度呈现显著正相关关系,孔径3mm的大孔隙对土壤饱和导水率的影响最大。大孔隙与石砾结构共同决定了土壤水分入渗能力,其中大孔隙体积密度、大孔隙表面积密度、石砾体积密度、石砾表面积密度是最主要影响因子,大孔隙会增大土壤有效过水断面及入渗路径从而对入渗产生积极影响,石砾不仅会减小土壤有效过水断面及入渗路径直接影响水分入渗,也会通过增大大孔隙迂曲度,即增大了水分入渗路径复杂程度从而间接影响入渗速率。相对于石砾空间结构特征,大孔隙特征对土壤水分入渗的影响更大。土壤含水率与大孔隙表面积密度呈现显著正相关关系,证明大孔隙表面积越大越有利于土壤持水。其他大孔隙与石砾特征不会对土壤含水率造成影响,但大孔隙与石砾对土壤含水率的影响在不同林地间具有差异性。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S714

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 阮芯竹;程金花;张洪江;杜士才;李世友;张福明;陈晓冰;;重庆四面山不同林地土壤大孔隙特征及其影响因素[J];水土保持学报;2015年03期
2 李忠佩;刘明;江春玉;;红壤典型区土壤中有机质的分解、积累与分布特征研究进展[J];土壤;2015年02期
3 于晓娜;黄永梅;陈慧颖;李小雁;李柳;;土壤水分对毛乌素沙地油蒿群落演替的影响[J];干旱区资源与环境;2015年02期
4 阮芯竹;程金花;张洪江;杜士才;李世友;张福明;王贤;陈晓冰;;重庆市四面山不同土地利用类型饱和导水率[J];水土保持通报;2015年01期
5 张家明;徐则民;李峰;;植被发育斜坡土体大孔隙分布特征的染色示踪法研究[J];山地学报;2015年01期
6 林琳;单博;卢倩倩;王恩姮;;模拟机械压实黑土持水特征与孔隙分布[J];东北林业大学学报;2014年12期
7 杨进怀;;北京市生态清洁小流域与美丽乡村建设[J];中国水利;2014年20期
8 张英虎;牛健植;李娇;韩旖旎;杜晓晴;陈上杰;;石砾参数对土壤水流和溶质运移影响研究进展[J];土壤;2014年04期
9 范夫静;宋同清;黄国勤;曾馥平;彭晚霞;杜虎;鹿士杨;时伟伟;谭秋锦;;西南峡谷型喀斯特坡地土壤养分的空间变异特征[J];应用生态学报;2014年01期
10 官琦;徐则民;田林;;植被发育玄武岩斜坡土体大孔隙尺寸及其主要影响因素[J];应用生态学报;2013年10期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 陈晓冰;重庆四面山四种土地利用类型土壤优先流特征研究[D];北京林业大学;2016年
2 吕文星;三峡库区三种土地利用方式优先流特征及其对硝态氮运移的影响[D];北京林业大学;2013年
3 肖洋;北京山区森林植被对非点源污染的生态调控机理研究[D];北京林业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 张英虎;北京鹫峰地区林木根系和石砾对土壤优先流的影响[D];北京林业大学;2014年
2 李佳;北京密云库区水源涵养林不同林分对降雨分配过程研究[D];北京林业大学;2012年
3 魏冉;密云县农业技术推广模式优化研究[D];中国海洋大学;2012年
4 柳行;土门西沟流域基于SCS模型的径流模拟研究[D];北京林业大学;2011年
5 马晓刚;缙云山不同植物群落类型土壤入渗性能研究[D];西南大学;2008年
6 付仕伦;北京市密云水库库区非点源污染分析研究[D];北京林业大学;2008年
7 赵永秀;密云水库上游小流域非点源污染预测研究[D];北京交通大学;2008年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 于洋;赵业婷;常庆瑞;;渭北台塬区耕地土壤速效养分时空变异特征[J];土壤学报;2015年06期
2 玉苏甫·买买提;苏热艳·玉苏甫江;买合皮热提·吾拉木;;渭-库河绿洲植棉土壤有机质及盐分之间的相关性分析[J];安徽农业科学;2015年20期
3 孟晨;牛健植;骆紫藤;杜晓晴;武晓丽;;鹫峰地区不同植被群落土壤性质及饱和导水率特征[J];水土保持学报;2015年03期
4 普布次仁;米玛次仁;土登江层;旦增尼玛;格桑曲珍;;拉萨市周边土壤养分分析[J];农业与技术;2015年07期
5 陈晓冰;张洪江;程金花;张福明;张欣;阮芯竹;;基于染色图像变异性分析的优先流程度定量评价[J];农业机械学报;2015年05期
