收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

降雨条件下鄂南几个红壤团聚体破碎特征及坡面侵蚀响应研究

马仁明  
【摘要】:我国南方红壤区具有丰富的水热资源,但其季节性分配不均,加之人口密度大造成人为对土地扰动频繁,使得土壤侵蚀是制约该地区农业、经济和社会发展的主要原因之一。针对南方红壤区土壤侵蚀过程和机制的研究,对该区土壤侵蚀防治、农业和社会可持续发展具有极其重要的作用。根据《中国水土流失与生态安全·南方红壤区卷》的调查结果显示,面状侵蚀是我国南方红壤丘陵区最普遍、面积和比例都是最大的水土流失方式,包括降雨条件下的溅蚀和细沟间侵蚀,还包括坡面径流引起的细沟侵蚀。因此,认识并掌握该区主要侵蚀方式的侵蚀机制和规律十分必要。本文选取湖北省咸宁市贺胜桥镇的第四纪红黏土、泥质页岩发育的红壤为研究对象,利用室内模拟方法研究了团聚体动态破碎特征和孔隙特征,并基于团聚体破碎特征系统研究了团聚体破碎对坡面侵蚀过程的作用机制。获得的主要结论如下:1.利用湿筛法和Le Bissonnais(LB)法系统分析了供试土样团聚体稳定性。同时,考虑到红壤黏粒含量高这一特性,分析了团聚体在不同前期含水率条件下团聚体稳定性和破碎特征。土壤前期含水率越大,团聚体破碎程度越小。随着前期含水率的升高,第四纪红黏土发育的2个红壤水稳性团聚体平均重量直径先增大后减小,拐点出现在含水率为15%条件下;泥质页岩发育的2个红壤水稳性团聚体平均重量直径显著增大。提高团聚体前期含水率,降低团聚体破碎程度,能被雨滴击溅迁移的物质就少,溅蚀量少。2.利用室内条件下的模拟降雨试验,研究了团聚体在降雨过程中破碎特征。在团聚体动态破碎和不同破碎机制的基础上,分析其对细沟间侵蚀过程和溅蚀过程的影响。(1)细沟间侵蚀过程中,降雨前期团聚体主要以消散破碎为主,表现出在土壤表面迅速形成大量微团聚体,随着降雨的进行,团聚体主要以雨滴打击下的机械破碎为主,团聚体破碎相对缓慢。径流泥沙浓度受团聚体破碎程度的减小和表土结构的发育的影响,随降雨时间逐渐减小。径流泥沙粒径随降雨时间表现出大颗粒含量增多的趋势,其中土样QX2和SX3在产流后降雨0?24 min内,泥沙含量主要集中在100?250μm范围内(45.87%?53.13%),产流后降雨36?60 min内,泥沙含量主要分布在100?250μm、250?500μm和500?1000μm范围内;土样QX4和SX1径流泥沙颗粒分布在200μm范围内,表现出泥沙含量随粒径的增大而减少,各粒级范围内的颗粒含量均随着降雨的进行伴随着波动变化。(2)随前期含水率的升高,第四纪红黏土发育2个红壤溅蚀量呈现先减小后增大的趋势,在含水率为15%时达到最小;泥质页岩发育2个红壤溅蚀量随前期含水率的升高显著减小。团聚体水稳性较高的土样,溅蚀粒径分布呈双峰曲线分布,主要分布1?0.5 mm和0.05 mm范围内,且前期含水率越高,0.05 mm溅蚀颗粒含量越大;而团聚体水稳定性较差的土样,除前期含水率为20%外,溅蚀粒径分布呈单峰曲线分布,主要分布在0.25?l mm。(3)降雨过程中,累积溅蚀量随着降雨时间呈幂函数增加。溅蚀颗粒中,不同土样溅蚀颗粒富集率表现出不同的变化趋势,其中粒级为0.25?1 mm团聚体最易发生迁移。(4)降雨过程中,团聚体在降雨前期最容易发生破碎,不同土样随降雨时间的破碎特征可用以下关系式表示:D=1.02RMI+1.77T0.06,其中D为破碎团聚体粒径分形维数,RMI为相对机械破碎指数,T为降雨时间。(5)总溅蚀量随着团聚体破碎呈幂函数增加,用下式表示:M=(3.8×10-14)RMI·D32.36,其中M为溅蚀量,RMI为相对机械破碎指数,D为破碎团聚体粒径分形维数。3.通过室内模拟干湿循环试验,利用同步辐射显微CT扫描技术和图像分析技术,定量研究对团聚体孔隙特征变化。在此基础上,利用偏最小二乘回归法首次系统研究了团聚体孔隙特征与团聚体破碎和集中水流内土壤分离之间的关系。(1)在干湿循环的作用下,团聚体结构变得相对疏松,孔隙间连通性得到改善,团聚体呈现明显的复杂的疏松多孔结构。具体表现在:团聚体中总孔隙度增加,孔隙数量减少,加长孔隙度和100μm孔隙度增加。(2)通过偏最小二乘回归法得出的结果表明,总孔隙数量、75?100μm孔隙度、总孔隙度和100μm孔隙度是控制团聚体在LB法测定下的水稳定性和抗压法测定下的力稳性的主要孔隙特征因子。