论文部分内容阅读
三峡库区由于自然因素和人为活动的影响，生态环境脆弱，人地关系矛盾突出，区内水土流失严重。紫色土耕地是三峡库区主要土地资源，同时也是库区水土流失的主要发源地。三峡库区建成后，人地矛盾进一步突出，水土流失有恶化趋势，因此在区内开展紫色土土壤侵蚀机理及规律研究，对该区水土保持生态环境建设具有重要的现实意义。土壤侵蚀过程是侵蚀动力与侵蚀对象相互作用的过程，而土壤作为被侵蚀对象自身的抗侵蚀能力是影响土壤侵蚀发生的内在因素。土壤抗冲性是土壤抵抗径流对土壤的机械破坏和推动下移的能力，是评价土壤抗侵蚀能力的重要指标，是衡量不同地区、不同下垫面条件以及不同土地利用状况下土壤抗侵蚀能力的定量指标，这对于深化土壤侵蚀机理研究具有重要意义，也可为小流域综合治理提供理论依据。本文采用原状土冲刷试验及室内土壤理化性质分析等方法，对紫色土丘陵区不同土地利用类型下土壤抗冲性特征及影响因素进行了研究，其主要结论如下：1．不同土地利用类型下土壤冲刷过程径流含沙量及土壤抗冲指数的动态变化规律。在土壤冲刷过程中，初始时径流含沙量均较大，随后逐渐降低，其中农林混作型耕地、园地、竹林地径流含沙量降低后将逐渐趋于稳定，而传统农耕地径流含沙量在降低到一定程度后，将呈增大趋势，表明传统农耕地表层土壤流失将有向更深层次发展的潜在危险性。在整个冲刷过程中，径流含沙量表现为传统农耕地（0.81g／L）＞农林混作型耕地（0.73g／L）＞园地（0.69g／L）＞竹林地（0.58g／L）。不同土地利用类型土壤抗冲指数随冲刷进程而逐渐增强，土壤抗冲指数ANS与时间t之间存在显著的二次多项式回归关系，土壤抗冲指数ANS随时间的变化规律服从方程：ANS=at2+bt+c。2．不同土地利用类型紫色土土壤抗冲性能。土壤抗冲指数大小依次为竹林地（1.37min／g）＞园地（0.99min／g）＞农林混作型耕地（0.92min／g）＞传统农耕地（0.70min／g），林地、农林复合经营模式对提高土壤抗冲性能表现出较好的效果。在紫色土丘陵地区改变传统耕作模式，实行退耕还林，推广农林复合种植模式，是保护土壤、减少长江泥沙来源，保证库区生态环境安全的有效措施。3．土壤物理性质对土壤抗冲指数的影响。土壤容重、总孔隙度与土壤抗冲指数呈显著相关关系，相关系数分别为0.552、-0.553；粗砂粒（1～0.25mm）含量与土壤抗冲指数呈极显著正相关，相关系数为0.615；＞0.25mm水稳性团聚体含量与土壤抗冲指数呈极显著正相关，相关系数达0.572；初渗率与土壤抗冲指数呈显著正相关，相关系数达0.517。4．土壤化学性质对土壤抗冲指数的影响。土壤抗冲指数与有机质及全氮、磷、钾含量相关性均不显著，土壤化学性质对土壤抗冲性能的影响较小。5．土壤抗冲指数线性回归模型的建立。在对土壤理化性质指标与土壤抗冲指数相关分析的基础上，选取总孔隙度（X1）、粗砂粒（1～0.25mm）含量（X2）、>0.25mm水稳性团聚体含量（X3）、初渗率（X4）四个指标与土壤抗冲指数值进行回归分析，建立了土壤抗冲指数与土壤理化性质的数学模型：ANS=2.847-0.058X1+0.003X2+0.018X3+0.136X4。6．根系分布特征。根密度平均为60.85个/100cm2；不同径级根系长度表现为<0.5mm根系>0.5～1mm根系>1～3mm根系>>3mm的根系，其中<0.5mm根系长度占根系总长度的92.52％；不同径级根系生物量表现为<0.5mm根系>1～3mm根系>>3mm根系>0.5～1mm根系，其中<0.5mm根系生物量占根系总重42.42％，紫色土土壤中的根系以根径<0.5mm须根为主。7．不同土地利用类型下根系特征。根密度依次为竹林地>园地>农林混作型耕地>传统农耕地；<0.5mm须根长度表现为竹林地（1732.21cm）>农林混作型耕地（394.97cm）>园地（281.55cm）>传统农耕地（248.16cm）；<1mm须根长度大小依次为竹林地>农林混作型耕地>园地>传统农耕地；<3mm根系长度表现的趋势一样，仍为竹林地（1874.91cm）>农林混作型耕地（413.53cm）>园地（306.15cm）>传统农耕地（271.68 cm）；<0.5mm须根生物量大小表现为竹林地>农林混作型耕地>传统农耕地>园地；<1mm须根生物量表现为竹林地（0.7568g）>农林混作型耕地（0.1238g）>园地（0.0774g）>传统农耕地（0.0631g）；<3mm根系生物量大小依次为竹林地>园地>农林混作型耕地>传统农耕地。8．不同土地利用类型下根系对土壤抗冲性增强效应及其定量关系。根系对不同土地利用类型下的土壤抗冲性能强化值△ANS大小依次为竹林地（0.86min/g）>园地（0.48min/g）>农林混作型耕地（0.41min/g）>传统农耕地（0.19min/g）；强化百分率大小依次为竹林地（167.84％）>园地（94.51％）>农林混作型耕地（79.61％）>传统农耕地（37.26％）。土壤抗冲性强化值△ANS与不同径级根系生物量（<0.5mm、<1mm、<3mm）呈显著幂函数关系，其中<1mm根系生物量与土壤抗冲性强化值△ANS之间相关系数最大，表明<1mm根系是影响土壤抗冲性的主要因素。根系长度及根密度与土壤抗冲性强化值△ANS之间的关系不显著。