论文部分内容阅读
亚热带红壤丘陵区水热资源丰富,具有发展农业的良好条件。但是,该区降水季节性分布不均,雨热不同期,红壤的持水能力强,加之该区因坡地开发利用人地矛盾日益尖锐而处于无序状态,面临水土流失加剧、土地退化、季节性干旱和洪涝灾害等区域性重大问题,严重制约了区域农业的可持续发展和生态环境的改善。为解决以上问题,本文在中国科学院桃源农业生态试验站就红壤丘陵区坡地油茶林和恢复区(投影面积均为5m×20m、各两次重复)降雨产流进行了研究。降雨采用雨量计实时观测,地表径流采用薄壁三角堰加水位计自动记录流量,壤中流采用翻斗流量计加HOBO自动记录流量及流速。通过对坡地土壤性质分布规律的分析、揭示不同土地利用方式下红壤坡地降雨产流规律及发生机制,为红壤缓坡地的合理开发利用和生态环境建设提供科学依据。主要研究结果如下:(1)土壤粒级在剖面内40cm深处均有突变,随深度的变化粉粒减少、砂粒增加;有机质含量在40cm深以下含量减小幅度变缓,剖面内为强变异性。土壤容重剖面内为弱变异性。土壤饱和导水率(K10)从地表向深层迅速减小,20~110cm保持在40~110cm.d-1的较“高”水平,深层减小。依据土壤性质的分布特征,把本研究区产流分为表层(0cm)、上层(0~40cm)和下层(40~110cm)。(2)相同的降雨,地表径流产流量大于壤中流产流量(有地表径流时)。油茶林和恢复区地表径流产流系数分别为1.6%和9.0%,壤中流产流系数分别为1.2%和0.7%;滞后时间和拖尾时间分别在3~6h和6~18h之间,油茶林和恢复区相差很小。(3)地表径流受降雨历时和最大雨强影响最为明显;地表径流峰值对雨强的响应非常明显。降雨是影响壤中流产流过程的主导因子,其次是土地利用方式,最后是地表径流。降雨历时和土壤初始含水量对壤中流产流过程影响最为显著。地表径流对壤中流的影响在油茶林小于在恢复区,对上层大于对下层;其中地表径流产流量对壤中流产流过程影响最为明显。在相近的初始含水量及降雨条件下,油茶林地表径流产流量、峰值流量、产流历时及产流系数均小于恢复区;油茶林平均入渗率大于恢复区。在降雨量较小的情况下,土地利用方式对地表径流过程影响最大。在降雨量较大且有地表产流时,影响地表径流产流量及产流系数、产流历时、峰值流量的主要因素是最大雨强,其次是降雨量;影响平均入渗率的主要因素是降雨历时,其次是降雨量。(4)壤中流各因子中,产流量受土壤初始含水量、降雨历时、最大雨强及平均入渗率影响较大;产流历时主要受降雨历时、土壤初始含水量及平均入渗率影响;滞后时间主要受土层深度影响,降雨、地表径流对其无明显影响;拖尾时间主要受土层深度、土壤初始含水量及平均入渗率影响。(5)同层壤中流各因子相关分析表明,峰值流量与除滞后时间外的其它壤中流因子线性相关;产流历时与拖尾时间极显著相关;滞后时间与壤中流各因子总体呈负相关关系;拖尾时间与产流历时及峰值流量分别达极显著和显著正相关。上下层各壤中流因子间总体均存在显著正相关关系。下层产流量及峰值流量与上层对应因子均存在极显著正相关关系。