枯落物对土壤分离过程的影响及其季节变化特征

发布时间：2018-07-03 02:56

本文选题：黄土高原 + 枯落物覆盖　；参考：《中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)》2016年博士论文

【摘要】：随着黄土高原植被群落的逐渐恢复,枯落物蓄积量显著增加。不断蓄积的枯落物除覆盖地表外,还能在降雨击溅、泥沙沉积、土栖动物的作用下混入表土。枯落物覆盖、混入表土及其分解过程都可能改变土壤性质,进而影响土壤分离过程(土壤分离能力和土壤侵蚀阻力)。而枯落物混入表土及其分解对土壤分离过程及其季节变化的影响尚不明确,需要进一步研究。论文通过布置枯落物覆盖、枯落物混入表土及其季节变化3组控制试验,结合野外不同退耕年限刺槐林样地,共采集土样2130个(3个控制试验小区分别为390个、480个、1080个,不同退耕年限刺槐林地180个),在不同侵蚀动力条件下进行变坡水槽冲刷试验,研究了枯落物盖度对土壤分离过程的影响、枯落物混合率对土壤分离过程的影响、枯落物混入表土对土壤分离影响的季节变化、以及不同退耕年限刺槐林土壤性质变化对土壤分离过程的影响。主要结论如下:(1)刺槐林地枯落物蓄积量随着林龄的增加而增加,枯落物蓄积量与林龄的关系可用Logistic生长曲线模拟(R2=0.99、P0.001)。土壤容重和粘结力是反映土壤固化过程的敏感指标。枯落物覆盖可有效抑制降雨打击引起的土壤固化过程,且随着枯落物盖度的增大,固化程度降低,土壤容重和粘结力的增大幅度减小。当枯落物盖度超过50%时,不同枯落物盖度下的土壤分离能力差异不显著,说明50%的枯落物盖度可有效拦截降雨打击、阻滞降雨对土壤的固化作用对土壤分离过程的影响。土壤分离能力、细沟可蚀性随着枯落物盖度的增大而增大,土壤临界剪切力随着盖度的增大而减小。(2)刺槐林地表土中广泛分布有枯落物,表土中(0~5 cm)枯落物密度变化在0.07~1.08 kg m-2之间,均值为0.32 kg m-2。表土中枯落物密度随着退耕年限的延长而增大,在20~30年之间达到峰值随后略微减小。枯落物混合率与林龄的关系可以用峰值曲线较好地模拟(R2=0.94、P=0.013)。在0~1.10 kg m-2的枯落物混合率区间内,0.35 kg m-2的混合率是有效降低土壤分离能力、提高土壤侵蚀阻力的临界混合率。土壤分离能力、细沟可蚀性随着枯落物混合率的增加呈指数函数递减,枯落物形状系数能部分解释不同枯落物类型对土壤分离能力、细沟可蚀性影响的差异。土壤临界剪切力随着枯落物混合率的增大而增大。(3)对照和枯落物混合处理的土壤分离能力均随着时间的推移表现出相似的递减趋势,细沟可蚀性均随着时间的推移而逐渐减小,临界剪切力的季节变化幅度较小。混入表土的枯落物能够有效强化土壤侵蚀阻力,刺槐、沙棘、狗尾草较对照分别降低细沟可蚀性24.3%、33.5%、34.8%。随着枯落物的逐渐分解,混入表土的枯落物降低细沟可蚀性的作用逐渐减弱,但对土壤临界剪切力的影响不显著。在枯落物混合条件下,细沟可蚀性一年内的季节变化可以用土壤容重、水稳性团聚体和表土中枯落物密度较为准确地模拟(NSE=0.92)。(4)刺槐林地土壤分离能力随着退耕年限的增大呈指数函数减小(R2=0.82、P=0.013)。与玉米对照相比,退耕40年刺槐林的细沟可蚀性降低86.3%,土壤临界剪切力提高10.1%。相比临界剪切力的变化,细沟可蚀性的变化更能反映土壤侵蚀阻力的变化情况。在枯落物覆盖、混合以及分解的交互作用下,0~40年的刺槐林的细沟可蚀性变化可以用水稳性团聚体、表土中枯落物密度模拟(NSE=0.99)。
[Abstract]:The effects of litter cover on soil separation process , soil separation process ( soil separation ability and soil erosion resistance ) were studied . Soil bulk density and cohesive force are sensitive indexes which reflect the curing process of soil . In the range of 0 - 1.10 kg m - 2 , the mixing ratio of 0 . 35 kg m - 2 is effective to reduce the soil separation ability and increase the critical mixing ratio of soil erosion resistance . Compared with the control of maize , the erosion resistance decreased by 86.3 % and the critical shear force of soil increased by 10.1 % .
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714

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