红壤农田地表结皮特征及其对非饱和入渗性能的影响

摘要

耕地雨后形成的地表结皮,不但影响产流产沙,也影响降水入渗、蒸发和土壤水分状况.但地表结皮和土壤入渗的关系尚存争议,我国红壤农田地表结皮和土壤入渗的研究报道也极少.本文在调查红壤几种利用方式和耕作措施下地表结皮外表形态特征的基础上,研究了结皮对红壤非饱和入渗性能的影响.试验在湖北省成宁市贺胜桥镇的林地、茶园和农田进行,土壤为第四纪红色粘土发育的红壤.农田小区设置裸地对照(CK)、夏玉米(C)、玉米间作百喜草带(CB)、玉米地表稻草覆盖(CS)、玉米间作百喜草带同时地表稻草覆盖(CBS)等处理.在雨季和旱季,通过样方调查和测量了地表结皮状况,并在田间现场,不破坏地表结皮状况,采用圆盘张力入渗仪,原位测量了不同供水张力下土壤的非饱和入渗率,用Gardner指数模型推算了非饱和导水率曲线.得到如下主要结果.rn 1)红壤利用方式和覆盖状况影响结皮发育，结皮只在覆盖不好的耕地发生，林地和茶园没有观测到地表结皮。rn 2)耕地表土单个结皮面积较小，面积<1cm2的单个结皮占到总数的21%-37%,<5cm2的占90%以上，最大单个结皮面积约17cm2。因降雨条件和地面覆盖状况不同，地表结皮厚度(1.2-1.7mm)、结皮覆盖度(9.7%-17.9%)和结皮开析度(0.17-0.35cm/cm2)均显著不同。rn 3)与CK相比，种植玉米(C和CB)使地表结皮的覆盖度由16.4%降低到11.6%，有减少结皮的作用，而地表覆盖稻草(CS和CBS)则完全抑制了结皮发育，这表明雨滴的直接打击破坏是供试红壤结皮发育的重要原因。rn 4)稻草覆盖抑制了地表结皮，同时提高了近饱和条件下的入渗性能.在入渗仪供水张力小于0.6 KPa的近饱和入渗情况下，无结皮土壤(CS和CBS)的入渗速率是有结皮土壤(C和CB)的1.2-1.5倍。土壤近饱和入渗性能与结皮覆盖度、结皮层厚度呈不显著负相关，而与结皮的开析度呈不显著正相关.rn 5)非饱和导水率曲线显示，随着土壤基质势降低，无结皮的土壤非饱和导水率快速下降，在土壤墓质势小于-6 KPa之后，其导水率反而低于有结皮的土壤.结果表明，地表结皮降低了红壤近饱和条件下的入渗性能，而增加了非饱和导水性能，结皮是否因此促进了表土蒸发需要进一步研究.