三峡山地不同植被覆盖下的土壤结构与水分特征研究

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xianshengh
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为揭示土壤涵养水源的机制,并为山区生态治理提供依据,以三峡库首大老岭和白水头为研究区,采集温性落叶阔叶林、温性针叶林、次生混交林和茶园地的原状土样,测定土壤团聚体、孔隙度等土壤结构参数,分析土壤水分特征参数,建立土壤水分特征曲线模型,并揭示土壤结构与水分特征的变化规律。研究结果如下:(1)三峡山地不同植被覆盖下的土壤机械组成差异大。砂粒和粉粒含量所占比重较大,粘粒含量则较小。砂粒含量表现出随土层深度的增加而增大的规律,粉粒与粘粒含量均表现出与砂粒含量相反的规律,即随土层深度的增加而减小。温性落叶阔叶林的砂粒含量的平均值最大,是其他样地的1~4倍。温性针叶林砂粒含量的平均值(26.33 %)在这4个养地中最小;粉粒(52.37%)与粘粒(21.30%)的平均值均为这4个样地中的最大值。次生混交林的砂粒、粉粒和粘粒含量在不同土层之间的差异较小,含量较为稳定。茶园地跟林地土壤相比,砂粒、粉粒、粘粒含量在不同土层之间的变化幅度较小。(2)孔隙度与毛管孔隙度随土层深度的增加,整体呈现出逐渐递减的趋势。除了茶园地之外,孔隙度的最大值均出现于表层(0~10 cm),是其他土层的1.05~1.76倍,最小值则出现在各个样点的最下层。温性针叶林毛管孔隙的平均值(12.4%)最大,是其它三个样地的1.38~2.14倍。就表层来看,大孔隙以温性针叶林体积比最大,其次是次生混交林和温性落叶阔叶林,茶园地最小。与林地土壤相比,茶园地各土层大孔隙的分布比例差异较小,数量分布较为均匀。(3)用干湿筛法研究了不同植被覆盖下的土壤团聚体结构。>0.25mm的干团聚体含量即Ro.25 (干)的变化范围是94.54~99.05 %,变化幅度小且含量较高。>0.25mm的水稳性团聚体含量即R0.25(湿)在不同土层之间的变化范围是60~93.31 %,变化幅度较大,表明不同土层的水稳性差异较大。分析样地的R0.25、平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)得出下层土壤的结构稳定性较上层好。对土壤团聚体指标R0.25、MWD、GMD与体积质量、有机质、孔隙结构指标进行相关性分析,相关性均显著,即体积质量、有机质和孔隙结构是土壤团聚体结构稳定性的重要影响因素。(4)通过离心法分析并用模型拟合土壤水分特征曲线。结果表明三峡山地土壤随水吸力增大,含水率呈现出先迅速降低,后趋于平缓的变化规律。森林土壤表层的含水率变化较大,在14.2 %~66.53 %之间;低吸力阶段,即S<20KPa时各样地曲线较陡,含水量变化较快,而在20<S<200KPa时各样地曲线近似平行,含水量变化较小。温性针叶林的特征曲线在图中高于其他样地,表明在各吸力段的含水量均大于其他样地,持水能力好。森林土壤相比较,温性针叶林相对于其他两类林地土壤有着更强的持水性。与林地相比,茶园地不同土层之间水分特征曲线高度变化小,几乎重叠,持水能力比温性针叶林差,与次生混交林和温性落叶阔叶林差异较小。用van Genuchten (VG)模型研究不同植被覆盖下的土壤水分特征曲线,决定系数R2均大于0.96,模型拟合效果好。拟合参数n值的差异较大,表明其释水性不同。(5)对土壤结构指标与土壤水分特征指标做相关性分析。砂粒与水分特征参数的负相关性达到显著水平(P<0.05),粉粒与田间持水量极显著正相关(P<0.01),粘粒与饱和含水量、田间持水量、有效水含量的正相关性均达到极显著水平(P<0.01),即砂粒含量少,粉粒和粘粒含量大的土壤含水量较高,持水性更好。R0.25 (干)与饱和含水量、田间持水量、有效水含量负相关性显著(P<0.05)。干筛下的MWD和GMD均与饱和含水量显著负相关(P<0.05),即机械稳定性团聚体的几何平均直径越小,土壤的饱和含水量越大。GMD(湿)与田间持水量显著负相关(P<0.05),水稳性大团聚体的几何平均直径大,则田间持水量大,那么土壤的持水性能就好。毛管孔隙度、总孔隙度、0.03~0.06mm大孔隙以及>0.06mm大孔隙均与田间持水量、饱和含水量、有效水含量极显著正相关(P<0.01)。分析得出影响水分特征最主要的因素是粘粒和土壤孔隙结构。
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