典型喀斯特地区小流域石灰土与黄壤理化特征及其水分调节技术研究

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针对喀斯特小流域内石灰土和黄壤水分运移规律研究对于该地区水土保持和进行水分调控具有重要意义。本文以喀斯特小流域——贵州省安顺市普定县后寨河小流域石灰土(包括白云岩土)和黄壤为研究对象,进行实地采样,测定其理化性质和土壤水势;结合野外监测和室内试验,探讨了两种不同类型土壤理化性质对土壤水分特征的影响;根据石灰土和黄壤的土壤不同水势变化规律,建立合理的水分调节方案。主要研究结果如下:(1)土壤容重最高为石灰土-2的1.24 g·cm-3,容重最低为石灰-1的0.91 g·cm-3,砂粒最高的两者分别为石灰土-2的43.21%和黄壤-1的42.13%,粉粒最高的为黄壤-2的56.11%,黏粒最高的为黄壤-3的33.13%。土壤含水量最高分别为石灰土-3(68.6%)和黄壤-1(74.9%)。随着土层的加深,石灰土和黄壤均出现了最大含水量不断变小的趋势。石灰土和黄壤在低吸力段失水率分别为13%~48%和19%~55%;石灰土的中吸力失水率在46%~69%,黄壤在41.03%~59.84%,石灰土在低吸力段的持水能力要高于黄壤,而在中吸力段黄壤要高于石灰土。总体而言,石灰土的有机碳含量总体高于黄壤,具有更多的水稳性团聚体。两者持水能力差异原因主要体现在土壤有机碳含量上,石灰土有机质含量更高,使其在土壤水分流失过程中水分下降平稳,在拥有土壤大孔隙及粗质地颗粒时,也能够拥有较好的持水能力。(2)在低吸力段0-10 cm黄壤-1的土壤含水量最高,但其下降幅度远比其他土壤大;在中吸力段黄壤-1的20~30 cm土层土壤含水量较高,且下降幅度最为缓和。农耕地的土壤含水率最低,且低于其他土壤含水量。石灰土-2、3与黄壤-2介于两者之间。说明人类耕作影响下的黄壤土壤持水能力较差,植被自然生长状态下的黄壤持水能力要高于其他土壤,石灰土持水能力主要受到其上生长植被的影响,主要表现为石灰土-3(灌林地)>石灰土-2(灌草地)>石灰土-1(草地)。土壤进气值α与曲线系数n与土壤质地有着显著联系,土壤砂粒与非毛管孔隙越多其进气值越小,曲线越陡。(3)土壤有效含水量平均值大小关系如下:石灰土-3>黄壤-2>黄壤-3>黄壤-1>石灰土-2。石灰土-2出现了随着土壤深度增加,土壤有效水含量不断增加的现象,黄壤-1、2则为先增加后减小。土壤有效水主要受到土壤质地与土壤孔隙的影响,土壤粉粒、黏粒与毛管孔隙越多,有效水含量越高。根据石灰土和黄壤的土壤理化性质和土壤水分变化趋势,且石灰土大部分位于山坡及山腰之上,黄壤则主要在山脚坝地之中。由此设计出水分调节方案:石灰土为坡面集雨与复合种植技术相结合的土壤水分调节方案;黄壤采取林作复种和土壤深耕的方式来提高土壤的持水能力。
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