红河干旱河谷地区不同土地利用类型土壤大孔隙特征研究

来源 :西南林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:javajava2010
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土壤大孔隙是土壤中水分运移的主要通道,会引起土壤中养分流失、地下水污染等情况发生。研究土壤大孔隙特征,能够为探明土壤入渗特性及水土流失规律等提供一定的理论依据,对区域环境的水资源管理和水土保持提供科学支撑。本研究以红河干旱河谷地区的农地、荒地、园地、林地土壤为研究对象,基于水分穿透曲线法和经典统计分析,定量分析土壤大孔隙特征,并研究环境因子对土壤大孔隙形成的相关作用,研究结果如下:(1)林地、园地、荒地和农地4种土地利用类型的土壤理化因子以及土壤饱和导水率差异显著(P<0.05)。4种土地利用类型土壤质地中土壤粉粒含量最大,土壤粘粒含量其次,土壤砂砾含量最少,在土壤垂直方向上,4种土地利用类型的土壤容重、土壤粉粒含量随土壤深度加深同时增大,土壤容重表现为农地>园地>荒地)>林地;土壤总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度、土壤有机质的含量、土壤粘粒含量、土壤团聚体、土壤饱和导水率以及农地土壤全氮含量整体上呈现随着土壤深度加深为减小,总孔隙度表现为林地(64.18%)>荒地(51.59%)>园地(48.15%)>农地(47.72%),有机质含量以及土壤饱和导水率表现出林地>园地>农地>荒地;Al、Fe、Na元素含量整体呈现深层土体大于浅层土体(P<0.05),Ga元素含量整体呈现出浅层土体大于深层土体(P<0.05),K、Mg元素含量在竖直土体上分布无显明特征。(2)4种土地利用类型稳定出流速率随土体加深而减慢,从土体中首次出水至水流稳定需要40-100s,在0-50cm土壤深度范围中水分稳定出流速率范围分别在0.45-0.14ml/s、0.56-0.12ml/s、0.78-0.14ml/s和1.50-0.12ml/s。4种土地利用类型中当量半径0.6-1.0mm范围内的大孔隙数量最多,占大孔隙总量的96%-98%,大于1.0mm的密度最小,只占小于大孔隙总数的4%。不同孔径范围的土壤大孔隙密度以及大孔隙率基本表现为随土层加深而降低,整体趋势表现为林地>园地>荒地>农地。园地与荒地土壤大孔隙密度整体上相差不明显(P>0.05),农地、林地与其余3种土地利用类型的土壤大孔隙密度差异显著(P<0.05)。(3)4种土地利用类型的植物根长密度及根系生物量密度都随土壤加深而减少;细根系(根径d<1mm)对土壤大孔隙的形成有高贡献度,而粗根系(根径d>1mm)贡献度较低。林地石砾体积含量明显高出农地、荒地、园地。农地、荒地和林地石砾总体积含量以及2-16mm径级石砾体积含量变化整体上表现为随土壤深度增加而增大,粒径>16mm石砾在0-50cm土壤中分布不规律,而园地土壤中石砾分布不规律。通过回归分析得出,土壤大孔隙率与4种土地利用类型中石砾体积含量、土壤容重、Al和Na元素含量呈负相关关系,与4种土地利用类型中根径d≤5mm的根部生物量密度、土体粉粒含量、土体饱和导水率、土体总孔隙度、土体有机质含量、Ga和Fe元素含量呈现正相关,与4种土地利用类型中根径>5mm的根部生物量密度、K和Mg元素含量以及全氮剂量无关联性。与农地与林地水稳性团聚体占比显著相关(P<0.05),与荒地和园地的水稳性团聚体占比无关。(4)利用主成分分析法对不同环境因子与土壤大孔隙特征关系进行研究,发现对土壤大孔隙形成有3个主要因素,分别反映土壤孔隙结构、植物根系,石砾含量以及土壤类型,其对土壤大孔隙形成的方差贡献率分别为40.736%、26.195%和19.233%,方差累积贡献率达到86.166%,其中土体内孔隙结构对土壤大孔隙形成的作用最强。
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