干旱荒漠区土地利用方式快速转变对土壤入渗性能的影响
发布时间：2021-03-20 23:00
研究不同土地利用类型下土壤入渗及其影响因素,有助于城市土地利用管理及径流调节。以快速城市化的兰州新区6种土地利用类型为例,利用圆盘入渗仪,对土壤水分入渗过程进行了实地测量,并利用主成分分析对影响因素进行研究。结果表明:城市化过程中土地利用变化使土壤砂粒和容重增加,总孔隙度和饱和含水量降低;待建地和人工林地的土壤入渗参数值均低于其他土地利用类型。土壤入渗率与有机质含量、总孔隙度、饱和含水量、粉粒含量正相关,与容重和砂粒、黏粒含量负相关。城市化过程中土地利用类型向待建地的转变改变了土壤理化性质及土壤水分入渗能力。
【文章来源】：中国沙漠. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
研究区地理位置
随着入渗时间增加，土壤入渗均在30 min后趋于稳定（图2），与刘贤赵等[9]研究结果一致。均质土壤入渗速率最终会达到一个稳定值，此时入渗速率除受积水面和水压大小、重力控制外，主要受土壤毛细管特性影响[33]。自然草地和农田达到稳定入渗的时间最短，农田土壤稳定入渗率最大，其他依次为人工生态林>撂荒地>自然草地>待建地>人工生态经济混交林（图3）。根据Kohnke[41]对土壤稳定入渗率的分类，待建地、人工生态经济混交林、自然草地、撂荒地属于慢到中等入渗速率，农田和人工生态林为中等入渗速率。表2中相关性分析结果表明，土壤稳定入渗率与土壤有机质、容重、饱和含水量和总孔隙度相关性显著。土壤平均入渗率和累积入渗量均是农田最高，人工生态林、自然草地、撂荒地累积入渗量与农田无显著差异，而人工生态林平均入渗率显著低于农田，主要是由于凋落物、林下植被及土壤生物结皮的存在减少了土壤初始入渗量。人工生态经济混交林和待建地平均入渗率和累积入渗量无显著差异，但人工生态经济混交林有机质与土壤初始含水量均显著高于待建地。相关性分析结果（表2）表明土壤平均入渗率和累积入渗量均与有机质含量、饱和含水量呈显著正相关，除此之外，累积入渗量还与总孔隙度呈显著正相关，而与容重呈显著负相关。因此，城镇化过程中待建地及建设用地增加使土壤容重升高、总孔隙度降低，降低了土壤水分入渗能力。
由图4可以看出，不同土地利用类型的土壤入渗与有机质含量、总孔隙度、饱和含水量和粉粒含量正相关，与容重和砂粒、黏粒含量负相关。有机质能够有效改善土壤结构，对土壤孔隙的大小及分布产生影响[43]。随着有机质增加，形成的土壤团粒结构稳定，一方面使土壤非毛管孔隙增多，有利于水分入渗；另一方面在土壤入渗过程中不易分散而堵塞孔隙[8]。容重和土壤饱和含水量在一定程度上反映了土壤孔隙状况和土壤持水能力的强弱。容重越大，土壤越紧实，土壤孔隙越少。农田犁耕措施等使土壤容重降低，土壤总孔隙增多，从而增加了土壤累积入渗量。然而，许多研究表明，土壤入渗与黏粒呈负相关，但与砂粒含量呈正相关。而本研究结果得出土壤入渗与砂粒和黏粒含量均呈负相关，与粉粒含量呈正相关。这主要是由于在人类活动干预下，砂粒含量较高的土地利用类型（待建地和人工生态经济混交林，分别为41.79%和18.57%）容重由于机械碾压和人为踩踏也较高，分别达到1.56、1.33 g·cm-3，颗粒组成和土壤容重主要通过影响土壤毛管孔隙、非毛管孔隙和总孔隙度的大小和分布而对土壤入渗产生影响[43-44]。3 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]武汉市典型绿地植被类型对表层土壤入渗和持水性能的影响[J]. 杨倩,刘目兴,王苗苗,张海林,朱强,易军. 长江流域资源与环境. 2019(06)
[2]农田土壤入渗不确定性组成分析[J]. 范欣瑞,王仰仁,孙小平. 节水灌溉. 2019(03)
[3]土壤渗透性的区域变化规律及因子分析[J]. 丁海晶,姜姜,张金池. 水土保持学报. 2019(01)
[4]基于灰色关联法土壤水分垂直入渗影响因素研究[J]. 黄德良,费良军,曾健,陈琳. 中国农学通报. 2018(32)
