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紫色土坡地团聚体稳定性特征及对侵蚀过程的影响

作　者: 谢均强
导　师: 史东梅
学　校: 西南大学
专　业: 水土保持与荒漠化防治
关键词: 团聚体稳定性 坡面侵蚀 人工模拟降雨 紫色土
分类号: S157
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


紫色土广泛分布于我国西南和南方丘陵山区,由于区内雨量丰富,降雨集中,暴雨频繁,地面植被覆盖差,使紫色土区的土壤侵蚀非常严重;紫色土壤的流失严重威胁了当地的生态环境和安定,因此对紫色土侵蚀机理和过程的研究尤为重要。本文利用野外人工模拟降雨与室内分析相结合的方法,研究了紫色土坡地土壤团聚体稳定性特征及其对侵蚀过程的影响。通过分析紫色土团聚体稳定性特征,阐明人工模拟降雨条件下紫色土团聚体的破坏过程、结果和机理,土壤团聚体稳定性特征与侵蚀产流产沙之间的内在联系,明确了团聚体稳定性特征对坡面侵蚀过程的影响。主要结论如下:（1）通过应用团聚体稳定性特传统测定方法-湿筛法和分散法与能区分降雨条件下团聚体破碎方式的LB法相结合的办法对紫色土坡地土壤团聚体稳定性特征进行系统分析发现,由于不同的稳定性机制,团聚体的初始大小,预处理和衡量指标的差异等原因,供试土样的稳定性排序不尽一致。（2）湿筛法测定团聚体稳定性结果表明:＞0.25mm水稳性团聚体含量(WSA＞0.25mm)桑园地（72.50%）＞苜蓿地（37.72%）＞荒草地（36.63%）＞菜地（35.20%）;团聚体破坏率(PAD＞0.25mm)菜地（60.88%）＞荒草地（59.37%）＞苜蓿地（57.89%）＞桑园地（25.26%）;平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）桑园地＞苜蓿地＞荒草地＞菜地,团聚体稳定整体变化趋势也如此。微团聚体组成以沙粒（1～0.05mm）和粉粒（0.05～0.005mm）为主。微团聚体分散度（DR）桑园地（88.87%）＞荒草地（85.84%）＞苜蓿地（84.81%）＞菜地（80.99%）;粘粒分散率（CDI）变化规律是桑园地（56.08%）＞苜蓿地（50.28%）＞荒草地（48.88%）＞菜地（42.27%）。DR和CDI值越大,土壤微团聚体稳定性越差,土壤抗蚀性越差。（3）机械振荡和化学分散两种处理分散后的破碎团聚体粒径分布主要集中在0.15～0.05mm这个级别。以平均重量直径和几何平均直径大小来衡量团聚体稳定性,两种处理稳定性最高的是桑园地,其次是苜蓿地和荒草地,苜蓿地略高于荒草地,但差别不大;稳定性最差的是菜地土壤。（4） LB法对团聚体稳定性特征分析结果表明,在快速湿润处理方式下,5～2mm破碎团聚体含量很少,0.15～0.05mm团聚体含量最多;慢速湿润和湿润振荡两种处理方式下破碎团聚体分布特征较为相似。反映出紫色土团聚体在暴雨、灌溉等条件下稳定性差,抗侵蚀能力弱。团聚体在三种处理下破碎后产出物的平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）大小顺序均为MWDSW＞MWDWS＞MWDFW,GMDSW＞GMDWS＞GMDFW。团聚体相对消散系数（RSI）菜地（0.67）＞荒草地（0.64）＞苜蓿地（0.55）＞桑园地（0.48）;团聚体相对机械破碎系数（RMI）荒草地（0.40）＞菜地（0.32）＞苜蓿地（0.22）＞桑园地（0.11）。说明消散作用对菜地和荒草地的破坏性较大,桑园地土壤在机械振荡作用下保持了较高的稳定性。团聚体对不同破碎机制的敏感性存在显著差异,其中对快速湿润引起的消散作用和外界应力引起的机械振荡作用较为敏感,这两种作用是紫色土主要的破碎机制。（5）在降雨历时第1个小时过程中,前36分钟供试土壤产流曲线均处在一个相对较低的水平,随产流历时的延长呈缓慢上升的趋势,曲线波动幅度较小;产沙曲线走势规律基本一致,波动幅度较小。在降雨历时的第2个小时程中,由于土壤含水量已达到较高水平,侵蚀产流产沙量均出现不同程度的提高。侵蚀产流产沙变化情况反映出在持续降雨过程中,团聚体稳定性较差、对机械破碎作用敏感的紫色土,雨滴打击对坡面径流的影响主要是由土壤表层团聚体结构破坏引起的,而在团聚体稳定性较高、对机械破碎作用不甚敏感紫色土中,雨滴打击对坡面径流的影响主要表现为对表层土壤的压实作用。（6）团聚体稳定性参数与侵蚀产流产沙之间相关关系在降雨历时第1小时均比第2小时明显。湿筛法测定过程包含多种团聚体破碎方式,而LB法区分了降雨条件下团聚体的不同破碎机制,LB法团聚稳定性指标与产流率和产沙率相关性要低,说明持续降雨过程中紫色土团聚体破坏不是单一破碎机制作用的结果,湿筛法参数作为衡量紫色土可蚀性的指标更为合理。

