三峡库区紫色土中砾石对土壤性质及优先流的影响

【摘要】三峡库区紫色土分布广泛,高砾石含量是山区紫色土的重要特征之一。库区人多地少,土地利用率极高,且多为坡耕地,加之降雨强度大,暴雨次数频繁,从而极易造成严重的水土流失。随着高强度的耕作,大量农药化肥投入使用,过量的农药化肥随着水土一起流失,从而导致严重的污染。本研究根据砾石含量的差异,选取秭归县水田坝乡王家桥小流域三种典型土地利用类型作为实验对象,通过室外染色实验与室内基础实验相结合的研究方法,分析探讨紫色土壤中砾石对土壤其他基本物理性质和优先流特征的影响,从而为对防治含砾石紫色土坡地水土流失和地下水污染提供理论依据。主要研究结论如下：(1)砾石对紫色土壤其他基本性质都有影响。所研究紫色土坡地土壤砾石含量基本上都随着深度的增加而增加,且具有明显的空间异质性。砾石含量与土壤容重、大孔隙特征和饱和导水率存在正相关关系,随着土壤深度的增加,相关性变得显著。总孔隙度和田间持水量与砾石含量存在着负相关关系。(2)砾石含量及空间分布特征对土壤水分入渗特征都有着显著的影响。本实验砾石含量在0～24.34%之间,土壤水分最大和最小运移深度都与砾石含量呈现出正相关关系。当土壤砾石含量随土壤深度增加而增加时,Ⅱ层砾石达到一定含量,入渗水分一般都能运移至土壤基岩层。(3)独立染色路径总数一般是随着土壤深度的增加而减小,但不同土地利用类型和土壤层次会影响独立染色路径总数随砾石含量的变化规律。林地Ⅰ层砾石含量与独立染色路径数量最大值成正相关关系,与平均值关系不明显,耕地Ⅰ层砾石含量与独立染色路径数量最大值和平均值成正相关关系,果园则与耕地相反；所有样点土壤Ⅱ、Ⅲ层中砾石含量与独立染色路径比值呈正相关关系,但也有特殊情况的存在。本研究发现三种典型土地利用类型土壤中Ⅱ、Ⅲ层中砾石含量对染色路径比值的影响稍有差异,但整体上表现为当砾石含量低于10%时,其染色路径比值小于15%,而当砾石含量大于20%时,其染色路径比值高于60%。砾石对不同SPW的独立染色路径数量变化影响不同。在本实验所有样点中砾石对SPW>200mm的独立染色路径数量变化影响都不明显,而砾石对SPW<20mm的独立染色路径数量的影响与砾石对独立染色路径总数的影响相似,只是在土壤Ⅱ、Ⅲ层中SPW<20mm的平均数比值较高,本研究三种典型土地利用类型整体上都遵循着当Ⅱ、Ⅲ层砾石含量低于10%时,其SPW<20mm的独立染色路径比值低于20%,砾石含量为10%-20%时,SPW<20mm的独立染色路径比值20%-70%,而当砾石含量大于20%时,其SPW<20mm的独立染色路径比值高达70%以上。(4)含砾石的紫色土坡地土壤剖面在本实验中都极少出现均匀基质流,壤中流过程都以大孔隙优先流为主。本研究中土壤砾石含量只影响优先流的发生和发展,对优先流类型的影响不明显。因而本实验对样点壤中流过程类型的变化趋势以不同土地利用类型来进行归类。林地壤中流类型主要变化趋势为：混合作用大孔隙流—低相互作用大孔隙流；耕地壤中流类型变化趋势则主要为高相互作用大孔隙流／混合作用大孔隙流/低相互作用大孔隙流—低相互作用大孔隙流；果园壤中流类型主要变化趋势与耕地相似,只是高相互作用大孔隙流和混合作用大孔隙流的发生程度较大。通过壤中流类型剖面图可以清楚的看到各样点侧向优先流现象时有发生。
【作者】刘中；
【导师】李朝霞；
【作者基本信息】华中农业大学，水土保持与荒漠化防治，2014，硕士
【关键词】紫色土；砾石；大孔隙特征；优先流；

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