喀斯特山地不同混农林模式的土壤入渗特征及模拟
发布时间：2021-07-14 00:03
【目的】明确喀斯特山地混农林模式的土壤入渗特征及混农林业对土壤入渗的影响。【方法】通过田间试验,以单作经济林模式为对照,对林药、林粮、林草模式的入渗特征及其影响因子进行分析,并用4种常用的入渗模型对其过程进行拟合。【结果】①3种混农林模式的初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率及入渗总量总体优于对照,并随土层的增加而降低;依据入渗过程曲线,将入渗过程按入渗历时（t）分为3个阶段:迅速降低阶段（t≤10 min）、缓慢降低阶段（10 min<t≤40 min）和趋于稳定阶段（t>40 mim）。②从各模式综合得分来看,林药模式（0.405）得分最高,入渗能力最好,其次是林草模式（0.357）,林粮模式（0.209）尽管优于对照（0.175）,但与对照差异较小,表明林药模式与林草模式的保水固土效应比林粮模式更佳。③土壤入渗性能与理化性质的相关性分析显示:土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度分别与入渗性能呈极显著负相关（P<0.01）、极显著正相关（P<0.01）、显著正相关（P<0.05）,是影响土壤入渗性能的主导因子。④从R2的均值来看,Philip模型（0.783...
【文章来源】：福建农业学报. 2020,35(02)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
山地混农林地土壤入渗特征
为了进行不同混农林模式土壤水分入渗性能的综合评价，本文选取初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率及入渗总量4个指标（表2）进行主成分分析[]13。结果发现，第1个主成分的方差累计贡献率高达99.245%，信息损失量极小，几乎解释了整个总方差。从第1个主成分的负荷量来看，所有变量的正荷载差异均在0.008以内，但以平均入渗率最高（0.999），说明平均入渗率可较好表征土壤的渗透性能。土壤入渗性能的主成分方程为：0.25β1+0.25β2+0.252β3+0.251β4（βi为各指标的极差法标准化数据），根据方程计算不同模式不同土层土壤入渗性能得分，并进行排名。从表3可以看出，无论混农林地还是对照样地的土壤入渗性能均随着土层深度的增加而降低，各个土层在排名上存在细微差别，在0～15 cm和15～30 cm土层，3种混农林模式中林药模式的入渗性能最佳，在30～45 cm土层，3种混农林模式中林草模式的入渗性能最好，林药模式最差，这可能与太子参根部较短，对30～45 cm土层入渗的影响不显著有关。从各模式综合得分来看，林药模式3个土层的综合得分最高，土壤入渗能力最佳，林草模式次之，而林粮模式的综合得分尽管高于对照，但与对照差异较小，表明林药模式及林草模式的保水固土效应优于林粮模式。
不同模型对土壤入渗过程的拟合优度可用方程的决定系数R2来表达，即R2越大拟合越佳。从4种模型来看，不同的模型对于不同混农林模式入渗过程的模拟精度存在一定的差异，可以看出，Philip模型的拟合优度在0.723～0.823，平均值为0.783,Kostiakov模型的拟合优度在0.904～0.953，平均值为0.962,Horton模型的拟合优度在0.947～0.986，平均值为0.977，通用经验模型的拟合优度在0.952～0.989，平均值为0.976。从R2均值来看，模型拟合程度排序大致为Horton模型（0.977）>通用经验模型（0.976)>Kostiakov模型（0.942)>Philip模型（0.783),Horton模型及通用经验模型的模拟效果较好，适合于描述本研究不同混农林模式的土壤入渗特征。4种模型的拟合效果在各个土层不存在显著差异，因而入渗模拟值与实测值的拟合对比以表层（0–15 cm）为例，可以看出（图3），入渗初期的入渗速率变化较为剧烈，接着变化速度逐步放缓直至趋于稳定。Horton及通用经验模型在各模式入渗过程的初期、中期及后期模拟效果均十分优异，而Philip模型的拟合效果在后期与实测值差异较大，对各模式入渗过程的模拟效果较差。
【参考文献】：
期刊论文
[1]茶园间作灵芝对土壤细菌多样性和群落结构的影响[J]. 李艳春,林忠宁,陆烝,刘明香. 福建农业学报. 2019(06)
[2]蚯蚓粪对土壤团聚体组成和入渗过程水分运移的影响[J]. 吴军虎,邵凡凡,刘侠. 水土保持学报. 2019(03)
[3]容重对红壤条件下涌泉根灌水分入渗能力影响[J]. 刘风华,代智光,费良军. 水土保持学报. 2019(01)
[4]混农林业对石漠化地区土壤环境的影响及其应用[J]. 陈海,朱大运,陈浒,文雅琴. 世界林业研究. 2019(02)
