土壤侵蚀与土地利用方式对黑土地土壤水气传输特性的影响

发布时间：2022-01-24 22:08

　　土壤侵蚀是东北黑土退化的主要原因之一,了解不同土地利用方式下土壤水气传输性质的差异,可以为黑土区水土资源的高效利用和保护提供科学依据。本研究选取东北黑土区典型的3种土地利用方式（农地、林地、撂荒地）进行0～5 cm土层原位土壤饱和导水率、导气率和相对气体扩散率的测定,探讨土壤侵蚀和土地利用方式对土壤水气传输性质的影响。结果表明:不同侵蚀程度农地之间以及不同土地利用方式之间土壤水气传输性质差异显著。重度侵蚀农地容重显著高于其他样地,未侵蚀农地容重显著低于其他样地。与未侵蚀农地相比,轻度、中度和重度侵蚀农地容重分别增加12.7%、17.6%和39.2%,饱和导水率分别降低84.4%、53.7%和12.7%,导气率分别降低94.6%、64.4%和14.0%,相对气体扩散率分别降低91.3%、82.6%和4.3%。松林地饱和导水率、导气率和相对气体扩散率较未侵蚀农地分别降低86.5%、83.0%和91.3%。沙棘林地饱和导水率、导气率和相对气体扩散率较未侵蚀农地分别降低51.7%、45.6%和82.6%,撂荒地饱和导水率、导气率和相对气体扩散率较未侵蚀农地分别降低16.2%、1.4%和73.9... 

【文章来源】：应用生态学报. 2020,31(05)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

土地利用方式对土壤饱和导水率(Ks)、土壤导气率(Ka)和土壤相对气体扩散率(Dp/D0)的影响

土壤侵蚀和土地利用方式对土壤水气传输性质存在显著影响,土壤侵蚀导致土壤通气透水性变强,而不同土地利用方式对土壤孔隙状况和结构影响较大。轻度、中度和重度侵蚀农地位于一块坡耕地上,从坡上到坡下发生了3种土壤侵蚀情况。坡上位置的坡度较小,为中度侵蚀;坡中位置的坡度变大,土壤侵蚀严重,有些位置形成了40 cm深度左右的侵蚀沟;而坡下平坦,成为侵蚀土壤的沉积区,水土流失较轻。不同侵蚀程度农地Ks主要受土壤质地和有机质含量的影响,质地越砂,Ks越大;有机质含量越大,Ks越小。土壤侵蚀会增加ρb[16],刘慧等[17]研究也表明,ρb随侵蚀强度的增加而递增,这与本研究结果一致。土壤侵蚀导致黏粒和粉粒含量减少,砂粒含量增加,土壤退化,土壤大孔隙增加,Ks随之变大。Nikodem等[18]研究了土壤侵蚀对高海拔断面土壤水力特性的影响,与本研究结果一致,最高的Ks值出现在侵蚀最严重的地方。由于侵蚀土壤颗粒的沉积过程,断面底部的Ks值下降。Jarvis等[19]建立了全球在田间条件测得的导水率数据库,其数据表明,土壤有机碳含量与饱和导水率呈显著负相关。本研究中,未侵蚀农地土壤有机质含量最高,Ks也最大。这是由于未侵蚀农地大豆种植密度大,土壤中含有大量有机高分子物质,与黏粒结合形成团粒结构,作物根系发达,对土壤孔隙状况具有良好的改善作用,总孔隙度最大,利于水分入渗,因此ρb最小,Ks最大。Scheffler等[20]的研究也证实了本研究结果,将牧场转变为大豆地后,表层土壤饱和导水率会显著增加。轻度侵蚀农地与未侵蚀农地的土壤质地和养分状况相近,测试结果的差异充分体现了种植作物对土壤水气传输性质的影响。由于玉米根系属于须根系,对土体大多是横向穿插,而大豆根系为直根系,且大豆种植密度大,根系分布更多,对土体纵向穿插作用较强,可以更好地改善土壤孔隙和结构,增加水分入渗速率,从而减少地表径流,减缓土壤侵蚀。松林地黏粒含量较大,土壤紧实,土质黏重,阻碍水分下渗,Ks较小。耕地退耕后,遭侵蚀破坏的土体构型渐趋恢复,ρb减小[21],而沙棘林地和撂荒地ρb大于轻度侵蚀农地和未侵蚀农地,其原因可能是农地翻耕的作用。撂荒地在自然演替下植物根系越来越发达,对土体的穿插作用增强,凋落物使得土壤有机质增加,促进土壤动物和微生物活动,有利于提高土壤孔隙度[22],为Ks、Ka和Dp/D0的提高创造了良好条件。土壤侵蚀导致黑土层变薄,土壤有机质下降,成为东北黑土区亟待解决的问题,本研究结果显示,种植大豆的未侵蚀农地、沙棘林地以及撂荒地等土地利用方式的水气传输性能优良,降水入渗快速,土壤侵蚀微弱。图3 田间持水量下导气率(Ka)、相对气体扩散率(Dp/D0)与饱和导水率(Ks)对数的相关关系

田间持水量下导气率(Ka)、相对气体扩散率(Dp/D0)与饱和导水率(Ks)对数的相关关系

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3607384