人为开垦加速侵蚀下土壤质量演变及其机理研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 史衍玺 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 1998 |
| 授予单位 | 中国科学院、水利部水土保持研究所 |
| 授予地点 | 陕西 |
| 导师 | 唐克玉 |
| 学位专业 | 土壤学 |
| 中文摘要 | 土壤质量是现代土壤学研究的前沿领域。人为开垦加速侵蚀导致土壤质量退化，是制约黄土高原地区农业持续发展的主要问题。有关侵蚀土壤质量演变问题在国内外尚未见专门报导。本文以黄土高原子午岭地区林地开垦加速侵蚀下土壤质量演变为研究内容，以土壤学、侵蚀环境学的理论为基础，运用野外定位观测、人工模拟降雨、室内分析相结合的研究方法，从建立评价侵蚀土壤指标入手，系统地研究了人为加速侵蚀下土壤质量时空演变的规律，建立了侵蚀逆境下土壤质量演变的数学模型；揭示了人为加速侵蚀过程与土壤质量演变机理；在侵蚀土壤质量研究领域做出了创新性的工作，为黄土高原地区侵蚀土壤整治及侵蚀环境调控提供了重要科学依据。其主要新进展如下： 1. 提出了评价侵蚀土壤质量的依据及指标体系 研究提出侵蚀逆境下土壤质量由抵抗侵蚀、保证与促进生产力、人体健康及生态系统四项功能因子组成。土壤功能取决于不同的土壤性质，通过土壤质量指标来体现。依据侵蚀土壤的功能，确定了不同层次三级土壤属性的评价侵蚀土壤质量的指标体系及相应的关键指标。 2. 提出用土壤质量指数作为表征土壤质量的综合指标及量化方法 提出以土壤质量的历史水平、期望水平、某种利用下的最优水平的指标值，作为确定土壤最佳经验值的方法。确定运用数值化综合评价理论，通过正规化(Xi－Xmin)/Xmax－Xmin、相对系数(Xi/Xmax)两种方法对单项指标进行转换，计算出的土壤质量指数可灵敏地反应侵蚀土壤质量演变的差异。通过黄土高原地区代表性土样的验证，该方法具有客观性强、直观、量化的特点，可作为定量评价侵蚀土壤质量的有效手段。 3. 揭示了人为加速侵蚀下坡面土壤质量演变的空间特征 人为加速侵蚀下，土壤质量在剖面上的变化以A层被冲蚀，下部土层出露地表为特征。开垦20年后，农地表层土壤的质量指数下降36.1，与林地B层土壤的质量指数(32.9)相当；即经130年植被自然恢复形成的土壤质量，仅20年完全逆转。梁坡林地开垦后，坡面土壤质量下降的速率随不同部位侵蚀方式与侵蚀强度而异，以下部(浅沟侵蚀带)>中部(细沟侵蚀带)>上部(片蚀带)。在浅沟侵蚀带范围内，土壤质量指标的变异受细沟和浅沟侵蚀的双重影响。 4. 系统研究揭示了人为开垦加速侵蚀下土壤质量演变的过程与特征以林地开垦加速30侵蚀年为时间尺度，土壤抗侵蚀质量、生产力质量的主要指标及质量指数均随开垦侵蚀年限递增呈指数衰减。综合研究得出有机质、碱解氮、速效磷、有效锌、有效硒、水稳性团粒，作为评价侵蚀土壤质量变化的主要指标，其质量指数(y)与开垦侵蚀年限(t)之间的数字模型为y=90.96e-0.0343t.随开垦侵蚀年限递增，土壤质量下降的绝对速率减小，而相对速率增大。以林地为对照的抗冲性试验，开垦侵蚀5年、25年农地，冲刷量分别增加19.6和63.5倍。土壤溅蚀量随开垦侵蚀年限呈指数增加，建立了土壤溅蚀量的多元预测模型。 林地开垦人为加速侵蚀下，土壤生产力质量的演变以土壤养分流失而导致贫瘠化为特征。开垦20年的侵蚀农地，土壤中有机质、全氮、碱解氮、速效磷、阳离子代换量，分别下降79.9%，68.2%，75.3%，41.5%，58.8%，与侵蚀严重的黄绵土相当。有机质、全氮、碱解氮、有机磷为高度敏感指标；土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶是表征侵蚀土壤质量演变的主要酶学指标。 林地开垦20年，侵蚀土壤中有效Zn、B分别下降58.8%，69.3%，土壤有效硒下降43.5%，这些元素不仅影响作物生长而且影响人体健康的环境质量。表土中微生物数量下降80%左右，以真菌>细菌>放线菌。 5. 研究并探讨了土壤侵蚀过程与土壤质量演变的机理 人为加速侵蚀下，坡面养分流失量在年际季节间分异明显，与侵蚀强度呈极显著的线性关系，与降雨特征的组合指标PI10、PI30呈幂函数关系。林地开垦初期，降雨过程中泥沙对土壤养分的富集比在1.20—1.24。液体径流输移的水溶性氮占泥沙中碱解氮的30%，是速效养分流失的主要途径。 林地A、A/B、B、C层土壤的抗侵蚀质量指数分别为94.7、68.6、53.8、46.9。在降雨、地形因子一致的条件下，开垦后单次模拟降雨下的侵蚀量比值为1：1.36：1.53：1.62。随土壤质量退化，入渗性能减弱，侵蚀方式以细沟侵蚀为主，土壤对降雨强度的敏感性增强，侵蚀量增大，土壤养分的相对流失量增加。恢复重建植被，提高土壤抗侵蚀性能，是保持土壤质量的关键。 |
| 公开日期 | 2011-06-28 ; 2011-07-14 |
| 源URL | [http://ir.iswc.ac.cn/handle/361005/3981]  |
| 专题 | 水土保持研究所_水保所知识产出(1956-2013) |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 史衍玺. 人为开垦加速侵蚀下土壤质量演变及其机理研究[D]. 陕西. 中国科学院、水利部水土保持研究所. 1998. |
入库方式： OAI收割
来源：水土保持研究所
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