[5]猕猴桃复合种植对土壤动物群落特征的影响[J]. 苟丽琼,景祝蓉,邓冬梅,朱万强,肖玖金,张健. 西北农业学报. 2018(10)
[6]冀北山地3种森林植被恢复类型对土壤质量的影响[J]. 任启文,毕君,李联地,王超,尤海舟. 生态环境学报. 2018(10)
[7]石漠化环境水土综合整治与山地混农林业前沿理论与对策[J]. 吴清林,梁虹,熊康宁,李瑞. 水土保持学报. 2018(02)
[8]西南喀斯特山地林下经济模式对土壤渗透性的影响[J]. 秦华军,何丙辉,赵旋池,杨明山,张野,邓雪梅. 中国生态农业学报. 2013(11)
[9]不同种植年限黄瓜温室土壤理化性质的变化规律[J]. 刘建霞,马理,李博文,刘文菊,杨志新,孙超. 水土保持学报. 2013(05)
[10]重庆璧山5种典型农林混作模式土壤理化性质及水分入渗特性[J]. 李天阳,何丙辉,田家乐,闫建梅,张怡,李振林,秦川,贺小容. 水土保持学报. 2013(04)
本文编号：3282989
【文章来源】：福建农业学报. 2020,35(02)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
山地混农林地土壤入渗特征
为了进行不同混农林模式土壤水分入渗性能的综合评价，本文选取初始入渗率、稳定入渗率、平均入渗率及入渗总量4个指标（表2）进行主成分分析[]13。结果发现，第1个主成分的方差累计贡献率高达99.245%，信息损失量极小，几乎解释了整个总方差。从第1个主成分的负荷量来看，所有变量的正荷载差异均在0.008以内，但以平均入渗率最高（0.999），说明平均入渗率可较好表征土壤的渗透性能。土壤入渗性能的主成分方程为：0.25β1+0.25β2+0.252β3+0.251β4（βi为各指标的极差法标准化数据），根据方程计算不同模式不同土层土壤入渗性能得分，并进行排名。从表3可以看出，无论混农林地还是对照样地的土壤入渗性能均随着土层深度的增加而降低，各个土层在排名上存在细微差别，在0～15 cm和15～30 cm土层，3种混农林模式中林药模式的入渗性能最佳，在30～45 cm土层，3种混农林模式中林草模式的入渗性能最好，林药模式最差，这可能与太子参根部较短，对30～45 cm土层入渗的影响不显著有关。从各模式综合得分来看，林药模式3个土层的综合得分最高，土壤入渗能力最佳，林草模式次之，而林粮模式的综合得分尽管高于对照，但与对照差异较小，表明林药模式及林草模式的保水固土效应优于林粮模式。
不同模型对土壤入渗过程的拟合优度可用方程的决定系数R2来表达，即R2越大拟合越佳。从4种模型来看，不同的模型对于不同混农林模式入渗过程的模拟精度存在一定的差异，可以看出，Philip模型的拟合优度在0.723～0.823，平均值为0.783,Kostiakov模型的拟合优度在0.904～0.953，平均值为0.962,Horton模型的拟合优度在0.947～0.986，平均值为0.977，通用经验模型的拟合优度在0.952～0.989，平均值为0.976。从R2均值来看，模型拟合程度排序大致为Horton模型（0.977）>通用经验模型（0.976)>Kostiakov模型（0.942)>Philip模型（0.783),Horton模型及通用经验模型的模拟效果较好，适合于描述本研究不同混农林模式的土壤入渗特征。4种模型的拟合效果在各个土层不存在显著差异，因而入渗模拟值与实测值的拟合对比以表层（0–15 cm）为例，可以看出（图3），入渗初期的入渗速率变化较为剧烈，接着变化速度逐步放缓直至趋于稳定。Horton及通用经验模型在各模式入渗过程的初期、中期及后期模拟效果均十分优异，而Philip模型的拟合效果在后期与实测值差异较大，对各模式入渗过程的模拟效果较差。
【参考文献】：
期刊论文
[1]茶园间作灵芝对土壤细菌多样性和群落结构的影响[J]. 李艳春,林忠宁,陆烝,刘明香. 福建农业学报. 2019(06)
[2]蚯蚓粪对土壤团聚体组成和入渗过程水分运移的影响[J]. 吴军虎,邵凡凡,刘侠. 水土保持学报. 2019(03)
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[4]混农林业对石漠化地区土壤环境的影响及其应用[J]. 陈海,朱大运,陈浒,文雅琴. 世界林业研究. 2019(02)
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[9]不同种植年限黄瓜温室土壤理化性质的变化规律[J]. 刘建霞,马理,李博文,刘文菊,杨志新,孙超. 水土保持学报. 2013(05)
[10]重庆璧山5种典型农林混作模式土壤理化性质及水分入渗特性[J]. 李天阳,何丙辉,田家乐,闫建梅,张怡,李振林,秦川,贺小容. 水土保持学报. 2013(04)
本文编号：3282989
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