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《西南大学》 2008年
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缙云山不同植物群落类型土壤入渗性能研究

马晓刚  
【摘要】: 土壤入渗性能既是评价土壤水源涵养作用的重要指标又是反映土壤抗侵蚀能力的重要指标,是土壤水分研究的重要内容。研究土壤水分入渗规律,不仅有助于揭示地表产流机制和拓展土壤侵蚀机理,而且可以为区域水土流失土壤因子研究累积理论经验。本文在研究了缙云山植物群落不同演替阶段土壤理化性质的变化趋势的基础上,通过环刀法和70型渗透仪法测定缙云山不同植物群落的土壤入渗,分析了土壤入渗性能与群落演替的关系和土壤入渗的主要影响因素,确定了不同植物群落入渗等级,并将环刀法和70型渗透仪法两种入渗测定方法进行了对比分析,得出如下主要结论: 1.随着植物群落由低级向高级演变,自然含水率、田间持水量、总孔隙度、非毛管孔隙度、有机质含量呈现出增加的趋势,而容重则相反,机械组成、毛管孔隙度、pH值在此方面的规律性不明显,但在森林群落正向演替发展中,土壤的砂粒含量和粘粒含量分别有减少和增加的趋势,>0.25mm水稳性团粒含量也有增加的趋势。 2.缙云山植物群落原状土入渗过程大体可以划分为3个阶段:初渗阶段(0-5min)、过渡阶段(5-30min)、稳渗阶段(30-180min);入渗速率随时间的变化具有极显著的幂函数关系,可用方程:Y=aX~(-b)进行描述;初渗系数由小到大顺序为白茅群落<香樟群落<马尾松+香樟群落<杉木+香樟群落<马尾松群落<润楠群落<毛竹群落<慈竹群落<栲树群落<四川大头茶群落;稳渗系数大小依次为四川大头茶群落>慈竹群落>栲树群落>毛竹群落>润楠群落>马尾松+香樟群落>马尾松群落>杉木+香樟群落>香樟群落>白茅群落;前30分钟累积入渗量的大小顺序为四川大头茶群落>慈竹群落>栲树群落>毛竹群落>润楠群落>马尾松+香樟群落>马尾松群落>香樟群落>杉木+香樟群落>白茅群落;四川大头茶群落达到稳定入渗所需时间最长,为161~176min,是达到稳渗时间最短者白茅群落的3倍多,润楠群落和栲树群落达到稳定入渗所需时间也较长,分别为136~171min和136~156min。总体来看,缙云山植物群落的原状土入渗能力随着群落正向演替有逐渐增强的趋势。 3.模拟群落土壤自然状态下的容重测得土壤稳渗系数大小依次为四川大头茶群落>慈竹群落>马尾松+香樟群落>润楠群落>马尾松群落>栲树群落>杉木+香樟群落>毛竹群落>香樟群落>白茅群落;配十容重在1.20g/cm~3情况下稳渗系数从小到大顺序为白茅群落<毛竹群落<栲树群落<香樟群落<慈竹群落<杉木+香樟群落<四川大头茶群落<润楠群落<马尾松+香樟群落<马尾松群落,且稳渗系数的大小与砂粒含量呈显著正相关关系;稳渗系数与配土容重呈显著线性负相关的关系且都可用一元线性回归模型y=ax+b表示。 4.由主成分分析法得出影响自然状态下土壤入渗的主要因素是容重、总孔隙度、非毛度孔隙度、有机质含量;由灰色关联度法得出土壤稳渗系数(环刀法)和植被特性参数的灰关联度大小依次为:地被物盖度(0.7623)>下木盖度(0.6152)>枯落物厚度(0.5664)>郁闭度(0.4717)。 5.容重与原状土稳渗系数呈显著线性负相关关系;总孔隙皮和非毛管孔隙度都与原状土稳渗系数存在极显著的乘幂关系;有机质含量与原状土稳渗系数呈显著线性正相关关系;自然含水率、机械组成、>0.2mm水稳性团粒含量、pn值等土壤理化性质指标与群落原状土的稳渗系数关系不显著。 6.环刀法所测植物群落土壤入渗性能强弱可以分为五级:四川大头茶群落位于第五级,土壤入渗能力最强;慈竹群落和栲树群落位于第四级;毛竹群落、润楠群落、马尾松+香樟群落处于第三级;马尾松群落、杉木+香樟群落和香樟群落为第二级,入渗性能较差;白茅群落的土壤入渗能力最差,处于第一级。70型渗透仪法所测植物群落土壤入渗性能强弱可以分为四级:四川大头茶群落土壤的入渗性能依然是最好的,位于第四级;慈竹群落、马尾松+香樟群落和润楠群落位于第三级;马尾松群落、栲树群落、杉木+香樟群落、毛竹群落处于第二级;香樟群落和白茅群落同处于第一级,土壤入渗性能最差。两种方法所测的群落土壤入渗性能分级之间具有较高的相关性,所以可知缙云山典型植物群落自然状态下土壤入渗性能强弱主要分为五级。 7.环刀法和70型渗透仪法分别测得的土壤稳渗系数相差很大,且两方法测定的入渗结果均不服从正态分布,皆为强变异,渗透仪法测定的稳渗系数的变异大于环刀法测定的稳渗系数的变异,前者的变异系数高达1.11,后者的变异系数达0.99,这与两种方法的试验土样、仪器操作原理等存在差异有关;渗透仪法测定的稳渗系数和环刀法测定的稳渗系数之间的相关性达到极显著水平,可用线性函数关系式y=0.179x+0.7689表示。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:S157

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