土壤团聚体水稳定性对水分运动过程影响的试验研究

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良好的土壤结构和高团聚体水稳定性对提高土壤肥力,增加农作物生产力,提高孔隙度和降低抗蚀性是非常重要的。土壤团聚体稳定性的改善为提高有限的土地资源利用率、了解土壤结构改善与土壤性质和土地利用间的关系提供科学依据。因此本文基于大量的室内土柱模拟实验,系统研究土壤团聚体水稳定性对水分入渗过程及其饱和导水率的影响,研究获得了以下主要结论:1.不同土地利用方式下,土壤的田间饱和导水率和有机质含量大小差异显著。湿筛>0.25mm粒级团聚体数量以及湿筛MWD大小排列均为麦田>蔬菜地>荒草地>果树地。而团聚体破坏率PAD大小排列正好与之相反。有机质含量均随干团聚体粒径的减小依次增大,随水稳性团聚体粒径的减少依次下降。各粒级水稳性团聚体的有机碳含量均小于各粒级干团聚体。干筛MWD值与5~2mm、2~1mm粒级团聚体C/N表现为显著的正相关关系;湿筛MWD值与5~2mm、2~1mm、0.5~0.25mm粒级团聚体C/N表现为显著的正相关关系;PAD值则仅与2~1mm、0.5~0.25mm粒级团聚体C/N表现为显著的负相关性。2.上供水方式测定时,土壤入渗速率随>0.25mm水稳性团聚体的含量增加而增加。下供水方式测定时则随着>0.25mm水稳性团聚体的含量增加而降低。不同>0.25mm水稳性团聚体含量条件下,土壤的稳定入渗速率以荒草地和果树地的土壤较高,蔬菜地和麦田的土壤较低。上供水时,稳定入渗速率和>0.25mm水稳性团聚体含量呈显著的正相关关系,而下供水时呈显著的负相关关系。同时,土壤的水稳性团聚体含量一定时,累积入渗量和湿润锋深度均与土地利用方式有关,与供水方式无关,遵循的变化规律为:荒草地>果树地>蔬菜地>麦田。荒草地的累积入渗量均最大,入渗历时均最短,麦田的累积入渗量均最小,入渗历时均最长。随着土壤水稳性团聚体含量的逐渐增加,上供水方式测定时,土壤累积入渗量和湿润锋深度随>0.25mm水稳性团聚体的含量增加而增加;下供水方式测定时则随着>0.25mm水稳性团聚体的含量增加而降低。运用幂函数方程来拟合分析入渗速率随时间的变化过程曲线,拟合效果很好。采用Kostiakov入渗模型及Philip入渗方程对累积入渗量的实测数据进行拟合,得出Kostiakov公式和Philip公式均可较好地描述水稳性团聚体混合土壤的累积入渗量随入渗历时变化的过程。同时运用幂函数对混合土壤湿润锋深度随时间变化的数据进行拟合,得出上供水上供水方式下幂函数的拟合效果要比下供水方式下的好,且上供水方式下参数B值均要大于下供水方式下的值。3.随着>0.25mm水稳性团聚体含量的增加,不同含量水稳性团聚体的混合土壤饱和导水率也相应增加。上供水时测定的Ks比下供水时测定值要大一个数量级,上供水Ks增加的趋势比下供水的更显著。荒草地的Ks值均比其他三种土地利用方式约高出一个数量级。运用线性方差和非线性方程拟合混合土壤水稳性团聚体的平均重量直径和饱和导水率的关系。上供水时,蔬菜地土壤水稳性团聚体的平均重量直径和饱和导水率线性关系方程拟合的最好,果树地土壤水稳性团聚体的平均重量直径和饱和导水率非线性关系方程拟合的最好;下供水时,荒草地土壤水稳性团聚体的平均重量直径和饱和导水率线性关系方程和非线性关系方程拟合的均最好。不同土地利用和供水方式下,平均重量直径和饱和导水率都呈正相关关系,且相关性都达到了极显著水平(P<0.01)。
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