团聚体孔隙度越大,其孔隙结构越复杂,由此增加团聚体孔隙中的空气压力、加快水分的进入速率以及增加团聚体中裂隙传播和相互作用的概率。(3)通过偏最小二乘回归法得出的结果表明,100μm孔隙度、总孔隙度、规则孔隙度、30?75μm孔隙度和加长孔隙度是控制集中水流下土壤分离速率的主要孔隙特征因子。其中,土壤分离速率与100μm孔隙度、总孔隙度和加长孔隙度显著正相关。土壤结构的破裂主要取决于土壤中微小裂隙以及孔隙或裂隙的几何形态。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 郭万伟;肖和艾;吴金水;丁龙君;刘守龙;;红壤旱土和水稻土团聚体中磷素的分布特点[J];土壤学报;2009年01期
2 唐益群;张晓晖;佘恬钰;杨坪;王建秀;;贵州石漠化地区棕黄色粘性土团聚体稳定性研究[J];工程地质学报;2009年06期
3 刘玮;蒋先军;;耕作方式对土壤不同粒径团聚体氮素矿化的影响[J];土壤;2013年03期
4 江耀宗;水和离子在不同粒径团聚体的土柱中的移动[J];核农学报;1990年01期
5 J·S·C·Mbagwu;袁剑舫;;耕作措施对土壤团聚体性质的影响[J];土壤学进展;1991年01期
6 L.J.Hagen,E.L.Skidmore,刘正杰;风蚀—团聚体磨蚀系数的预测[J];水土保持科技情报;1994年03期
7 侯春霞,骆东奇,谢德体,魏朝富,朱波;不同利用方式对紫色土团聚体形成的影响[J];西南农业大学学报(自然科学版);2003年05期
8 孙天聪,李世清,邵明安;长期施肥对褐土有机碳和氮素在团聚体中分布的影响[J];中国农业科学;2005年09期
9 苏永中;王芳;张智慧;杜明武;;河西走廊中段边缘绿洲农田土壤性状与团聚体特征[J];中国农业科学;2007年04期
10 张琪;方海兰;史志华;李朝霞;蔡崇法;;侵蚀条件下土壤性质对团聚体稳定性影响的研究进展[J];林业科学;2007年S1期
11 汪景宽;冷延慧;于树;李双异;陈丽芳;;不同施肥处理下棕壤有机碳库对团聚体稳定性的影响[J];土壤通报;2009年01期
12 唐晓红;魏朝富;吕家恪;罗友进;谢德体;潘根兴;曾希柏;;保护性耕作对丘陵区水稻土团聚体稳定性的影响[J];农业工程学报;2009年11期
13 范如芹;梁爱珍;杨学明;张晓平;申艳;时秀焕;;耕作方式对黑土团聚体含量及特征的影响[J];中国农业科学;2010年18期
14 王英俊;李同川;张道勇;贾曼莉;李会科;曹卫东;;间作白三叶对苹果/白三叶复合系统土壤团聚体及团聚体碳含量的影响[J];草地学报;2013年03期
15 郭素春;郁红艳;朱雪竹;高彦征;丁维新;;长期施肥对潮土团聚体有机碳分子结构的影响[J];土壤学报;2013年05期
16 邓时琴;徐梦熊;;水稻土水稳性大小团聚体联合测定法及其应用[J];土壤学报;1965年02期
17 彭新华,张斌,赵其国;红壤侵蚀裸地植被恢复及土壤有机碳对团聚体稳定性的影响[J];生态学报;2003年10期
18 陈欣,史奕,鲁彩艳,王国宏;有机物料及无机氮对耕地黑土团聚体水稳性的影响[J];植物营养与肥料学报;2003年03期
19 李江涛,张斌,彭新华,赖涛;施肥对红壤性水稻土颗粒有机物形成及团聚体稳定性的影响[J];土壤学报;2004年06期
20 范春梅;廖超英;孙长忠;许喜明;刘恒柏;;黄土高原丘陵沟壑区放牧林草地团聚体水稳性的研究[J];中国农学通报;2005年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈辉;窦森;;长期施用玉米秸杆对黑土团聚体中腐殖质组成和性质的影响[A];土壤资源持续利用和生态环境安全——中国土壤学会第十一届二次理事扩大会议暨学术会议论文集[C];2009年
2 关松;窦森;;培养条件下土壤腐殖质在黑土团聚体中的分布[A];土壤资源持续利用和生态环境安全——中国土壤学会第十一届二次理事扩大会议暨学术会议论文集[C];2009年
3 窦森;郝翔翔;;黑土团聚体与颗粒中腐殖质组成的比较[A];面向未来的土壤科学(上册)——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C];2012年
4 胡乐宁;苏以荣;何寻阳;;桂西北喀斯特典型土壤的团聚体分级特征[A];农业环境与生态安全——第五届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2013年