[5]太行山低山丘陵区坡位对土壤渗透性能影响研究[J]. 张志华,桑玉强,孔玉华,冯雪瑾,贾长荣,石岳峰. 灌溉排水学报. 2018(09)
[6]荒漠草原不同土壤类型水分入渗特征[J]. 陈娟,陈林,宋乃平,李月飞,苏莹,杨东东. 水土保持学报. 2018(04)
[7]Effects of Urbanization,Soil Property and Vegetation Configuration on Soil Infiltration of Urban Forest in Changchun,Northeast China[J]. WANG Peijiang,ZHENG Haifeng,REN Zhibin,ZHANG Dan,ZHAI Chang,MAO Zhixia,TANG Ze,HE Xingyuan. Chinese Geographical Science. 2018(03)
[8]Effect of Pisha sandstone on water infiltration of different soils on the Chinese Loess Plateau[J]. MA Wenmei,ZHANG Xingchang. Journal of Arid Land. 2016(03)
[9]Identifying the influence of urbanization on soil organic matter content and p H from soil magnetic characteristics[J]. YANG Han,XIONG Heigang,CHEN Xuegang,WANG Yaqi,ZHANG Fang. Journal of Arid Land. 2015(06)
[10]不同土地利用方式下土壤水力性质对比研究[J]. 佘冬立,刘营营,俞双恩,高雪梅,郑加兴. 农业机械学报. 2014(09)
硕士论文
[1]城市土壤质地多尺度空间变异特征及对其水分性质影响研究[D]. 崔钦彬.上海师范大学 2018
[2]兰州新区建设用地变化的遥感监测研究[D]. 牛利斌.兰州交通大学 2015
[3]甘肃省秦王川灌区土壤盐分特征变化分析[D]. 丁晓妹.兰州大学 2011
本文编号：3091826
【文章来源】：中国沙漠. 2020,40(04)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
研究区地理位置
随着入渗时间增加，土壤入渗均在30 min后趋于稳定（图2），与刘贤赵等[9]研究结果一致。均质土壤入渗速率最终会达到一个稳定值，此时入渗速率除受积水面和水压大小、重力控制外，主要受土壤毛细管特性影响[33]。自然草地和农田达到稳定入渗的时间最短，农田土壤稳定入渗率最大，其他依次为人工生态林>撂荒地>自然草地>待建地>人工生态经济混交林（图3）。根据Kohnke[41]对土壤稳定入渗率的分类，待建地、人工生态经济混交林、自然草地、撂荒地属于慢到中等入渗速率，农田和人工生态林为中等入渗速率。表2中相关性分析结果表明，土壤稳定入渗率与土壤有机质、容重、饱和含水量和总孔隙度相关性显著。土壤平均入渗率和累积入渗量均是农田最高，人工生态林、自然草地、撂荒地累积入渗量与农田无显著差异，而人工生态林平均入渗率显著低于农田，主要是由于凋落物、林下植被及土壤生物结皮的存在减少了土壤初始入渗量。人工生态经济混交林和待建地平均入渗率和累积入渗量无显著差异，但人工生态经济混交林有机质与土壤初始含水量均显著高于待建地。相关性分析结果（表2）表明土壤平均入渗率和累积入渗量均与有机质含量、饱和含水量呈显著正相关，除此之外，累积入渗量还与总孔隙度呈显著正相关，而与容重呈显著负相关。因此，城镇化过程中待建地及建设用地增加使土壤容重升高、总孔隙度降低，降低了土壤水分入渗能力。
