黄泛区不同耕地类型土壤理化特性及其风蚀影响因子研究——以兰考县为例

摘要

黄泛平原区在长期的决口、改道的背景下，形成了以沙物质堆积为主的多种微地貌形态，经人为耕作形成了不同的耕地类型与耕作方式，区域内冬春季节干旱多风的气候条件与耕作方式的耦合使得耕地土壤极易风蚀，造成土壤颗粒与养分的损失，影响其理化性质。虽然诸多研究者已在该区开展了诸多有关土壤理化特征和风蚀特征的研究，然而，对于在微地貌影响下的特定耕地类型的研究尚显不足。
　　本研究以黄泛区典型县（兰考县）主要的3种耕地类型（沙岗耕地、泛淤平地耕地、河滩耕地）为对象，运用室内测试分析与野外定位观测技术，利用激光粒度仪和土壤分形模型以及多元回归分析和通径分析等方法，探讨了不同耕地类型的土壤理化性质的差异性及耕地风蚀影响因子特征。研究得出以下主要结果与结论：
　　（1）不同的耕地类型的土壤颗粒组成与分形维数有显著差异性。分形维数、粘粒、粉粒含量泛淤平地耕地最高，河滩耕地次之，沙岗耕地最低。这表明土壤颗粒组成（土壤质地）的粗粒化程度，以沙岗耕地的高于河滩耕地和泛淤平地耕地。
　　在垂直方向上，不同耕地类型土壤分形维数差异显著，不同土层差异大小不一致，0-10cm土层的土壤分形维数差异最大，随土壤深度增加分形维数减小，沙岗耕地减速最快。这表明不同耕地类型间土壤机械组成的土壤粗粒化程度0-10cm相差最大，随深度增加土壤质地的粗粒化程度变大，沙岗耕地粗粒化最快。
　　（2）不同耕地类型土壤水分差异较大，距河道越近含水量越高，不同耕地类型土壤水分含量表现为河滩耕地最大，泛淤平地耕地次之，沙岗耕地最小；不同土层深度水分含量差异显著，差异性最大的土层为0-10cm层，随土层深度增加土壤含水量增加，且沙岗耕地变化最大。这表明不同耕地类型间0-10cm层土壤的保水蓄水能力差异最大，且沙岗耕地保蓄能力最差。
　　（3）不同耕地类型的土壤容重、孔隙度差异显著，具体表现为，土壤容重与疏松程度沙岗耕地最大，其次为河滩耕地，泛淤平地耕地最小；总孔隙度、毛管孔隙度、保水能力与土壤容重规律相反。不同土层深度土壤容重、孔隙度差异显著，具体为随深度加深，容重不断增加，孔隙度不断减小，土壤越来越紧实，保水能力越来越低。在0-10cm土层内疏松程度差异最大。不同耕地类型的土壤松紧状况在垂直方向上变化速率都为泛淤平地耕地最快。
　　（4）不同耕地类型土壤非毛管孔隙度差异显著，土壤的透水透气能力为沙岗耕地最大，泛淤平地耕地次之，河滩耕地最小。不同土层深度土壤非毛管孔隙度差异显著，均为随着深度增加非毛管孔隙度减少，透水透气能力降低。
　　（5）不同的耕地类型土壤化学性质差异显著，但是各耕地类型养分含量不同。不同耕地类型间的土壤养分条件（土壤有机质、碱解氮、速效钾、全磷、有效磷）均表现为泛淤平地耕地最好，河滩耕地次之，沙岗耕地最差。不同土层深度，除全磷外其他养分含量均差异显著，随着土壤深度增加，土壤养分含量逐渐降低，但是不同的养分降低速率不同；不同的耕地类型最易流失的营养物质不同，沙岗耕地的有机质、碱解氮、速效钾流失最快，泛淤平地耕地全磷流失最快，河滩耕地有效磷流失最快。
　　（6）土壤分形维数与粘粒、粉粒、总孔隙度、毛管孔隙度呈正相关、与容重和砂粒含量负相关；有机质与水文物理性相关性明显，与总孔隙度、毛管孔隙度、粉粒、粘粒正相关正相关，与容重和砂粒含量负相关。有机质与其他营养元素也具有相关性，与速效钾、水解氮、全磷、有效磷正相关。
　　（7）影响黄泛区兰考县耕地风蚀的主要因素为风速累计时间、作物盖度、粗糙度。直接影响因素中风速累计时间作用最大，粗糙度次之，作物盖度最小；间接影响因素中粗糙度作用最大，作物盖度次之，风速累计时间最小；风蚀量大小的决定因素作用大小排序为风速累计时间>风速累计时间和作物盖度>风速累计时间和粗糙度>作物盖度和粗糙度>作物盖度>粗糙度。
　　（8）风速累计时间与作物盖度的直接通径系数大，间接通径系数小，主要通过直接作用影响风蚀量，粗糙度的直接通径系数小，间接通径系数大，主要通过间接作用减少风蚀量。因此可通过适当增加种植密度，增加粗糙度和作物盖度的方式减少风蚀危害。

目录

声明

1引言

1.1研究目的与意义

1.2国内外土壤理化性质研究现状

1.3国内外土壤风蚀影响因子研究现状

1.4黄泛区的研究

1.5土壤分形研究

2材料与方法

2.1研究区概况

2.2研究内容

2.3研究方法

3结果与分析

3.1不同耕地类型土壤理化特征

3.2耕地土壤风蚀影响因子分析

4讨论

4.1土壤颗粒分形维数与理化性质及风蚀间的关系

4.2土壤颗粒分形维数地区差异性

4.3起沙风统计

4.4土壤有机质影响因子

5结论

5.1不同耕地类型的土壤物理特性

5.2不同耕地类型的土壤化学特性

5.3耕地土壤理化特征的关系

5.4耕地土壤风蚀影响因子分析

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文