基于分形维的土壤团聚体稳定性评价及其与可蚀性的关系

发布时间：2019-09-28 00:44

【摘要】：我国最具有代表性的侵蚀性土壤包括黄土、黑土、红壤和紫色土,四种土壤的分布区同时也是我国重要的农业发展区。四种土壤由于其独特的物理化学性质,且分布区气候条件、地形地貌、植被因素等不同,呈现的侵蚀特征也不同。本研究从土壤基本性质着手,简化土壤可蚀性模型参数,理顺多而乱的各种指标,开展土壤结构对地表侵蚀过程影响机理研究,建立土壤可蚀性与土壤团聚体粒径分布及稳定性间的关系模型。主要有以下成果:通过室内土壤理化性质和团聚体特征分析,结合土壤可蚀性评价指标分析,得到以下结论:(1)四种土壤微团聚体含量差异明显,0.01mm~0.05mm粒径范围内的微团聚体含量最多,且不同土壤的该粒径范围内的微团聚体含量与PH值显著负相关;四种土壤微团聚体分形维数与有机质含量显著负相关,微团聚体分形特征可评价土壤的肥力高低,分形维数越大,肥力则越低。(2)干筛团聚体分形维数与0.25mm粒径的团聚体含量显著正相关,且表现为土壤有机质含量越大,团聚体分形维数越小;湿筛水稳性团聚体分形维数与0.25mm粒径的水稳性团聚体含量显著正相关可用水稳性团聚体分形维数来评价土壤水稳性,分形维数越大,土壤的水稳性越差。(3)选取以往研究中的土壤可蚀性评价指标(五类共15种)进行主成分分析,得到最佳指标体系:有机质含量、水稳性团聚体分形维数、水稳性团聚体平均重量直径、0.5mm水稳性团聚体含量、物理性粘粒含量、分散系数六种指标,其中,水稳性团聚类因子贡献率最大;土壤可蚀性评价综合得分为黄土黑土红壤紫色土。通过人工模拟降雨试验,研究降雨条件下四种土壤的地表侵蚀过程,并分析土壤团聚体稳定性对地表侵蚀过程的影响,得到如下结论:(1)产流时间与降雨强度和土壤结构关系显著,主要是与干筛大团聚体的组成及分形特征相关。团聚体分形维数越大,产流时间越短;降雨强度越大,产流时间越短。(2)不同土壤降雨条件下的径流过程差异显著,随降雨强度的增大,差异逐渐减小,降雨总量一致的情况下径流系数也表现了相似的变化规律;紫色土在不同雨强和坡度下的径流系数最稳定,黑土径流系数最不稳定,主要与干筛团聚体结构有关。(3)不同土壤降雨条件下的地表产沙过程也表现了显著差异性,且随降雨强度的增大,差异逐渐增大,主要与土壤团聚体结构的水稳性强弱有关。(4)对比不同的团聚体特征参数与地表侵蚀特征参数的相关分析结果可得,地表径流主要与土壤团聚体组成及分形特征有关,侵蚀产沙主要与团聚体水稳性有关;湿筛水稳性团聚体的分形维数能较好的描述地表土壤侵蚀强度。经过定量比较水稳性团聚体分形维数与侵蚀率的关系,确定了D湿可以代替可蚀性因子,用于建立侵蚀预测模型。新建立的包含径流因子的预测方程2.60.016D i fD?e S Iq湿,计算方法简单,结果可靠,具有较强的实用性和适用性。
【学位授予单位】：长江科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S157.1

【参考文献】

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1 蔡强国，陆兆熊，，王贵平;黄土丘陵沟壑区典型小流域侵蚀产沙过程模型[J];地理学报;1996年02期

2 赵晓光,石辉;水蚀作用下土壤抗蚀能力的表征[J];干旱区地理;2003年01期

3 王小丹,钟祥浩,王建平;西藏高原土壤可蚀性及其空间分布规律初步研究[J];干旱区地理;2004年03期

4 杨培岭;罗远培;石元春;;用粒径的重量分布表征的土壤分形特征[J];科学通报;1993年20期

5 王玉杰;王云琦;夏一平;何正明;蒋成;张生涛;;重庆缙云山典型林分土壤结构分形特征[J];中国水土保持科学;2006年04期

6 查轩;唐克丽;白红英;;植被恢复对土壤抗侵蚀特性影响的研究[J];中国科学院水利部西北水土保持研究所集刊(土壤侵蚀与生态环境演变研究论文集);1993年01期

7 高维森,王佑民;土壤抗蚀抗冲性研究综述[J];水土保持通报;1992年05期

8 朱楿谟;张相麟;雷文进;;泾河流域土壤侵蚀现象及其演变[J];土壤学报;1954年04期

9 朱显谟;;黄土地区植被因素对于水土流失的影响[J];土壤学报;1960年02期

10 姚贤良,于德芬;关于集约农作制下的土壤结构问题——Ⅰ.有机物料及其利用方式对土壤结构的影响[J];土壤学报;1985年03期

本文编号：2542994