不同降雨强度和纱网覆盖下紫色土坡耕地水土流失与养分输出特征

发布时间：2020-06-30 06:10

【摘要】：紫色土分布于我国西南和南方丘陵山区,以川渝丘陵区和低山区分布最广。它是由沉积岩发育而成的一种岩性土,母质为紫色砂泥岩。由于紫色岩物理风化强烈,容易形成大量胶结能力极弱的松散碎屑物,加上紫色土分布区雨量丰富,暴雨频繁,地面植被覆盖率低,致使紫色土区水土流失严重。同时,紫色土占三峡库区耕地面积的70%以上,其中以坡耕地占多数,又因库区雨量充沛且时空分布不均,库区水土流失和养分十分严重。然而,自然状态下的坡面土壤侵蚀是一个极其复杂的过程,是降雨、地形、植被覆盖和土壤特性等诸多因子相互作用的结果,而地表径流与壤中流两种侵蚀动力共同作用下的土壤侵蚀过程相关研究却鲜有报道,因此,本文以重庆典型的坡耕地紫色土区为研究对象,采用野外调查采样与室内人工模拟降雨、室内理化分析和统计分析相结合的方法,研究不同雨强下,降雨前后团聚体稳定性特征;地表径流与壤中流共同作用这两种侵蚀动力下的土壤侵蚀动态变化过程;进一步分析了径流中各形态氮磷流失规律,进而揭示了坡面土壤养分流失规律,为减少紫色土坡耕地水土流失,减轻三峡库区的农业面源污染,维持三峡库区生态环境的可持续发展,促进农业经济发展具有重要的理论意义和实践价值。论文主要结论如下:(1)土壤团聚体粒级分布特征:在不同降雨强度下,土壤机械稳定性团聚体以大粒径团聚体为主,其中0.25 mm团聚体含量在90%以上;土壤水稳性团聚体以微团聚体为主,雨强击打过的表层土壤微团聚体水稳性与紫色土表面覆盖度相关性不大。纱网覆盖的大团聚体含量裸地休闲的大团聚体含量。(2)土壤团聚体稳定性特征:由土壤团聚体稳定性指标分析可知,随着降雨强度的增大,土壤团聚体的稳定性变差,其中在雨强140 mm/h处,表面较大的径流层减弱了雨滴的击溅分散作用,保持了土壤团聚体的稳定;由矩法分析可知,紫色土团聚体稳定程度、团聚作用和抗分散作用对中低雨强的响应较小;(3)产流特征:裸地休闲在大雨强处最先产生地表径流,但在此雨强处的壤中流产流时间晚于纱网覆盖的产流时间;径流量和累积径流量随产流时间的延续呈增加趋势,纱网覆盖有助于延长产流时间和减少地表径流。(4)产沙特征:随降雨强度的增大,径流含沙量最大值所对应的产流时间越早,且最大值所对应的时间均在产流时间前20min内;随降雨强度的增大,土壤颗粒下滑距离越长,其中,120mm/h是区别递增幅度变化的临界雨强;纱网覆盖有效减小了径流携带的泥沙量,从而降低了土壤侵蚀力度。(5)径流养分特征:降雨初期,氮磷流失存在优势流现象;地表径流中各形态氮磷更易在大中雨强下流失;纱网覆盖有效减少了地表径流中的养分含量;裸地休闲易产生壤中流总氮、硝态氮、总磷、可溶性总磷和正磷酸盐流失,而纱网覆盖更易产生铵态氮流失;各种形态氮含量基本表现为:壤中流地表径流,而各种形态磷总体上表现为:地表径流壤中流。(6)雨后土壤养分特征:土壤中全氮、全磷和可溶性总磷最大流失量所对应的雨强分别为雨强60、140和22 mm/h。铵态氮和正磷酸盐在纱网覆盖下22 mm/h雨强下最易产生流失,而在裸地休闲下雨强140 mm/h时才显示流失严重。综合可知,径流量、含沙量和养分含量呈水大沙大养分流失多的总体特点,且纱网覆盖可适当消除雨滴打击,保持土壤团聚体稳定性,有效减少水土和氮磷流失。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S157

【引证文献】