红壤季节性干旱对坡耕地水蚀土壤结构变化的响应

摘要

季节性干旱和坡地水蚀是影响南方丘陵红壤区作物生产和环境生态的两个重要制约因素,水蚀可以通过多个途径影响季节性干旱,研究二者的因果关系有助于深入掌握红壤坡地季节性干旱的发生发展规律,对探索红壤抗旱途径具有极其重要的意义。本文研究雨季采取不同水保措施控制下,红壤坡地土壤结皮状况、团聚体状况和孔隙状况等土壤结构的变化,结合旱季土壤干旱状况,探讨红壤季节性干旱对坡地水蚀土壤结构变化的响应,以期为本地区水土保持和季节性干旱防御提供理论依据。
　　 在田间径流小区种植夏玉米条件下,采用单因素随机区组试验方法,设置了对照(CK)、百喜草带(B)、稻草覆盖(S)、表土施聚丙烯酰胺(PAM)、稻草覆盖+聚丙烯酰胺(SPAM)和百喜草带+聚丙烯酰胺(BPAM)等6个不同水蚀处理。试验期间定期测定各处理径流量、泥沙量、土壤结皮状况、土壤团聚体状况和土壤孔隙状况。无降雨连续干旱期间,利用每天TDR监测的土壤含水量,计算各处理土壤干旱程度D和干旱强度I。主要研究结果如下。
　　 不同处理都能降低坡地水蚀,阻止土壤结构退化,能有效缓解红壤季节性干旱。具体表现为,各处理中对照处理CK在雨季土壤流失量最大,水蚀程度最高,其土壤结皮个数和覆盖率最高、水稳性团聚体含量最低、孔隙度和孔隙平均面积(A)最小,对应的土壤干旱程度D和干旱强度I最高；水蚀阻控处理的水蚀程度相比较轻,土壤结构指标优于对照,对应的土壤干旱程度D和干旱强度I也较低；旱季时,随着水蚀土壤结构退化幅度的降低土壤干旱程度D和干旱强度I逐渐降低。
　　 各土壤结构指标对土壤干旱有不同的影响方向。具体表现为,结皮数、结皮厚度和结皮覆盖率与土壤干旱程度D和干旱强度I均呈显著正相关；MWD、WSA0.25、图像孔隙面积P、图像孔隙平均孔径Dp和孔隙平均面积A与土壤干旱程度D和干早强度I均呈显著负相关。
　　 各土壤结构指标变化对土壤干旱的影响程度不同。通过各结构指标与干旱强度I的逐步回归分析的相关系数,得到各指标与土壤干旱状况的相关性从大到小的顺序为:WSA0.25>结皮覆盖率>图像孔隙面积P>结皮数>孔隙平均面积A>结皮厚度>MWD>图像孔隙平均孔径Dp。其中,水稳性团聚体与干旱强度I的相关性显著水平达到极显著,结皮数、结皮覆盖率、图像孔隙面积P和孔隙平均面积A为显著。
　　 本文研究结果表明,坡耕地水蚀导致红壤结构退化是加剧红壤季节性干旱的重要因为,雨季水土保持措施应强调保护红壤结构,合理的水蚀阻断措施可以减轻季节性干旱发生程度。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 研究意义

1.2 研究进展

1.2.1 红壤季节性干旱的产生原因

1.2.2 坡地水蚀对土壤结构的影响

1.2.3 红壤结构与土壤水分的关系

1.3 研究目的和内容

1.4 技术路线

2 材料与方法

2.1 试验区概况

2.2 供试土壤基本性质

2.3 试验设计

2.4 测试项目与方法

2.4.1 结皮采样与测定

2.4.2 团聚体采样与测定

2.4.3 孔隙度采样与测定

2.5 数据处理与分析

3 结果与分析

3.1 红壤坡耕地水蚀状况

3.1.1 产流量

3.1.2 产沙量

3.1.3 小结

3.2 水蚀对结皮状况的影响

3.2.1 结皮指标分析

3.2.2 结皮图像分析

3.3 水蚀对团聚体状况的影响

3.4 水蚀对孔隙度状况的影响

3.4.1 孔隙度指标分析

3.4.2 孔隙度图像分析

3.4.3 小结

3.5 土壤雨季结构变化与旱季土壤干旱的关系

3.5.1 旱季土壤干旱状况

3.5.2 结皮状况对土层干旱状况的影响

3.5.3 团聚体状况对土层干旱程度的影响

3.5.4 孔隙状况对土层干早程度的影响

3.5.5 小结

4 讨论

4.1 水蚀处理的水保作用机理

4.2 水蚀与坡地红壤土壤结构变化的关系

4.3 水蚀土壤结构变化对土壤干旱影响的综合评价

5 结论

参考文献

致谢