6 陈晓冰;张洪江;程金花;张福明;张欣;阮芯竹;;基于数量生态学的农地优先路径水平分布特征研究[J];农业机械学报;2015年07期
7 杨美玲;王雪梅;罗梦媛;;基于GIS的库车县耕层土壤养分空间变异研究[J];水土保持研究;2015年01期
8 杨建虎;常鸿莉;魏琪;;黄土高原小流域土壤养分空间特征及其与地形因子的相关性[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);2014年12期
9 袁铁象;张合平;欧芷阳;谭一波;;地形对桂西南喀斯特山地森林地表植物多样性及分布格局的影响[J];应用生态学报;2014年10期
10 罗建杰;;植被对斜坡稳定性的积极作用和局限性[J];价值工程;2014年16期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 潘岱立;黄土坡面牧草植被过滤带降雨径流调控效应模拟研究[D];西北农林科技大学;2019年
2 宋一凡;荒漠草原降水驱动下的水分-土壤-植被耦合与响应机制[D];中国水利水电科学研究院;2019年
3 杨波;河岸缓冲带对辽河面源污染的阻控作用研究[D];吉林大学;2018年
4 孟晨;密云水库集水区森林土壤大孔隙与石砾特征及其对土壤水分的影响[D];北京林业大学;2018年
5 张东旭;鹤大高速公路三种典型填料边坡优先流特征研究[D];北京林业大学;2018年
6 吕刚;露天煤矿排土场植被恢复的土壤水文效应研究[D];沈阳农业大学;2017年
7 马斌;氢氧稳定同位素指示水体分馏与降水入渗补给研究[D];中国地质大学;2017年
8 陈晓冰;重庆四面山四种土地利用类型土壤优先流特征研究[D];北京林业大学;2016年
9 汤家喜;河岸缓冲带对农业非点源污染的阻控作用研究[D];沈阳农业大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谭学进;黄土高原草地恢复对土壤物理性质的影响[D];西北农林科技大学;2019年
2 姜林英;亚热带次生林林冠截留特征及模拟研究[D];中南林业科技大学;2019年
3 韩云娟;不同造林模式水源涵养功能研究[D];中南林业科技大学;2018年
4 李蓝君;南小河沟流域绿水的水文过程及其与植被类型的耦合关系[D];西安理工大学;2018年
5 王则宇;希拉穆仁草原不同植物群落土壤入渗特征及其影响因素[D];内蒙古农业大学;2018年
6 刘春春;基于SWMM和SCS模型的清河流域径流模拟研究[D];西北大学;2018年
7 杨玥;流溪河5种不同林分枯落物及土壤水文效应[D];华南农业大学;2018年
8 李萍;西藏青稞优良新品种推广模式研究[D];西北农林科技大学;2018年
9 范昱德;内蒙古基层农技推广体系建立研究[D];西北农林科技大学;2018年
10 王小芳;红壤丘陵区林地植物根系对土壤优先流的影响研究[D];湖南师范大学;2018年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 薄国栋;张继光;申国明;于会泳;高林;孙弋媛;王毅;周显升;张扬;刘明;;秸秆还田对植烟土壤有机质及团聚体特征的影响[J];中国烟草科学;2014年03期
2 宋蒙亚;李忠佩;刘明;刘满强;江春玉;;不同农田有机物料组合对物料分解过程的影响[J];土壤通报;2014年03期
3 王恩姮;卢倩倩;陈祥伟;;模拟冻融循环对黑土剖面大孔隙特征的影响[J];土壤学报;2014年03期
4 董春华;高菊生;曾希柏;刘强;徐明岗;文石林;;长期有机无机肥配施下红壤性稻田水稻产量及土壤有机碳变化特征[J];植物营养与肥料学报;2014年02期
5 江春玉;李忠佩;崔萌;车玉萍;;水分状况对红壤水稻土中有机物料碳分解和分布的影响[J];土壤学报;2014年02期
6 董春华;曾闹华;高菊生;刘强;徐明岗;文石林;;长期不同施肥模式下红壤性稻田水稻产量及有机碳含量变化特征[J];中国水稻科学;2014年02期
7 张家明;徐则民;;马卡山不同植被群落下非饱和带大孔隙流路径示踪试验[J];吉林大学学报(地球科学版);2013年06期
8 易亚男;尹力初;张蕾;高德才;;施肥对不同地下水位水稻土团聚体组成及有机碳分布的影响[J];水土保持学报;2013年05期
9 刘希玉;王忠强;张心昱;徐丽丽;施瑶;孙晓敏;杨风亭;;施肥对红壤水稻土团聚体分布及其碳氮含量的影响[J];生态学报;2013年16期
