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地表径流与土壤侵蚀的化学与物理调控效应试验研究

于健  
【摘要】:土壤结皮对地表入渗速度和土壤侵蚀有很大的影响。结皮是表层土壤团粒的物理分解和团粒中溶质的物理化学分散所致。通过物理和化学调控可以减少土壤表面团聚体的分解。 间歇灌溉对土壤入渗与侵蚀的控制效果很难预测,大量研究认为间歇灌溉对土壤团聚颗粒稳定性影响比较大,但是其程度及机理不清楚。用PAM溶液来防止土壤结皮,增加水入渗率、减少土壤侵蚀,存在耗水量大、费时、费力等缺点,在雨养农业地区难以应用。 本研究选用以色列的6种土壤,通过模拟降雨与微型槽试验,分别测试了不同土壤特性(ESP、不同粘粒含量)、干粉PAM和石膏(矿石膏、磷石膏)相互作用及不同湿润速度与间歇流作用对土壤入渗与侵蚀的影响。研究得出:干粉PAM或将其与石膏(矿石膏、磷石膏)混合后撒在土壤表层,其效果与喷洒PAM溶液一样有效,可以明显地提高入渗率并减少土壤侵蚀。与对照相比,提高稳定入渗率4-6倍左右,减少土壤侵蚀30%。直接施用干粉PAM,可减少土壤侵蚀量70-85%。土壤ESP值的增加将减小土壤入渗率、增加径流量和土壤侵蚀量。ESP值对壤砂土的影响最大,对钙壤土的影响最小,PAM和PG混合比单独施用PG更有效。混合施用PAM和PG与单独施用PG对壤土和粘土—HH的侵蚀影不显著,对于壤砂土和粘土—E,PAM和PG混合可以有效地降低土壤侵蚀。 在喷洒湿润情况下,连续流的湿润速度对2种土壤的累积入渗量没有影响。间歇流情况下,湿润速度对砂粘土的累积入渗量产生了明显的影响,对于粉砂壤土的入渗不产生影响。喷洒湿润形式下,砂粘土的入渗速度随着湿润速度的增加而下降。不论是间歇流还是连续流,湿润速度对粉砂壤土的累积入渗量都没有影响。在小沟湿润条件下湿润速度对2种土壤的侵蚀量影响不同。在连续流条件下,湿润速度由低到高,粘土的侵蚀量加大320%,而粉砂壤土只增加30%。采用喷洒湿润,当湿润速度小于50mmh~(-1),对砂粘土的侵蚀量没有影响;当湿润速度增加至120mmh~(-1)或以上时,土壤侵蚀量急剧增加。湿润速度对粉砂壤土的侵蚀不明显。 在小沟流湿润情况下,间歇流可显著降低砂粘土的入渗率与侵蚀量,且其效果随着湿润速度增加而增加。间歇流显著降低粉砂壤土侵蚀量。然而,在喷洒湿润情况下出现了与以往研究大不相同的结果:与连续流相比,间歇流增加了砂粘土的入渗率和粉砂壤土的侵蚀量,分析了形成这一结果的机理,并定量描述了湿润速度对土壤稳定性的影响。 本文对土壤、ESP和土壤结构调理剂相互作用,小沟湿润与喷洒湿润条件下湿润速度与2种水流型式(连续流与间隙流)对土壤入渗和侵蚀影响的研究结果,可以为雨养农业地区防止土壤结皮、提高雨水利用率及提高灌溉效率提供重要的理论依据。


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