喀斯特典型流域河岸带土壤氮释放规律研究

摘要

喀斯特地区由于其环境独特，生态脆弱，环境异质性大，一直是科学研究的热点，为了解喀斯特地区河岸带特征，本研究以涟江流域为研究对象，采用路线考察法对涟江流域河岸带特征（土地利用方式、地貌类型、河岸带基质、人类活动强度等）进行调查，利用统计分析对涟江流域河岸带进行分类。河岸带分类以土地利用方式作为1级分类标准，地貌类型作为2级标准，河岸带基质作为3级分类标准。根据河岸带分类结果，选择代表性河岸带样点进行野外模拟冲刷，收集产生的地表径流，记录径流量，室内测定径流中总氮、铵态氮、硝态氮浓度，与原冲刷用水中总氮、铵态氮、硝态氮浓度比较，得出地表径流中总氮、铵态氮、硝态氮浓度增加或减少量，计算流失量，并分析影响因子，揭示涟江流域河岸带土壤氮释放规律，对河岸带结构的优化提供理论依据。
　　本研究主要内容包括：⑴涟江流域河岸带类型丰富，包含四种土地利用方式（农业用地、草地、林地、建设用地），主要地貌类型为丘陵、宽谷盆地、山地；河岸带基质有石质和土质，其中土质有沙壤土、壤土、沙土类型；人类活动强度由于土地利用方式不同而不同，最大强度为建设用地，强度达到100%，最小为林地，甚至无人类干扰。具有单一特征的河岸带较少，普遍存在四种土地利用方式（农业用地、草地、林地、建设用地）、石质、土质类型的组合。⑵不同土地利用方式类型河岸带中，农业用地类型最多，为总调查样点类型的33%，林地次之，占24%，建设用地和草地分别占22%、21%。农业用地类型河岸带中，丘陵地貌类型最多，占总类型比例为46%，山地、宽谷盆地一样，分别占总类型比例的27%，河岸带基质类型中，沙壤土类型最多，占41%，壤土占31%，沙土占28%；草地类型河岸中，丘陵地貌类型占总体草地类型河岸带的45%，宽谷盆地类型地貌占33%，山地峡谷地貌占22%，主要河岸带基质类型为沙土，占总体草地类型河岸带的40%，其次为壤土，占36%，然后是沙壤土，占16%，石质基质占8%；林地类型河岸带中山地峡谷地貌类型居多，占总体类型比例的50%，丘陵占45%，宽谷盆地类型占5%，河岸带基质壤土占48%，石质类型占33%，沙壤土和砂土分别占11%、8%；建设用地类型河岸带丘陵地貌分布较多，占总建设用地类型河岸带的比例为55%，宽谷盆地与山地峡谷分别占据总建设用地类型比例为25%、20%，在建设用地类型河岸带中，石质基质类型和壤土基质类型较多，都占31%，沙壤土和沙土较少，分别21%、17%。发现涟江流域地形至上而下为V型沟谷、V型河谷、U型河谷、V型河谷。⑶不同类型河岸带土壤水分入渗能力受人类活动强度影响最大，当人类活动强度影响较大时，其他影响因素对土壤水分入渗影响力减弱，人类活动成为主要影响因子。同等干扰条件下，土壤自然含水量、植被类型、土壤质地等因素对土壤水分入渗均具有不同程度影响。同一类型河岸带中，乔木林地土壤比灌丛林地土壤具有更好的渗透性。河岸带土壤冲刷后累积入渗量与土壤自然含水率、土壤pH、坡度呈负相关，与植被覆盖度、人类活动强度和土壤有机质含量呈正相关关系，但都不存在显著性，在不同类型河岸带累积入渗量方差分析中，得出不同河岸带类型累积入渗量差异性显著（P=0.04），平均水分累积入渗量为建设用地类型河岸带＞林地类型河岸带＞农业用地类型河岸带＞草地类型河岸带。⑷不同类型河岸带总氮、铵态氮、硝态氮流失量均随冲刷次数增多逐渐减少，首次冲刷地表径流中氮素（总氮、铵态氮、硝态氮）浓度最大，然后慢慢降低。土壤总氮流失量与冲刷水体总氮、铵态氮、硝态氮含量和土壤有机质含量、植被覆盖度存在负相关关系，与坡度和土壤pH存在正相关关系；土壤铵态氮流失量与冲刷用水总氮、铵态氮、硝态氮含量和土壤铵态氮含量、坡度呈正相关关系，其中与河岸带土壤铵态氮含量存在极显著相关性，相关系数为0.61**，与土壤pH、土壤有机质、植被覆盖度存在负相关关系，其中，与植被覆盖度显著负相关，相关系数为-0.51*；土壤硝态氮流失量与冲刷水体总氮、铵态氮、硝态氮含量存在负相关关系，与土壤总氮、铵态氮、硝态氮含量和土壤有机质含量、植被覆盖度和坡度存在正相关关系。河岸带土壤氮流失量与河岸带类型差异不显著。氮释放影响因子主成分分析表明，坡度、人类活动强度、土壤氮素含量、冲刷水体氮素含量以及植被覆盖度对其影响最为大。⑸对比不同类型河岸带土壤总氮、铵态氮、硝态氮释放量，发现土壤氮流失过程中硝态氮流失量大于铵态氮。

目录

1 前言

1.1 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本研究关注的科学问题

2 研究材料和方法

2.1 涟江概况

2.2 河岸带调查方法

2.3 河岸带冲刷设备径流槽概述

2.4 河岸带冲刷实验

2.5 地表径流及冲刷水体中氮含量测定

2.6 土壤理化性质测定

2.7 数据处理

3 研究结果

3.1 河岸带类型和特征

3.2 河岸带地表径流和入渗特征

3.3 河岸带土壤氮流失特征及影响因素

4 讨论

4.1 河岸带分类研究

4.2 涟江流域河岸带类型和特征

4.3 河岸带地表径流及入渗特征

4.4 河岸带氮流失特征分析

5 结论

致谢

参考文献

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