10 刘宇;张洪江;张友焱;王月东;程金花;张东旭;;晋西黄土丘陵区主要人工林土壤饱和导水率研究[J];水土保持通报;2013年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王贤;基于CoupModel的三峡库区四面山典型农林地水、热交换模拟研究[D];北京林业大学;2014年
2 徐宗恒;植被发育斜坡非饱和带土体大孔隙研究[D];昆明理工大学;2014年
3 吕文星;三峡库区三种土地利用方式优先流特征及其对硝态氮运移的影响[D];北京林业大学;2013年
4 吴庆华;基于土壤水入渗补给的优先流定量研究[D];中国地质科学院;2013年
5 黎建强;三峡库区植物篱生态效益分析与评价[D];北京林业大学;2011年
6 王伟;三峡库区紫色砂岩林地土壤优先流特征及其形成机理[D];北京林业大学;2011年
7 郭会荣;优先流影响下的入渗补给过程及溶质运移实验与模拟[D];中国地质大学;2008年
8 程瑞梅;三峡库区森林植物多样性研究[D];中国林业科学研究院;2008年
9 王栋;长江三峡库区不同植被类型对降雨产流影响的研究[D];北京林业大学;2007年
10 程云;缙云山森林涵养水源机制及其生态功能价值评价研究[D];北京林业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱蔚利;林木细根和土壤特性对优先流运移的影响[D];北京林业大学;2012年
2 邵文伟;鹫峰国家森林公园优先流类型及影响因子研究[D];北京林业大学;2011年
3 徐娟;北京山区典型森林枯落物层生态功能研究[D];北京林业大学;2010年
4 张静;秦淮河流域主要林分的枯落物和土壤蓄水能力研究[D];南京林业大学;2010年
5 李耀明;重庆缙云山针阔混交林对降雨再分配功能研究[D];北京林业大学;2009年
6 盛后财;原始红松林降雨截留再分配及其影响因子研究[D];东北林业大学;2009年
7 毛伶俐;生态护坡中植被根系的力学分析[D];武汉理工大学;2007年
8 赵慧娟;密云水库土门西沟小流域非点源污染监测与评价[D];北京林业大学;2007年
9 卢俊峰;北京密云油松人工林降雨截留特征研究[D];北京林业大学;2007年
10 董宾芳;黄土丘陵区林地植物根系与土壤优势流关系研究[D];西南大学;2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;学着这样做[J];初中生世界;2017年23期
2 冯阳;;诗歌两首[J];明日风尚;2017年18期
3 ;沙棘颂[J];新疆林业;1988年04期
4 黄章华;袁仕炳;;杉阔混交林营造试验[J];湖南林业科技;1988年02期
5 阎鹰;平安是福[J];甘肃消防;1997年07期
6 杜阿朋;王彦辉;管伟;何常清;于澎涛;刘建立;;六盘山叠叠沟小流域的土壤石砾含量坡面分布特征[J];水土保持学报;2009年05期
7 岳廷刚;;因你而感动[J];青年教师;2010年06期
8 王清;张民;王通;;不同石砾条件对土壤水分入渗的影响[J];湖南农业科学;2012年21期
9 丁颖蕾;周运超;;喀斯特小流域土壤石砾分布特征及其影响因素[J];中国岩溶;2019年05期
10 张英虎;牛健植;李娇;韩旖旎;杜晓晴;陈上杰;;石砾参数对土壤水流和溶质运移影响研究进展[J];土壤;2014年04期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 雷娜;;陕西省裸岩石砾地整治工程农田排水设计[A];《环境工程》2019年全国学术年会论文集(下册)[C];2019年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 特约记者 杨健鸿 通讯员 刘春杰;非法占用“裸岩石砾地”是否犯罪[N];检察日报;2014年
2 韦华伟;企业的“馒头之道”[N];中国高新技术产业导报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 孟晨;密云水库集水区森林土壤大孔隙与石砾特征及其对土壤水分的影响[D];北京林业大学;2018年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘震;降香黄檀幼苗对不同石砾含量土壤的适应性研究[D];广西大学;2015年
2 江子勤;土壤掺施火山灰石砾对烤烟生长及产质量的影响[D];湖南农业大学;2013年
3 高超;凤阳山主要林分类型土壤优先流特征及其影响因素[D];南京林业大学;2015年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026