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黄土丘陵区典型农耕地土壤分离过程季节变化研究

文献类型:学位论文

Author郁耀闯
Issued Date2014-05
Subtype博士
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Degree Grantor北京
Supervisor张光辉
Keyword黄土丘陵区 土壤分离 细沟可蚀性 临界剪切力 作物根系 季节变化
English Abstract

土壤分离是土壤侵蚀过程的起始阶段,为泥沙输移和沉积过程提供了物质准
备。它受控于坡面流水动力条件、土壤属性和植被根系的生长。在植被生长季内,
植被根系的生长会引起土壤理化性状的改变,土壤理化性状的季节变化可能影响
土壤分离过程,零星研究仅在欧洲有所报道。但以往的研究多集中于缓坡,陡坡
条件下土壤分离过程的影响机制尚不清楚。在黄土高原地区,农耕地是侵蚀泥沙
的主要来源。在黄土高原作物生长季,作物根系的生长会引起土壤理化性状的改
变,进而引起土壤分离过程发生变化,目前关于它们之间的定量关系尚不清楚,
需要开展定量研究。本研究采用变坡试验水槽系统,研究了黄土丘陵区典型农耕
地玉米、谷子、大豆和土豆土壤分离过程的季节变化及影响因素,重点探讨了土
壤属性和作物根系生长对土壤分离能力、细沟可蚀性和临界剪切力的影响。并建
立了基于土壤属性、根系密度和水动力学参数的土壤分离能力和细沟可蚀性模拟
方程,为阐明黄土高原地区土壤分离过程的水动力学机理、评价作物根系水土保
持效应、合理配置水土保持措施提供理论依据和数据支撑。主要结论如下:
(1)探讨了坡面水动力学参数、土壤属性和作物根系对土壤分离能力季节
变化的影响及其机制。随水流剪切力增大,土壤分离能力呈线性函数形式增大。
随土壤粘结力、水稳性团聚体和作物根系密度增大,土壤分离能力呈指数形式下
降。
农事活动、土壤硬化过程和作物根系密度的季节变化导致了农耕地土壤分离
能力的季节变化。黄土丘陵区农耕地的土壤分离能力在整个实验期呈现显著的先
升高再降低的季节变化趋势(p < 0.05)。土豆地的平均土壤分离能力最大(1.57±1.4
kg m -2 s -1 ),其次是玉米地(1.37±1.34kg m -2 s -1 )、大豆地(1.21±1.3kg m -2 s -1 )和谷子
地(1.15±1.31 kg m -2 s -1 )。
(2)分析了农耕地细沟可蚀性季节变化及其影响因素。随土壤粘结力、容重和作物根系密度的增大,细沟可蚀性呈指数形式降低。在黄土丘陵区作物生长
季,细沟可蚀性大致呈显著的先增加再降低的季节变化趋势( p < 0.05)。土豆地
细沟可蚀性均值最大(0.17±0.14s m -1 ),其次是玉米地和大豆地(0.15±0.13 s m -1 ,
0.13±0.13 s m -1 ),谷子地最小(0.12±0.13 s m -1 )。
(3)分析了农耕地土壤临界剪切力的季节变化及其影响因素。在黄土丘陵
区作物生长季,土壤临界剪切力大致呈增加的季节变化趋势。四种作物地土壤临
界剪切力季节变化在 05 . 0   水平上没有统计学显著性差异( p =0.087,0.158,
0.608,0.897)。随土壤粘结力、土壤容重、水稳性团聚体和作物根系密度等参数
的季节变化,土壤临界剪切力未表现出明显的季节变化趋势。土壤临界剪切力的
季节变化规律及其影响机制有待于进一步研究。
(4)在黄土丘陵区作物生长季,利用水流剪切力、土壤粘结力和作物根系
密度分别建立了土壤分离能力和细沟可蚀性季节变化模拟方程(  NSE 0.89,
NSE ≥  0.82);利用土壤粘结力和根系密度建立了土壤临界剪切力的季节变化模拟
方程(0.51≤ NSE ≤ 0.84)。
关键词:黄土丘陵区;土壤分离;细沟可蚀性;临界剪切力;作物根系;
季节变化

Language中文
源URL[http://ir.iswc.ac.cn/handle/361005/9016]  
Collection水土保持研究所_水保所知识产出(1956-2013)
Recommended Citation
GB/T 7714
郁耀闯. 黄土丘陵区典型农耕地土壤分离过程季节变化研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2014.

入库方式: OAI收割

来源:水土保持研究所

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