人工模擬降雨條件下紫色土土壤可蝕性研究.pdf

1、土壤侵蝕是導(dǎo)致土地退化乃至徹底破壞的主要原因。土壤侵蝕引起土壤退化的速度可用土坡侵蝕量衡。土壤侵蝕量大小除與侵蝕介質(zhì)外營力有關(guān)外，主要取決于土壤的抗蝕、抗沖能力，即內(nèi)營力，國際上通常用土壤可蝕性(Soilerodibility)衡量，并用K值表示，土壤可蝕性反映了土壤對侵蝕的敏感程度，是一個綜合復(fù)雜的因子?？晌g性K值是定量分析預(yù)測土壤侵蝕的主要參數(shù)，對其研究是一項基礎(chǔ)性的工作。本文以重慶地區(qū)土壤肥力較高的沙溪廟組灰棕紫泥為研究對象，基于

2、人工模擬降雨試驗及土壤樣品的室內(nèi)理化性質(zhì)測定，著重探討了土壤可蝕性K值的測定方法、影響因素和動態(tài)變化規(guī)律，并建立了基于土壤理化性質(zhì)參數(shù)的可蝕性K值數(shù)學(xué)回歸模型。主要結(jié)論如下： (1)模擬降雨強度影響徑流中的泥沙濃度，泥沙濃度的變化趨勢與降雨強度的變化趨勢高度一致；累積產(chǎn)沙過程在降雨開始后21min時存在明顯的轉(zhuǎn)折點，轉(zhuǎn)折點后產(chǎn)沙率由0.021Kg/min突變?yōu)?.067Kg/min；變雨強模擬降雨雨滴的濺蝕作用使紫色土表面重復(fù)出

3、現(xiàn)結(jié)皮—破壞—結(jié)皮的過程，這一過程導(dǎo)致徑流的入滲速率不穩(wěn)定，并使且其數(shù)值上的變動方向與降雨強度的變動方向相異，從而導(dǎo)致模擬降雨試驗徑流過程在中后期維持在0.8mm左右。 (2)模擬降雨雨滴動能E和時段雨強的不同組合EI5、EI10、EI15、EI30與土壤侵蝕量之間均存在較佳的線性關(guān)系，其中E·I5與土壤侵蝕量間決定系數(shù)最大，達(dá)0.817，最終確定E·I5為模擬降雨試驗降雨侵蝕力組合指標(biāo)。 (3)應(yīng)用微型小區(qū)實測法和諾謨

4、方程法分別計算了紫色土土壤可蝕性K值，并根據(jù)模擬降雨試驗確定了土壤的抗沖性Kwi值。多次模擬降雨下，土壤抗沖性Kwi平均值為0.033Kg/m2·mm，次模擬降雨下土壤抗沖性指標(biāo)Kwi變化較大，其值間標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)0.1；多次模擬降雨過程綜合計算的紫色土土壤可蝕性K值為0.097(tons·arce·hr/100ft-tons.acre·in)；諾謨方程法計算的可蝕性平均K值為0.142(tons·arce·hr/100ft-tons.acr

5、e·in)；次模擬降雨下的土壤可蝕性K值標(biāo)準(zhǔn)差為0.062。土壤可蝕性K值較土壤抗沖性Kwi值更能反映土壤對侵蝕作用的響應(yīng)，且K值較Kwi更穩(wěn)定。 (4)沙溪廟組灰棕紫泥的土壤顆粒主要集中在0.002～0.2mm的范圍內(nèi)，其中粒徑為0.0001～0.002mm(粘粒)、0.002～0.05mm(粉粒)、0.05～0.1mm(極細(xì)砂粒)、0.1～0.25mm(細(xì)砂粒)四個級徑土粒的含量隨模擬降雨過程變化較大；0.0001～0.00

6、2mm粘粒百分含量與實測土壤可蝕性K值關(guān)系密切，其相關(guān)系數(shù)為0.923；3～2mm團聚體含量與土壤可蝕性K值具有較好的線性關(guān)系；各級水穩(wěn)性團聚體含量與可蝕性K值間均存在較好的線性關(guān)系，其中＞1mm水穩(wěn)性團聚體百分含量與可蝕性與K值關(guān)系最密切，其相關(guān)系數(shù)達(dá)0.861；土壤全量氮、磷、鉀和有機質(zhì)含量與次模擬降雨下的可蝕性K值線性關(guān)系不明顯，但次模擬降雨間土壤有機質(zhì)含量絕對變化量、全鉀絕對變化量與可蝕性K值絕對變化量間存在顯著的線性關(guān)系，其相

7、關(guān)系數(shù)分別為0.609和0.744。 (5)在考察了土壤理化性質(zhì)參數(shù)和可蝕性K值數(shù)據(jù)的分布后選擇粒徑為0.0001～0.002mm的土粒百分含量(X1)、＞1mm水穩(wěn)性團聚體含量(X2)、3～2mm團聚體百分含量(X3)、土壤有機質(zhì)百分含量(X4)四個指標(biāo)與可蝕性K值進(jìn)行線性回歸分析，建立的可蝕性K值與土壤理化性質(zhì)的數(shù)學(xué)回歸方程為：K=(13.2+0.541x1+0.3482x2+2.118x3-0.139x4)/100

8、 (6)模擬降雨下土壤可蝕性K值存在明顯季節(jié)性變化現(xiàn)象，但隨著降雨時間序列的延長可蝕性K值次間變化量有逐漸趨于平穩(wěn)的趨勢，說明采用長時間序列計算的K值具有相對的穩(wěn)定性，能夠定量表征土壤對侵蝕的敏感性；可蝕性K值隨次模擬降雨雨強的變化很大，特別是在小雨強下具有很大的差異；按雨強分段后所得的土壤可蝕性指標(biāo)在數(shù)據(jù)分布上具有較大的差異，其均值分布存在明顯的轉(zhuǎn)折點，該轉(zhuǎn)折點對應(yīng)雨強大致在62、70mm/h左右，用大于該轉(zhuǎn)折點降雨強度資料計算的可蝕