5 于伟伟;王郦睿;张东亮;寇太记;苗艳芳;;臭氧污染对土壤物理结构与团聚体形成的影响[A];2013中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2013年
6 史奕;鲁彩艳;陈欣;;不同利用方式下黑土团聚体水稳定性与有机质关系[A];中国地壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会文集(面向农业与环境的土壤科学专题篇)[C];2004年
7 刘彩霞;黄为一;;耐盐碱细菌筛选及对盐碱土团聚体形成和土壤活性的影响[A];中国土壤学会第十一届全国会员代表大会暨第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集(中)[C];2008年
8 郝翔翔;窦森;;不同土地利用方式下黑土团聚体及其腐殖质数量特征[A];土壤资源持续利用和生态环境安全——中国土壤学会第十一届二次理事扩大会议暨学术会议论文集[C];2009年
9 史奕;陈欣;宋玉芳;沈善敏;;黑土轻组分C的积累分布变化及其与团聚体水稳性的关系[A];中国土地资源态势与持续利用研究[C];2004年
10 李凯;窦森;;施肥对土壤不同粒级团聚体中胡敏素数量和红外光谱的影响[A];土壤资源持续利用和生态环境安全——中国土壤学会第十一届二次理事扩大会议暨学术会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王芳;水稻土团聚体颗粒组对外源污染物(镉、铜和菲)的吸附—解吸特性研究[D];南京农业大学;2008年
2 马仁明;降雨条件下鄂南几个红壤团聚体破碎特征及坡面侵蚀响应研究[D];华中农业大学;2015年
3 冷延慧;长期施肥对棕壤、黑土团聚体组成及其稳定性的影响[D];沈阳农业大学;2008年
4 柴彦君;灌漠土团聚体稳定性及其固碳机制研究[D];中国农业科学院;2014年
5 闫峰陵;红壤表土团聚体稳定性特征及其对坡面侵蚀过程的影响[D];华中农业大学;2008年
6 王军光;集中水流内典型红壤分离机制及团聚体剥蚀特征研究[D];华中农业大学;2013年
7 杨伟;典型红壤团聚体力稳性及其与坡面侵蚀的关系[D];华中农业大学;2013年
8 苑亚茹;不同土地利用与施肥管理对黑土团聚体中有机碳的影响[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2013年
9 范如芹;保护性耕作下黑土有机碳固定机制研究[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2013年
10 宋国菡;耕垦下表土有机碳库变化及水稻土有机碳的团聚体分布与结合形态[D];南京农业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘冬;不同侵蚀度红壤团聚体中粘粒矿物分布特征及其对团聚体稳定性的影响[D];华中农业大学;2007年
2 许晨阳;土壤电场对粘土矿物团聚体稳定性的影响[D];西南大学;2013年
3 李婕;不同土壤管理措施对塿土团聚体碳、氮分布及碳矿化的影响[D];西北农林科技大学;2013年
4 刘振东;粪肥配施化肥对华北褐土团聚体稳定性及养分含量的影响[D];中国农业科学院;2013年
5 杜介方;施肥对土壤团聚体分布及其中球囊霉素的影响[D];大连交通大学;2010年
6 郑晓萍;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[D];浙江大学;2002年
7 陈晓侠;东北黑土团聚体的结构特征研究[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2013年
8 刘彩霞;耐盐碱微生物的筛选及在盐碱土团聚体形成中的作用[D];南京农业大学;2009年
9 王胜涛;耕作和有机物质投入对土壤碳库和团聚体稳定性的影响[D];中国农业大学;2005年
10 邵雷霆;剪切取向下粘性聚合物系中团聚体分散的研究[D];浙江大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978