学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

典型红壤团聚体力稳性及其与坡面侵蚀的关系

作　者: 杨伟
导　师: 蔡崇法
学　校: 华中农业大学
专　业: 资源环境信息工程
关键词: 团聚体抗张强度易碎性抗剪强度贯入阻力土壤侵蚀
分类号: S157.1
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

南方红壤丘陵区的水土流失问题是我国面临的重要环境问题之一。红壤富含粘粒和铁铝氧化物,土壤结构发育良好。团聚体是土壤结构的基本结构单元,可作为预测土壤抗侵蚀能力的良好指标。目前在土壤水蚀研究领域,团聚体稳定性多采用湿筛、震荡、模拟降雨等间接方法测定,难以定量化表达团聚体稳定性。团聚体力学指标是一种定量化表达团聚体稳定性的直接指标,能很好地指示土壤结构稳定性,已经被广泛应用于土壤耕作和风蚀研究领域。已有研究表明团聚体抗张强度与水稳性及土壤水蚀之间存在一定联系。本研究从湖北咸宁和江西进贤选取第四纪粘土和泥质页岩两种母质发育的不同利用红壤样品,从定位培肥试验选取同种红壤发育的不同有机质含量的土壤样品。原位测定土壤的抗剪强度和贯入阻力,室内分析团聚体水稳性和力稳性,比较团聚体水稳性和力稳性之间的关系。选取部分样品研究团聚体张力破碎和降雨破碎的特点,建立抗张强度与土壤侵蚀之间的联系。进而开展室内模拟坡面细沟间侵蚀试验,利用团聚体抗张强度预测红壤坡面细沟间速率。本研究的创新点和主要结论如下：1红壤团聚体稳定机制。对江西进贤和湖北咸宁两个地区泥质页岩和第四级粘土发育的不同利用红壤团聚体的研究结果表明,粘粒、CEC和铁铝氧化物是影响团聚体水稳性的主要因素,有机质和CEC是影响红壤团聚体抗张强度的重要因素。CEC与团聚体三种破碎机制均表现出显著相关关系,粘粒含量与团聚体消散破碎密切相关,晶型和非晶型铁铝氧化物与团聚体机械打击破碎和不均匀膨胀破碎有关。有机质和CEC与抗张强度均表现出显著相关关系。咸宁长期培肥试验的结果表明,有机质也是影响红壤团聚体水稳性和力稳性的重要因素。利用不同培肥措施改变团聚体有机质含量,研究有机质对红壤团聚体稳定性的影响。结果证实有机碳和热水溶性碳水化合物与团聚体降雨侵蚀过程的三种主要破碎方式均有密切关系,其关系紧密性依次为消散破碎>机械打击破碎>不均匀膨胀破碎。热水溶性碳水化合物与抗张强度有良好的正相关关系,而有机碳和抗张强度之间未发现明显关系。此外,有机碳和热水溶性碳水化合物还与团聚体容重与孔隙度、团聚体斥水性等性质密切相关,是指示培肥管理对表层土壤团聚体结构改变的良好指标。2团聚体抗张强度是表征红壤抗细沟间侵蚀能力的良好指标。抗张强度能从力或能量角度定量化表达团聚体稳定性,本研究以WEEP模型细沟间侵蚀方程为基础,结合室内模拟坡面降雨,在考虑径流和不考虑径流两种条件下分别建立了利用抗张强度预测红壤细沟间侵蚀速率的数学模型,其R2分别达到0.68和0.80。在该模型的基础上进一步引入团聚体斥水性指数对模型进行改进,提高了模型精度,改进后的模型在考虑和不考虑径流两种条件下R2分别达到0.74和0.86。3团聚体抗张强度与团聚体水稳性存在密切的关系。通过湿筛法研究发现,抗张强度与团聚体破碎后的>0.25mm水稳性团聚体含量呈极显著相关关系,与平均重量直径呈现显著相关关系。通过能区分团聚体不同破碎方式的LB法研究发现,抗张强度与团聚体消散破碎呈极显著相关关系,与机械破碎呈现显著相关关系,而与不均匀膨胀破碎之间没有明显的线性相关关系。4团聚体微结构是团聚体张力破碎和消散破碎的共同基础。通过观察降雨过程团聚体粒径分布的变化,消散是暴雨条件下红壤团聚体破碎的主导方式。根据脆性破裂理论和团聚体消散破碎机理,团聚体内部裂隙、孔隙等结构弱点的强度和分布决定了团聚体张力破碎和消散破碎过程。对于不同粒径团聚体,抗张强度与团聚体模拟降雨破碎后的标准平均重量直径之间存在显著的线性相关关系。