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金沙江干热河谷几种植被恢复模式的土壤入渗及贮水特性研究

刘洁  
【摘要】: 干热河谷是我国西南地区的特殊生态系统类型。由于自然、历史和人为的原因的叠加效应,生态系统退化严重,是我国典型生态脆弱区,该区覆盖率低,植被恢复困难,气候干旱、水资源季节分配不均、严重的水土流失是导致区域植被恢复的主导制约因子。为此,本文选择云南省元谋县小跨山流域的新银合欢林、罗望子+百喜草、扭黄茅三种成功的植被恢复模式为研究对象,以裸露地作为对照,通过野外试验、室内分析及计算机模拟等方法,研究了三种植被恢复模式的土壤性质、土壤贮水及入渗特征,主要结论如下: (1)三种植被恢复模式的土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和有机质含量的优劣都表现为罗望子+百喜草>新银合欢林>扭黄茅。相对于裸露地,三种植被模式的土壤理化性质表明植被覆盖都不同程度地改善了土壤的物理结构,并且越往表土层,改良效果越好。 (2)三种植被恢复模式之间土壤贮水量差异明显,罗望子+百喜草、新银合欢林这两种模式对土壤的贮水力具有较好的改善作用。三种植被类型的饱和贮水量、最大滞留贮水量和最大吸持贮水量都表现为罗望子+百喜草>新银合欢林>扭黄茅,且植被对土壤滞留贮存功能的改善作用明显大于土壤吸持贮水功能。 (3)三种植被恢复模式土壤的饱和导水率都随着土层深度的增加而递减。其中表层饱和导水率的大小顺序为:罗望子+百喜草(2.37mm min~(-1))>新银合欢林(1.02mm min~(-1))扭黄茅(0.85mm min~(-1)),,底层的饱和导水率表现为:罗望子+百喜草(1.69mm min~(-1))>扭黄茅(0.69mm min~(-1))>新银合欢林(0.58mm min~(-1))。分析表明,土壤容重对土壤饱和导水率成极显著负相关关系,总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度对土壤饱和导水率成极显著正相关关系,其中非毛管孔隙度对土壤饱和导水率的影响程度较大。 (4)三种植被恢复模式土壤入渗特征值大小表现出初渗率>平均入渗率>稳渗率的规律。几种模式不同季节到达稳渗阶段需要的时间最长为42min(出现在新银合欢林),最短为20min(出现在裸露地)。到达稳渗阶段的累积入渗量,最大为326.2mm(出现在罗望子+百喜草),最小为41.6mm(出现在裸露地)。主成分分析法表明,不论是在旱季还是雨季,三种植被类型土壤的渗透性能优劣都表现为:罗望子+百喜草>扭黄茅>新银合欢林>裸露地。 (5)分析表明,三种植被模式的土壤渗透性与总孔隙度、非毛管孔隙度、土壤有机质含量极显著或者显著正相关,与土壤容重极显著或显著负相关。并依此分析建立了影响土壤渗透性的主导因子方程。 (6)对土壤水分入渗过程进行模拟的结果表明,拟合精度以通用经验方程最高,Kostiakov方程次之,Horton方程拟合效果最差。误差分析显示,通用经验方程计算值在整个土壤入渗过程与实测土壤入渗率在衰减阶段最为相似,且拟合结果比Kostiakov方程更接近于实测值,表明通用经验方程是用于描述该流域土壤入渗过程的最优模型。


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