基于磁测的坡面土壤侵蚀空间分异特征及其过程研究

【摘要】： 土壤侵蚀一直是我国最严重的生态环境问题之一。坡面是发生土壤侵蚀的基本空间尺度,研究坡面土壤侵蚀的时空分异特征,对于摸清土壤侵蚀发生的机理、合理配置水保措施及保护生态环境具有重要的意义。土壤磁学性质是土壤中磁性颗粒的分离、迁移及富集特征的综合反映,也与土壤颗粒分散、剥离、搬运、沉积等土壤侵蚀过程有关,应用土壤磁测数据来表征土壤侵蚀的环境信息是土壤侵蚀研究的新领域。本文应用土壤侵蚀学与土壤磁学的原理,立足于学科交叉,采用野外实地测定、天然降雨试验、模拟降雨试验及室内分析测定相结合的研究方法,以鲁中山区的典型小流域坡面为研究对象,摸清了坡面土壤磁化率与侵蚀强度的空间分异特征及其关系;明确了不同侵蚀强度下坡面土壤理化性质对土壤磁化率的影响;探讨了坡面土壤侵蚀磁性示踪法应用条件,提出了土壤侵蚀研究的新方法。利用磁性示踪的方法研究了坡面土壤的侵蚀过程与坡面演化,直观地表征了土壤侵蚀发生发展的空间变化,拓宽了土壤侵蚀研究的新领域,主要研究结果如下: 1坡面土壤磁化率、侵蚀强度空间分异特征及其关系 本研究选取泰安市和曲阜市典型小流域,系统地测定了小流域不同坡面、不同空间部位的土壤侵蚀强度与土壤磁化率,结果表明:自山顶往下,坡面空间尺度上的土壤磁化率均呈波状变化,总的趋势是底部高于上部且有较完整的磁化率剖面,表明沉积区的土壤磁性大于侵蚀区。坡面中部受土地利用类型及人为活动的影响其表土磁化率为林地草地农地,表明随植被恢复与土壤侵蚀强度的减小,表土磁化率增强。坡面不同空间部位的土壤侵蚀强度为上部底部,农地草地林地。从不同坡向的比较来看,阳坡的土壤磁化率低且变异幅度大,其土壤侵蚀强度大于阴坡。坡面上土壤磁化率随土壤侵蚀强度的增大而减小,不同空间部位的土壤磁化率高低可直观地反映土壤侵蚀强度的空间分异特征。 2坡面不同侵蚀强度下土壤磁化率的影响因素 研究了不同侵蚀强度下土壤磁化率及其与土壤理化性状的关系,结果表明:土壤磁化率随侵蚀强度减小而增大,土壤粒径的小于0.1mm颗粒含量、有机质含量及磁性矿物含量均增加。应用干筛法测得的0.1～0.25mm粒级组分的磁化率最高且与全土磁化率呈显著正相关,对全土的磁性贡献率最大,各组分中大于0.1mm的组分磁化率与粒径大小呈反相关,小于0.1mm的组分磁化率与粒径大小呈正相关。土壤崩解速率、土壤