紫色土区不同土地利用类型土壤入渗研究

发布时间：2020-04-01 13:20

【摘要】：紫色土是我国重要的土壤类型之一,主要分布于四川、重庆、贵州、湖南、云南、广西、江西、广东、海南、湖北、福建、浙江等15省(区),总面积约29万km~2。该区土壤侵蚀严重,土侵蚀模数可高达5500~15000t/km~2·a,是我国水土流失最为严重的地区之一。土壤入渗率是分析模拟土壤侵蚀过程的重要参数,也是防治水土流失不可或缺的组成部分。关于紫色土入渗性能及其影响因素研究已较为普遍,但关于紫色土土壤基质与优先流入渗的定量计算研究还鲜有报道。本文在已有研究的基础上,以重庆市北碚区歇马镇大磨滩村紫色土坡耕地和草地为研究对象,应用表置环式入渗仪装置,定量测定了不同土地利用类型紫色土土壤总入渗率和基质入渗率,由此计算出优先流入渗率,并对不同土地利用类型土壤入渗性能的差异性进行对比分析;采用现广泛使用的Philip入渗模型和Kostiakov入渗模型拟合不同土地利用类型各试验点测量得到的总入渗过程和基质入渗过程,分析了不同入渗模型对不同土地利用类型土壤入渗过程的拟合效果;分析了该区不同土地利用类型土壤理化性质的差异性,并通过SPSS软件对不同土地利用类型土壤理化性质与所测得的土壤入渗率进行线性回归分析,得出不同土地利用类型土壤入渗性能与其理化性质的相关性。本研究结果能够较为真实地反映紫色土的入渗特征,可为紫色土区土壤优先流入渗机理提供一定的依据与参考。主要结论如下:(1)不同土地利用类型土壤入渗性能不同。玉米地土壤总初渗速率介于45.39~75 mm/min之间,稳渗速率介于3.39~5.79 mm/min之间,玉米地基质初渗速率介于8.38~32.66 mm/min之间,稳渗速率介于3.15~4.20 mm/min之间,玉米地优先流初渗速率介于37.01~42.34 mm/min之间,稳渗速率介于0.04~1.59 mm/min之间;草地土壤总的初渗速率介于27.81~41.18 mm/min之间,稳渗速率介于5.99~12mm/min之间,草地基质初渗速率介于13.04~15 mm/min之间,稳渗速率介于5.69~6.72 mm/min之间,草地优先流初渗速率介于14.77~26.18 mm/min之间,稳渗速率介于0.30~5.28 mm/min之间。不同土地利用类型土壤入渗性能各项指标具有差异性。基质入渗过程中的初始速率、稳渗速率和平均土壤入渗率均以草地较大,总入渗和优先流入渗过程中初始速率则以玉米地较大,稳渗速率和平均土壤入渗率以草地较大。不同土地利用类型土壤基质入渗率与优先流入渗率的比值随时间均呈增大趋势,在入渗过程中的前10分钟,优先流占主导地位,此后90分钟基质入渗占主导地位;不同土地利用类型土壤基质累积入渗量与优先流累积入渗量比值范围为0.5~2.0,在紫色土区土壤水文过程中土壤基质与优先流入渗具有同等重要的作用。(2)不同入渗模型对不同土地利用类型土壤入渗过程拟合效果不同。测量得到的玉米地总入渗过程能很好地表征土壤总入渗特征,草地总入渗过程可以表征土壤总入渗特征,但误差比较大;测量得到的玉米地和草地土壤基质入渗过程均能很好地表征土壤基质入渗特征;相比Philip入渗模型,Kostiakov入渗模型拟合效果较好。(3)不同土地利用类型土壤入渗性能存在较大差异,土壤理化性质是主要影响因子。不同土地利用类型土壤入渗性能与其理化性质相关性差异较大,主要表现为玉米地土壤入渗性能各指标与砂粒含量、粉粒含量、土壤质量含水率、有机质及孔隙度呈正相关,与粘粒含量及容重呈负相关,而草地土壤入渗性能各指标与砂粒含量、粉粒含量、有机质及孔隙度呈正相关,与粘粒含量、土壤质量含水率及容重呈负相关。同一土地利用类型土壤不同入渗过程(总入渗、基质入渗和优先流入渗)的入渗性能与其理化性质相关性也存在较大差异。植物根系和土层厚度也是不同土地利用类型土壤入渗性能存在差异的重要影响因子。
【图文】：

高产作物,籽实,禾本科,农作物

图 2-2 遮挡环中土壤大孔隙的试验用土（左）和沙（右）g.2-2 The experimental soil (left) and sand (right) to cover the large 6 月中旬，在歇马镇大磨滩村选取面积为 100 m2的坡耕耕地种植农作物为禾本科一年生高产作物籽实玉米，籽

测量方法,实物,入渗率,优先流

以上时立即按下秒表，并记录水深刻度线，然后由秒表记录每下降 0.5 cm 水位消耗的时间，当水位不足时，向环内补充水和亚甲基蓝溶液至原水位刻度线，继续由秒表记录每下降 0.5 cm 水位消耗的时间，保持整个入渗过程中内外环水位相同。每次试验入渗时间控制在 100 min 左右。入渗率由上式（2-1）计算。（3）优先流第一个表置环式入渗仪用于测量土壤基质入渗 Q1m(t)，第二个用于测量土壤总的入渗 Q2t(t)。一个试验点的优先流入渗 Q2p(t)可由下式表示：Q2p(t)= Q2t(t)- Q1m(t) （2-2）将方程（2-2）对时间进行求导，可得（2-3），τ2p=τ2t-τ1m（2-3）式中：τ2t是总的入渗率，mm/min；τ2p是优先流的入渗率，mm/min；τ1m是土壤基质入渗率，，mm/min。通过测量得到的土壤总入渗率和基质入渗率，由式 2-3 可以计算出优先流入渗率。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S157.1

【参考文献】