棕壤斥水性時空變異特征及其對氮素淋失過程的影響.pdf

1、土壤斥水性一方面加劇土壤侵蝕和水土流失,另一方面加劇地下水體污染風(fēng)險,引發(fā)一系列環(huán)境問題,同時還會導(dǎo)致作物減產(chǎn),影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。受土壤理化性質(zhì)影響,土壤斥水性具有較強的時空變異性,這一特性深刻影響著其對土壤侵蝕的影響。以沂蒙山區(qū)的棕壤為例,比較自然降雨前后兩種典型土地利用桃園和玉米地土壤斥水性的變化特征,分析其空間自相關(guān)性及其與理化性質(zhì)之間的空間關(guān)系,獲得土壤斥水性時空變異的影響因素及其對氮素淋失過程的響應(yīng)特征,針對性地提出土壤斥水性改良

2、的措施。
　　1土壤斥水性的時空變化特征
　　沂蒙山區(qū)棕壤條件下的典型農(nóng)用地在雨季存在斥水性,且具有明顯的時空分布特征:玉米地降雨前后都表現(xiàn)出較高的斥水持續(xù)時間,但桃園斥水持續(xù)時間變幅更大。實際斥水性對含水量響應(yīng)不明顯,烘干條件下的土壤斥水性隨含水量降低呈現(xiàn)先增大后減小再趨于穩(wěn)定的趨勢,潛在斥水性與土壤含水量的相關(guān)關(guān)系符合指數(shù)模型。兩地塊的土壤斥水性及土壤屬性均表現(xiàn)出較強的空間變異性。三坡位的實際土壤斥水性趨勢基本一致,峰值

3、都表現(xiàn)出上坡<中坡<下坡的規(guī)律。
　　2土壤斥水性的空間自相關(guān)性及其影響因素
　　在持續(xù)干旱條件下棕壤斥水程度強烈,降雨之后斥水性顯著降低。降雨前后棕壤斥水性均表現(xiàn)為中等的變異強度和較強的空間自相關(guān)性,且呈指數(shù)模型分布,各向異性顯著。受結(jié)構(gòu)變異和隨機變異共同作用,斥水性空間格局沿耕作方向呈條帶狀分布趨勢,在垂直于耕作方向上變異最為強烈。含水量及黏粒含量具有強的空間自相關(guān)性,空間格局與斥水性相似;而粉粒、砂粒含量受隨機性因素影

4、響較大,空間自相關(guān)性較弱,分布格局與斥水性相反;有機質(zhì)含量無空間自相關(guān),為隨機分布。
　　3不同土地利用土壤斥水性的空間變異性及其影響因素對比
　　沂蒙山區(qū)的棕壤總體表現(xiàn)為強烈斥水性。不同土地利用棕壤斥水性的空間分布、降雨前后的變化特征及其對理化性質(zhì)的空間響應(yīng)存在一定的差異:玉米地棕壤斥水性明顯強于桃園,降雨之后桃園斥水性顯著降低而玉米地仍強烈斥水。桃園棕壤斥水性空間分布表現(xiàn)出一定的空間集聚性,玉米地棕壤斥水性則為隨機分布格

5、局。桃園棕壤斥水性與含水量相關(guān)性為負,玉米地棕壤斥水性與含水量相關(guān)性為正。降雨前后桃園棕壤斥水性均與粉粒含量呈空間正相關(guān),與砂粒、黏粒含量呈空間負相關(guān),相關(guān)度及顯著水平均為粉粒>砂粒>黏粒;玉米地斥水性對土壤質(zhì)地的空間響應(yīng)受含水量影響,雨前與砂粒含量呈顯著正相關(guān),與粉粒、黏粒含量呈顯著負相關(guān),相關(guān)性強度黏粒>砂粒>粉粒,降雨之后相關(guān)性相反,相關(guān)度僅粉粒含量達顯著。
　　4土壤斥水性對氮素淋失過程的影響
　　烘干條件下桃園棕壤

6、斥水性隨含水量降低呈雙峰趨勢。土壤氮素淋失量與斥水強度成正相關(guān),硝氮是主要的氮素淋失形態(tài)。無斥水條件下,滲漏液體積、氮素淋失濃度變化均較為平穩(wěn);輕微和強烈斥水時則呈明顯的單峰趨勢。無斥水和強斥水條件下硝氮、總氮淋失濃度均在20 min出現(xiàn)峰值而后穩(wěn)定,輕微斥水時峰值出現(xiàn)時間存在不同程度的滯后。無斥水條件下的氨氮淋失濃度隨降雨歷時平穩(wěn)下降,并在50 min處出現(xiàn)小峰值,強斥水和輕微斥水時則均在不同降雨時刻(20、30或40 min)出現(xiàn)峰