黄土高塬沟壑区小流域土壤氮磷空间分布及流失研究

摘要

黄土高原属干旱大陆性季风气候区,地貌千沟万壑、支离破碎,土壤疏松多孔,易受到强降雨侵蚀,因此,使得黄土高原的水土流失问题和生态环境问题更为突出.黄土高原水土流失的同时也带走了土壤中的养分,导致土壤养分的贫瘠.因此,研究黄土高原地区小流域土壤养分含量与空间变化及其流失状况就显得格外重要,可以为合理开展农业生产活动以及制定水土保持措施等提供科学依据.本研究以黄土塬区王东沟小流域为对象,在小流域尺度分析氮磷养分空间变异和影响因素,在坡面小区尺度监测径流、泥沙和养分流失状况,取得了以下结论: (1)王东沟小流域表层(0—20cm)土壤全氮、硝态氮和铵态氮含量的均值分别为0.99、9.80、2.61mg/kg.不同土地利用类型土壤全氮分布规律为:林地＞果园＞荒草地＞农田＞废弃果园;硝态氮分布规律为:果园＞农田＞林地＞废弃果园＞荒草地;铵态氮分布规律为:林地＞荒草地＞果园＞农田＞废弃果园.不同地貌单元土壤全氮分布规律为:塬面＞沟道＞塬坡;硝态氮分布规律为:塬面＞塬坡＞沟道;铵态氮分布规律为:沟道＞塬面＞塬坡.土地利用类型和地貌单元对土壤全氮和硝态氮的空间分布存在着显著的影响,并且两个因素有着显著的交互作用.但是,地貌单元和土地利用方式对铵态氮含量空间分布影响不显著. (2)黄土高原王东沟小流域内不同地貌单元下土壤表层(0—20cm)全磷含量呈现为塬面＞塬坡＞沟道的分布规律,不同的土地利用类型下全磷含量呈现为果园＞废弃果园＞农地＞林地＞荒草地的分布规律.土地利用方式和地貌单元对全磷空间变异的影响是极显著的,且土地利用方式影响的显著性水平高于地貌单元的影响.研究发现王东沟小流域土地利用经过十四年不断的调整,全磷的含量有了大幅度的提升,均值含量从664mg/kg变为了850mg/kg,土地利用方式显著改变了全磷的空间分布格局. (3)土壤中氮磷养分含量状况受到多种因素的影响,如有机质含量、土壤pH、土壤颗粒组成等.王东沟土壤有机质含量对全磷、速效磷、全氮和铵态氮含量都有不同程度的显著影响,其中和全氮含量呈显著的正相关.不同土地利用类型下土壤有机碳含量与全氮含量之间呈线性关系,C/N分别为:14.62(农地)、13.60(果园)、15.90(废弃果园)、16.84(林地)、16.31(荒草地).王东沟土壤pH和全磷、速效磷、全氮和硝态氮含量之间有不同程度的显著相关性,不同土地里同类型下pH从高到低依次为:废弃果园、荒草地、林地、农地、果园.王东沟土壤中砂粒、粉粒和粘粒所占的平均比重分别为:25.41%、64.75%和9.85%,不同土地利用类型下土壤粒级占比关系都为:粉粒＞粘粒＞砂粒.砂粒与全磷、速效磷和全氮含量之间有不同程度的显著相关性.粉粒只与全氮之间具有相关性.粘粒与全磷、速效磷和全氮含量之间具有显著相关性,且粘粒与养分含量之间为正相关. (4)在坡面小区尺度研究了雨强、坡度和土地利用类型对径流、泥沙和养分流失量的影响,结果表明,径流、泥沙流失量与雨强呈正比关系,对于径流和泥沙中的养分含量没有影响.随着坡度的不断升高径流和泥沙的流失量都持续增加,径流和泥沙中的养分含量也会随着坡度的升高而增加,但是不同于径流量和输沙量,径流和泥沙中的养分流失量会在坡度25°到30°之间出现转折点.泥沙中养分富集率同径流与泥沙中养分流失量一样,在坡度为25°到30°之间出现转折.在裸地和草地两种土地利用方式下,草地对径流、泥沙和养分流失具有较好的拦截作用,尤其是泥沙的拦截效果更为显著,导致裸地的径流量和输沙量都高于草地的.同时裸地和草地也会对泥沙养分富集率产生影响,草地的泥沙全氮、全磷富集率明显的高于裸地的.

目录

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第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究进展

1.2.1小流域尺度养分含量和空间变异及影响因素的研究

1.2.2土壤径流、泥沙及养分流失量和影响因素研究

1.3小结

第二章 研究内容、研究区概况和研究方法

2.1研究目标

2.3研究区概况

2.4.1养分含量和空间分布研究

2.4.2坡面径流、泥沙和养分流失监测

2.5数据处理与分析

第三章 黄土塬区王东沟小流域土壤表层氮空间分布

3.1引言

3.2数据处理

3.3结果与讨论

3.3.1不同地貌单元和土地利用类型下全氮分布特征

3.3.2不同地貌单元和土地利用类型下硝态氮空间分布特征

3.3.3不同地貌单元和土地利用类型下铵态氮空间分布特征

3.4 结论

第四章 黄土塬区王东沟小流域土壤表层全磷空间分布

4.1引言

4.2结果与讨论

4.2.1数据统计特征与数据检验

4.2.2地貌单元与小流域表层全磷含量的空间分布特征关系

4.2.3土地利用方式对全磷空间分布的影响

4.3结论

第五章 土壤有机质、pH、粒级对氮磷含量的影响

5.1引言

5.2结果与讨论

5.2.1土壤有机质含量与氮、磷含量的关系分析

5.2.2 土壤pH与氮、磷含量的关系分析

5.2.3土壤粒级与氮、磷含量的关系分析

5.3结论

第六章 自然降雨条件下陡坡地径流、泥沙及养分流失特征和影响因素

6.1引言

6.2结果与讨论

6.2.1 降雨、坡度和土地利用方式与径流、泥沙流失量的关系

6.2.2降雨、坡度和土地利用方式对径流中全氮和全磷流失的影响

6.2.3降雨、坡度和土地利用方式对泥沙中全氮和全磷流失的影响

6.2.4降雨、坡度和土地利用方式对土壤全氮和全磷流失的影响

6.3结论

第七章 主要结论与展望

7.1主要结论

7.2问题与展望

参考文献

致谢

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