由图4可以看出，不同土地利用类型的土壤入渗与有机质含量、总孔隙度、饱和含水量和粉粒含量正相关，与容重和砂粒、黏粒含量负相关。有机质能够有效改善土壤结构，对土壤孔隙的大小及分布产生影响[43]。随着有机质增加，形成的土壤团粒结构稳定，一方面使土壤非毛管孔隙增多，有利于水分入渗；另一方面在土壤入渗过程中不易分散而堵塞孔隙[8]。容重和土壤饱和含水量在一定程度上反映了土壤孔隙状况和土壤持水能力的强弱。容重越大，土壤越紧实，土壤孔隙越少。农田犁耕措施等使土壤容重降低，土壤总孔隙增多，从而增加了土壤累积入渗量。然而，许多研究表明，土壤入渗与黏粒呈负相关，但与砂粒含量呈正相关。而本研究结果得出土壤入渗与砂粒和黏粒含量均呈负相关，与粉粒含量呈正相关。这主要是由于在人类活动干预下，砂粒含量较高的土地利用类型（待建地和人工生态经济混交林，分别为41.79%和18.57%）容重由于机械碾压和人为踩踏也较高，分别达到1.56、1.33 g·cm-3，颗粒组成和土壤容重主要通过影响土壤毛管孔隙、非毛管孔隙和总孔隙度的大小和分布而对土壤入渗产生影响[43-44]。3 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]武汉市典型绿地植被类型对表层土壤入渗和持水性能的影响[J]. 杨倩,刘目兴,王苗苗,张海林,朱强,易军. 长江流域资源与环境. 2019(06)
[2]农田土壤入渗不确定性组成分析[J]. 范欣瑞,王仰仁,孙小平. 节水灌溉. 2019(03)
[3]土壤渗透性的区域变化规律及因子分析[J]. 丁海晶,姜姜,张金池. 水土保持学报. 2019(01)
[4]基于灰色关联法土壤水分垂直入渗影响因素研究[J]. 黄德良,费良军,曾健,陈琳. 中国农学通报. 2018(32)
[5]太行山低山丘陵区坡位对土壤渗透性能影响研究[J]. 张志华,桑玉强,孔玉华,冯雪瑾,贾长荣,石岳峰. 灌溉排水学报. 2018(09)
[6]荒漠草原不同土壤类型水分入渗特征[J]. 陈娟,陈林,宋乃平,李月飞,苏莹,杨东东. 水土保持学报. 2018(04)
[7]Effects of Urbanization,Soil Property and Vegetation Configuration on Soil Infiltration of Urban Forest in Changchun,Northeast China[J]. WANG Peijiang,ZHENG Haifeng,REN Zhibin,ZHANG Dan,ZHAI Chang,MAO Zhixia,TANG Ze,HE Xingyuan. Chinese Geographical Science. 2018(03)
[8]Effect of Pisha sandstone on water infiltration of different soils on the Chinese Loess Plateau[J]. MA Wenmei,ZHANG Xingchang. Journal of Arid Land. 2016(03)
[9]Identifying the influence of urbanization on soil organic matter content and p H from soil magnetic characteristics[J]. YANG Han,XIONG Heigang,CHEN Xuegang,WANG Yaqi,ZHANG Fang. Journal of Arid Land. 2015(06)
[10]不同土地利用方式下土壤水力性质对比研究[J]. 佘冬立,刘营营,俞双恩,高雪梅,郑加兴. 农业机械学报. 2014(09)
硕士论文
[1]城市土壤质地多尺度空间变异特征及对其水分性质影响研究[D]. 崔钦彬.上海师范大学 2018
[2]兰州新区建设用地变化的遥感监测研究[D]. 牛利斌.兰州交通大学 2015
[3]甘肃省秦王川灌区土壤盐分特征变化分析[D]. 丁晓妹.兰州大学 2011
本文编号：3091826
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