水力侵蚀下坡面微地貌变化对土壤有机碳再分配的影响

作     者：张若曦 

作者单位：内蒙古农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：秦富仓;李龙

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：水力侵蚀 坡面 微地貌 有机碳 空间分布 

摘      要：在土壤侵蚀过程中,坡面是最基本的单元,降雨作为侵蚀动力因子,对土壤坡面侵蚀起着关键性的作用,而碳是近年来的研究热点,研究由侵蚀引发的土壤有机碳再分配规律对深入理解土壤碳库动态变化过程具有重要意义。本文通过设置野外径流小区并结合三维激光扫描技术、地统计分析及Arc GIS空间分析,研究水力侵蚀下坡面微地貌的重塑过程及其对土壤有机碳再分配的影响,探讨其变化特征。本研究将对土壤侵蚀下陆地生态系统土壤碳平衡的研究提供科学参考,通过合理分析水土流失的侵蚀机理从而科学建设水土保持措施。主要结论如下:1.研究区两个雨季共观测到产流产沙的有效降雨13场,小雨中雨大雨分别为1、9、3场,中雨及大雨贡献最大。两个雨季过后坡面侵蚀深度为3-5cm,小区上部为非侵蚀区,中部及底部为侵蚀区。水蚀后各地形因子及细沟形态参数均增大,但雨后及冲刷200L/h后细沟宽深比均减小。自然降雨及放水冲刷条件下地表起伏度及细沟密度均与产沙量相关性较强,且径流泥沙均存在一定正相关关系可以用多项式拟合。2.水蚀后土壤有机碳整体均减小,自然降雨0-2cm土层含量减小,2-4cm增加,且均表现为空间正相关,中等程度变异,与高斯模型及球状模型拟合较好,空间分布上斑块面积增大总体为小区上部侵蚀区底部沉积区,冲刷后上部及中部为侵蚀区,底部在流量为200L/h时表现为侵蚀,60及100L/h时为沉积。3.水蚀后各土壤粒度组分及团聚体均为空间正相关及中等程度变异,黏粒均减小,砂粒均增加,雨后2、0.5-1mm团聚体及冲刷后2、1-2、0.5-1mm团聚体含量增大,雨后0-1-0.25mm及冲刷后0.25-0.5、0.1-0.25mm团聚体含量减小,而雨后1-2及0.25-0.5mm团聚体在0-1cm土层含量减小,1-4cm土层增大。雨后黏粒0-1cm沉积,1-4cm侵蚀;粉粒及2、1-2mm团聚体0-2cm土层侵蚀,2-4cm沉积;砂粒0-1cm侵蚀,1-4cm沉积;0.5-1mm团聚体各土层均沉积;0.25-0.5mm团聚体0-2cm土层沉积,2-4cm沉积;0.1-25mm团聚体各土层均侵蚀。冲刷后黏粒及粉粒小区底部均侵蚀,砂粒沉积;2、1-2、0.5-1mm团聚体上中部各流量均沉积,0.25-0.5mm底部侵蚀而0.1-0.25mm中部侵蚀。侵蚀后0-1cm土层各侵蚀区有机碳含量均减小,1-2cm土层0-1cm侵蚀区含量增加,其他侵蚀区均减小,而2-4cm土层各侵蚀区均增加。各土层2-3cm侵蚀区有机碳含量变化最多。水蚀影响后,地表起伏度及地表切割深度对有机碳影响最显著,其中地表起伏度为极显著(P0.01)。各土层及冲刷流量下黏粒及微团聚体与有机碳相关性最强。