全文目录


摘要  7-9
Abstract  9-12
第1章 文献综述  12-19
  1.1 研究背景  12
  1.2 国内外研究现状及进展  12-17
    1.2.1 土壤团聚体与土壤侵蚀过程  12-13
    1.2.2 土壤团聚体的形成和破坏机制  13-15
    1.2.3 土壤团聚体稳定性影响因素研究  15-17
  1.3 存在问题分析及研究展望  17-19
第2章 研究方案  19-24
  2.1 研究目的及主要内容  19-20
    2.1.1 研究目的  19
    2.1.2 研究内容  19
    2.1.3 技术路线  19-20
  2.2 研究区概况  20
  2.3 研究方法  20-23
    2.3.1 样地选择与土壤样品采集  20
    2.3.2 土壤常规理化性质测定  20
    2.3.3 团聚体稳定性测定  20-21
    2.3.4 团聚体相关指标的计算  21-22
    2.3.5 人工模拟降雨试验方法  22-23
  2.4 试验数据分析  23-24
第3章 紫色土坡地团聚体稳定性特征分析  24-35
  3.1 供试土壤的基本理化性质  24
  3.2 土壤团聚体稳定性特征分析  24-32
    3.2.1 湿筛法团聚体稳定性特征分析  24-27
    3.2.2 分散法团聚体稳定性特征分析  27-29
    3.2.3 Le Bissonais法团聚体稳定性特征分析  29-32
  3.3 微团聚体稳定性特征分析  32-33
  3.4 小结  33-35
第4章 人工降雨条件下紫色土侵蚀产流产沙特征分析  35-41
  4.1 侵蚀产流产沙量分析  35-36
  4.2 坡面产流率的动态变化  36-37
  4.3 坡面产沙率的动态变化  37-38
  4.4 侵蚀产流率和产沙率的关系  38-39
  4.5 小结  39-41
第5章 团聚体稳定性特征对侵蚀过程的影响  41-44
  5.1 湿筛法团聚体稳定性特征对土壤侵蚀过程的影响  41
  5.2 分散法团聚体稳定性特征对土壤侵蚀过程的影响  41-42
  5.3 Le Bissonas法团聚体稳定性特征对土壤侵蚀过程的影响  42-43
  5.4 小结  43-44
第6章 结论与建议  44-46
  6.1 结论  44-45
  6.2 建议  45-46
参考文献  46-50
试验附图  50-51
致谢  51-52
参与科研课题及论文发表情况  52

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 土壤学 > 水土保持
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