红壤丘陵区坡地侵蚀过程对土壤有机碳物理运移的影响规律研究

摘要

土壤侵蚀对碳循环的影响是目前全球气候变化领域存在巨大不确定性的科学热点，对未知“碳汇”的估计有着重要的作用。红壤丘陵区侵蚀较严重，但对侵蚀影响土壤有机碳物理运移的影响规律研究还不够深入。
　　本研究通过野外微型径流小区模拟降雨试验对坡面小区尺度水力侵蚀过程对土壤有机碳的物理运移规律的影响分析结果表明：
　　(1)大雨强(1.64mm min-1)和小雨强(0.58mm min-1)降雨条件下随泥沙流失的有机碳总量分别为56.09g和3.18g，随径流流失的有机碳总量分别为13.55g和2.81g。降雨强度和降雨持续时间对有机碳流失的过程特征有显著影响，随着降雨量、径流量和泥沙流失量的增加，有机碳流失速率和总量也相应增加；大雨强泥沙有机碳富集比在产流发生后的18min内大于1，随后降至1以下，小雨强泥沙有机碳富集比始终小于1。大小雨强条件下，坡面表土层有机碳均发生了再分布。
　　(2)在不同雨强和坡面的不同坡位，模拟降雨后，有机碳均发生了明显的垂向迁移，表层10cm的有机碳含量在降雨后发生了明显减小，而10-35cm采样层的有机碳含量则明显增大，说明本研究中有机碳在水里侵蚀过程中垂向流通方向为从表层10cm指向更深层土层。
　　(3)大雨强径流有机碳浓度与径流量呈立方关系，小雨强径流有机碳流失量随径流量增加呈线性递增趋势；大雨强泥沙有机碳含量与泥沙流失量之间具有明显的立方关系。该研究结果表明：由大雨强过后有机碳流失量更大，沿表土层中再分布更明显，以及在不同土层中剖面分布趋势的变化更明显可以看出，降雨强度对有机碳的物理运移过程有明显影响；土壤性质，尤其是土壤质地和原土壤中有机碳的含量，对泥沙中有机碳的富集比有重要影响；有机碳在坡面表土层的再分布，以及由于垂向迁移过程在深层土壤中的积累，可能减少了水蚀过程中有机碳的流失，从而对侵蚀迁移的有机碳参与的更大尺度的碳循环过程有重要影响。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外相关研究进展

1.2.1 土壤侵蚀影响土壤有机碳的主要机制

1.2.2 土壤侵蚀对土壤有机碳空间分布格局的影响

1.2.3 土壤侵蚀对土壤碳的储量和碳通量的影响研究

1.2.4 存在问题和研究展望

1.3 研究内容与目的意义

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究的目的与意义

1.4 研究思路与技术路线

第2章 实验材料与方法

2.1 研究区概况

2.2 人工模拟降雨实验

2.2.1 预研究：降雨强度的率定实验

2.2.2 径流小区布设

2.2.3 模拟降雨实验

2.2.4 样品采集

2.2.5 样品预处理与测定

2.2.6 数据分析

第3章 土壤侵蚀过程中土壤有机碳侧向物理运移规律分析

3.1 径流与泥沙的流失特征

3.2 土壤有机碳流失特征

3.2.1 有机碳流失速率变化特征

3.2.2 径流泥沙中有机碳含量变化特征

3.2.3 有机碳富集特征

3.3 土壤有机碳坡面再分布规律

第4章 土壤侵蚀过程中土壤有机碳的淋滤过程分析

4.1 土壤有机碳剖面分布格局的变化规律

4.2 雨强对有机碳垂向迁移过程的影响规律

4.3 水力侵蚀条件下有机碳垂向迁移过程规律

第5章 土壤侵蚀影响土壤有机碳的定量关系分析及讨论

5.1 侵蚀泥沙与其携带流失的土壤有机碳之间的定量关系分析

5.2 径流携带的有机碳与径流量之间的定量关系

5.3 水力侵蚀对土壤有机碳物理运移的影响规律讨论

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录B 攻读学位期间参与的课题目录

致谢