对于不同土壤同粒径团聚体,抗张强度与团聚体模拟降雨破碎后的平均重量直径也存在显著的线性相关关系。5团聚体破碎和溅蚀分离具有粒径效应。团聚体粒径越大,侵蚀过程中抵御自身破碎的能力越弱,但是破碎后形成的颗粒越大,抵御径流和溅蚀搬运的能力越强。大团聚体溅蚀峰的出现有延迟效应,团聚体粒径越大延迟效应越明显,故而其溅蚀量越低。易碎性高的土壤不同粒径团聚体溅蚀分离速率差异较小,大团聚体的溅蚀延迟效应较小。溅蚀量主要受小团聚体稳定性的影响,易碎性高的土壤一般小团聚体较为稳定,因此溅蚀量较低,但是易碎性和溅蚀分离速率之间没有明显的线性函数关系。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-12
1 文献综述  12-31
  1.1 团聚体稳定性与土壤侵蚀  12-13
  1.2 团聚体稳定性测定办法  13-20
  1.3 团聚体力学性质与土壤侵蚀  20-30
  1.4 小结  30-31
2 研究意义、内容与技术路线  31-34
  2.1 研究意义  31-32
  2.2 研究内容  32-33
  2.3 技术路线  33-34
3 研究材料与方法  34-48
  3.1 研究区域  34-35
  3.2 研究方法  35-48
4 红壤团聚体力稳机制与水稳机制及其相互关系  48-56
5 不同培肥管理红壤有机质改变及对力稳定性的影响  56-73
  5.1 不同培肥管理土壤基本特性  56-59
    5.1.1 土壤容重与水分含量  56-57
    5.1.2 抗剪强度与贯入阻力  57-59
  5.2 不同培肥管理团聚体稳定特性  59-66
    5.2.1 团聚体有机碳  59
    5.2.2 团聚体抗张强度与贯入阻力  59-61
    5.2.3 团聚体水稳性  61-64
    5.2.4 团聚体容重与孔隙度  64-65
    5.2.5 团聚体斥水性  65-66
  5.3 团聚体力稳性与水稳性  66-67
  5.4 培肥管理对土壤结构的影响  67-68
  5.5 有机质对土壤机械强度的影响  68-69
  5.6 有机质对团聚体力稳性的影响  69-70
  5.7 有机质对团聚体水稳性的影响  70-71
  5.8 小结  71-73
6 不同粒径团聚体抗张强度与降雨侵蚀破碎  73-84
  6.1 抗张强度与易碎性  73-76
    6.1.1 团聚体抗张强度  73-74
    6.1.2 土壤易碎性  74-76
  6.2 模拟降雨过程团聚体破碎机理  76-79
  6.3 团聚体抗张强度与降雨侵蚀破碎  79-81
  6.4 土壤易碎性与溅蚀分离  81-83
  6.5 小结  83-84
7 不同土壤团聚体抗张强度与降雨侵蚀破碎  84-95
  7.1 团聚体降雨侵蚀破碎特点  84-86
  7.2 团聚体水稳性与降雨侵蚀破碎  86-88
  7.3 团聚体抗张强度与降雨侵蚀破碎  88-89
  7.4 团聚体贯入阻力与降雨侵蚀破碎  89-91
  7.5 团聚体稳定性与溅蚀分离  91-93
  7.6 团聚体稳定性与基本理化特性  93-94
  7.7 小结  94-95
8 团聚体抗张强度与坡面细沟间侵蚀预测  95-102
  8.1 团聚体稳定性  95-96
  8.2 坡面侵蚀特征  96-98
  8.3 模型建立与改进  98-101
  8.4 小结  101-102
9 结论与展望  102-104
  9.1 研究结论  102-103
  9.2 问题与展望  103-104
参考文献  104-117
攻读博士期间发表的论文  117-118
致谢  118

典型红壤团聚体力稳性及其与坡面侵蚀的关系

内容摘要

全文目录

相似论文