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《西北农林科技大学》 2002年
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土壤团聚体水稳定性及其与土壤可蚀性之间关系研究

卢金伟  
【摘要】: 土壤团聚体是土壤的重要组成部分。土壤团聚体的水稳定性与土壤可蚀性密切相关。Chan and Mead(1988)Coote et al. (1988)等以及国内的王佑民等认为土壤水稳性团聚体含量评价土壤可蚀性的最佳指标。本文通过室内土壤团聚体结构破坏实验和野外模拟降雨试验,结合对土壤团聚体的一些理化指标进行测定,研究了影响土壤土壤团聚体水稳性的因素,探讨了土壤团聚体结构破坏的可能机制;在对土壤团聚体水稳性进行了定量评价基础上,研究了土壤团聚体的水稳定性与土壤可蚀性之间的关系,并利用Williams公式计算出黄土高原主要土类和子午岭不同退耕(开垦)时间下土壤的可蚀性参数。主要结论如下: (1)影响土壤团聚体水稳性的因素主要有土壤有机质、土壤全磷、土壤全氮和土壤植被以及退耕年限等。试验结果表明,土壤有机质含量x(%)与土壤0.25mm水稳性团聚体含量y(%)呈显著线性正相关,土壤全氮、土壤全磷与0.25mm土壤水稳性团聚体也呈指数关系;土壤退耕年限与土壤0.25mm水稳性团聚体含量呈指数关系,此外土壤团聚体也随着土壤植被覆被等的变化而变化。土壤有机质含量与0.25mm土壤水稳性团聚体含量关系更密切一些,可以用土壤有机质含量和土壤团聚体平均重量粒径(MWD)来表示土壤团聚体的水稳定性的大小。 (2)单雨滴打击、不同预湿速度、不同模拟雨强以及快速浸润条件下土壤团聚体结构破坏的研究结果表明: 雨滴对土壤团聚体打击粉碎作用主要发生于地表。降雨通过破坏土壤团聚体的胶结物质-土壤有机质,导致了土壤团聚体的破坏过程的加剧和土壤团聚体破坏率增大。破坏5mm土壤水稳性团聚体所需雨滴打击能量远大于破坏其他粒级土壤团聚体的能量,前期处理不同,土壤团聚体破坏所需雨滴打击能量不同,而2-1mm的土壤团聚体的稳定性则相对稳定。 土壤预湿后,在一定范围内,预湿能促进水稳性团聚体的形成;水分入渗减少,土壤结皮的形成是地表土壤水分入渗减少,很容易在地表产生径流,随后在径流的作用下产生更大的土壤侵蚀,导致土壤水稳性团聚体的破坏。在土壤团聚体破坏中存在养分和有机质的损耗。 在快速浸润条件下,团聚体崩解过程中短时间内伴随着大量的气体放出,这表明在团聚体破坏中有气体的参与,存在着“气爆” 现象。从破坏过程观测可知:土壤团聚体结构的破坏以“气爆”为主,兼有部分“水爆”的作用。 (3)土壤团聚体的水稳定性的定量评价;所用的团聚体的水稳性定量评价是基于土壤湿筛法组分基础上的评价。无论是能量法、养分法还是气压法等均是在湿筛基础的针对团聚体水稳性进一步的量化结果。 能量法:土壤团聚体破坏所需雨滴打击能量与土壤质地和土壤团聚体水稳性有密切关系,土壤团聚体的水稳性越好,破坏时所需能量越多。土壤中5mm、5-2mm 能量法:土壤团聚体破坏所需雨滴打击能量与土壤质地和土壤团聚体水稳性有密 切关系,土壤团聚体的水稳性越好,破坏时所需能量越多。土壤中>smm、5-Zmrn 与21 水稳性团聚体的破坏所需能量均与>0.25mm水稳性团聚体含量之间呈指数 关系,十关系数分别为旷-0.9762、扩-0.9445和才=0.8486。 养分法:土壤团聚体的水稳定性土壤有机质的含量呈指数关系、(RZ—0.9594人 土壤全氮与土壤团聚体的粒径呈线性关系(RZ-0.53 03人 土壤全磷与团聚体粒径无 关,(RZ=0*)。 气压法:土壤团聚体的破坏释放空气的气压变化与土壤团聚体破坏过程持续时间 关系密切,并受土壤的类型影响。子午岭林区土壤>smm团聚体破坏释放空气气压 变化 y与破坏持续时间 x呈线性关系(RZ=0.9501人 5上 与安塞土壤tosxnm团聚 体破坏释放空气气压变化y与团聚体破坏持续时间呈正相关关系。团聚体破坏持续时 间:子午岭>杨凌上>安塞土。 (4)通过研究土壤可蚀性与土壤团聚体水稳性之间的关系,在现有资料的基础 上,并尝试利用WilliamsK值计算公式计算了黄土高原主要上壤和子午岭林区不同开 垦年限土壤的可蚀性参数,建立了土壤可蚀性与土壤有机质含量、>0.25mm水稳性 团聚体含量间的相关关系,用此关系估算了子午岭林区不同退耕年限的土壤可蚀性参 数。结果表明: 土壤水稳定性团聚体的含量与土壤可蚀性呈显著负相关关系。土壤水稳性团聚 体含量特别是>0.25mm团聚体含量是反映土壤抗蚀性最佳指标之一。 黄土高原主要土类的可蚀性参数值的大小关系为:黄绵土>黑坊土>楼土>黑 钙土>林地褐土>栗钙土,子午岭不同开垦年限土壤可蚀性参数值与开垦年限呈正相 关关系。“ 土壤可蚀性参数与土壤有机质含量与>O.”25nun水稳性团聚体含量之间呈显著负 相关关系。
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