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表征富铁土土壤侵蚀的团聚体稳定性及其物理学机制研究

郑晓萍  
【摘要】: 农业可持续发展是当今人类社会发展的大趋势,在粮食增产与环境的持续发展中,土壤质量与环境间的关系显得尤为重要。目前土壤侵蚀已成为危及人类生存和发展的重要环境问题之一。我国南方红壤资源在农业生产中占有极其重要的地位,但其自身生态系统的脆弱性和不稳定性,加上人为不合理的利用,以水力侵蚀为主要形式的土壤侵蚀十分严重,对国民经济的发展带来严重危害。本研究应用多种方法,从团聚体稳定性的角度,研究富铁土对水力侵蚀的敏感性并探讨其影响团聚体稳定的物理学机制,对于减小水蚀危害、保护土壤资源、维持和提高生产率、维护土壤生态系统平衡具有重要意义。取得的主要结果如下: 1.土壤团聚体的稳定性与测定方法密切相关。土壤水稳性团聚体的粒级分布(PSD)均以<0.25mm居多,土壤微团聚体的粒级分布则以0.25-0.01mm粒级为主。水稳性团聚体的含量随粘粒含量的增加而增加。有植被覆盖的土样大团聚体含量明显比荒地和母质层要高。>5mm和>2mm的团聚体破坏率(PAD)都大于60%。在各种土地利用方式中,林地土壤的稳定性最高,母质层和荒地土壤稳定性最小,而园地的稳定性大于耕地。 机械振荡和化学试剂分散振荡两种处理后的团聚体分布和平均重量直径(MWD)均具有显著差异,化学分散剂加剧了机械振荡的破坏作用。不同土样对化学分散剂的敏感性不同。初始大小为5-2mm的团聚体经两种处理分散后的粒径分布均主要集中在<0.05mm级,0.25-0.15mm粒级最少。不同利用方式的土壤中,园地土壤有最强的稳定性,荒地╱母质层和林地土壤稳定性最低。 2.采用Le Bissonnais法的三种处理方法测定富铁土的团聚体分布与团聚体稳定性的结果表明,湿处理后的颗粒分布随处理的不同以及初始团聚体的大小不同而变化很大。快速湿润破坏性最大,预湿后扰动的破坏性最小。富铁土团聚体的崩解主要是由土壤快速湿润时,挤压孔隙内的闭塞空气而产生的压力,说明富铁土土壤在突降暴雨时侵蚀最严重。初始团聚体越大,产出物的MWD越大,稳定性也越强。该法测得 的MWD普遍大于常规方法。在快速湿润和慢速湿润处理中,粘粒含量高的风干土与 其他粘粒含量低的相比,团聚体稳定性更低。 团聚体快速湿润(FW)、慢速湿润(SW)和预湿后扰动(WS)三种处理之间存 在显著差异。FW处理与SW处理呈极显著相关关系,而与WS处理不相关。SW处 理和WS处理三类初始团聚体大小也呈极显著相关关系。在所有土样的三种处理和三 种团聚体大小中,大团聚体的*5处理MWD值最大。而常规方法中湿筛>0、25mm团 聚体含量这一稳定性指标与LB法中FW处理和SW处理的MWD指标极显著相关, 相关系数大于0554。SW处理的ip与团聚度和粉粒含量不相关。利用方式中, 母质层和荒地土壤的大团聚体消散系数(RSI)最大,其次是耕地。而小团聚体中, 耕地的RSI最小。 3不同测定方法获得的稳定性指标,土壤稳定性排序不同。土壤性质与土壤团聚 体稳定性关系中,有机碳含量只与>025mm团聚体含量呈极显著关系,而游离氧化铁 的含量仅与>025mm团聚体含量呈显著关系。在团聚体稳定性指标之间,湿筛后颗粒 的MWD与粉粒含量、>5>rnPAD和>ZMAD呈显著负相关。粘粒含量与湿筛后颗 粒的MWD呈极显著负相关,而与>SWAD和>ZMAD呈极显著相关。 4.所有土样的三个级别有机质和游离氧化铁的贡献值均小于 10%。游离氧化铁 的贡献有随颗粒变细贡献增大的趋势。有机质在025-0刀srnm粒级的贡献大于 1.0.25mm和<005mrn两个级别的贡献,并且贡献值大于相应游离氧化铁的贡献值。 >0刀smm粒级有机质的贡献与其含量呈正线性显著相关,而1005mm粒级游离氧化 铁与其含量相关性不显著。 各个初始级别的团聚体,有机质的贡献主要体现在较粗的一级粒径。有机质的氧 化增加了<0刀snun和<0刀lmm两个粒级团聚体的含量。游离氧化铁的去除增加了 <0刀snun粒级的含量。各个土样初始大小不同,其有机质和游离氧化铁的贡献分布 也有所不同。


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