紫色土区玉米季横坡垄面碳素流失特征研究

发布时间：2020-06-15 11:30

【摘要】：紫色土区坡耕地水土流失严重,不仅使土层变薄,同时也造成潜在的养分流失,严重影响了土壤可持续利用和区域农业的可持续发展。因此,本文以川中丘陵区紫色土坡耕地为研究对象,采用野外人工模拟降雨与微小区试验相结合的方法,系统探讨不同降雨强度、坡度、侵蚀阶段下玉米季坡耕地径流及径流DOC质量浓度动态变化特征、侵蚀产沙及泥沙中总有机碳、可溶性有机碳、颗粒有机碳含量变化特征,弄清径流方式对DOC迁移通量的影响,阐明DOC迁移的主要方式,以期为坡耕地水土资源及有机碳流失预测和有效防控提供科学依据。主要研究结果如下:(1)玉米生育期不同降雨强度、坡度、侵蚀阶段地表径流量及产沙量受降雨历时的影响明显,随降雨历时延长均呈增大的趋势;其大小受降雨再分配作用明显,表现为抽雄期最小,苗期最大;玉米不同生育期壤中流产流时间各不相同,不同程度的滞后于地表径流的产生,壤中流量与降雨强度、坡度不呈正相关关系,但随着侵蚀程度的增加,壤中流量也随着增大。(2)玉米生育期不同降雨强度、坡度、侵蚀阶段表层土壤可溶性有机碳随着降雨历时的延长,随着土壤入渗,不断向深层迁移,导致地表径流DOC质量浓度随着降雨历时的延长均呈逐渐降低的趋势,且降雨强度、坡度越大时,DOC质量浓度的初值越高;由于表层土壤DOC深层迁移,使得壤中流DOC质量浓度先呈增大的趋势,随着入渗水分的增加,对其稀释作用增强,其质量浓度又呈降低的趋势;玉米生育期地表径流、壤中流DOC质量浓度均表现为苗期最大,抽雄期最小。不同降雨强度、坡度、侵蚀阶段,壤中流DOC迁移通量均高于地表径流DOC迁移通量,且最小值为地表径流迁移通量的1.18倍,最大为2.04倍,壤中流为径流DOC迁移的主要方式,不容忽视;地表径流DOC迁移通量随着降雨强度、坡度、侵蚀程度的增大而增大,而降雨强度对壤中流DOC迁移通量的影响,则表现为1.5 mm2min~(-1)降雨强度下最大,随坡度的增大迁移通量减小,随侵蚀程度的增大,迁移通量增大。(3)玉米生育期不同降雨强度、坡度、侵蚀阶段泥沙有机碳含量均随着降雨历时的延长呈逐渐降低的趋势,且泥沙中有机碳富集明显,且富集比在1.01-3.05;随着坡度、降雨强度、侵蚀程度的增大,有机碳含量逐渐降低,富集比减小;玉米生育期对泥沙有机碳含量的影响也不尽一致。(4)玉米生育期泥沙颗粒态质量分数均随着降雨强度、坡度、侵蚀程度的增大而增大,而泥沙颗粒有机碳含量由泥沙颗粒态质量分数和泥沙颗粒态物质中有机碳含量的高低共同决定,故降雨强度、坡度侵蚀阶段其泥沙颗粒有机碳含量大小变化规律略有不同,颗粒有机碳含量表现为降雨强度越大其含量越高,坡度对其影响较为复杂,不同侵蚀阶段表现为片蚀阶段最大,细沟侵蚀阶段最小;泥沙颗粒有机碳含量相对较低,最小值为0.27g2kg~(-1),最大值也仅为2.82 g2kg~(-1)。(5)玉米生育期不同降雨强度、坡度、侵蚀阶段由于自然降雨相对集中,且时间尺度较长,泥沙可溶性有机碳含量均表现为随着玉米生育期的推进呈逐渐降低的趋势,泥沙可溶性有机碳含量变化范围为0.51-4.38 g2kg~(-1),占土壤有机碳库的比重较小,但土壤矿物质对于DOC的吸附却是深层土壤固定有机碳的主要过程。泥沙可溶性有机碳含量随坡度、侵蚀程度的增大呈降低的趋势,而降雨强度对其影响,则表现为1.5 mm2min~(-1)降雨强度下最大。总而言之,径流及侵蚀泥沙中有机碳流失受降雨强度、坡度及侵蚀阶段的影响较大,有机碳流失程度随着降雨强度、坡度、侵蚀程度的增大而增大,同时玉米不同生育期对其影响也差异明显,表现为植株冠幅越小,有机碳流失程度越大;因此,可以通过减小降雨强度、减缓坡度、控制侵蚀程度,增加植被覆盖度来减少土壤有机碳流失。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S157.1

【相似文献】