模擬降雨下土壤前期含水量對土壤可蝕性的影響-預覽頁
【正文】 fferent soil types in 14 experiment unit plots小區(qū)成土母質(zhì)土壤名稱基本情況9笫四紀紅色粘土紅色濕潤新成土土壤原來的A、B層已全部被侵蝕，僅存紅黃相間雜色的網(wǎng)紋層，地貌上形成狀如沙丘的“紅色沙漠”，已全為裸露地，無植被覆蓋。h1。所有小區(qū)均無任何植被覆蓋，各小區(qū)在每次自然降雨前都將土層表面耙平（18小區(qū)除外），以破壞前一次降雨形成的表面結(jié)殼，18號小區(qū)是當?shù)氐脑纪寥溃瑳]有進行擾動，保留土壤表面結(jié)殼，用于與耕作土壤作對比研究。1 研究方法 試驗區(qū)概況本研究應(yīng)用了江西鷹潭中國科學院紅壤生態(tài)實驗站內(nèi)設(shè)置的14個（9～22號）土壤可蝕性徑流試驗小區(qū)（9～22號），試驗地坡度約為5186。如Sangodoyin等[15]通過研究發(fā)現(xiàn)尼日利亞東南部兩種不同質(zhì)地的土壤在相同降雨強度下，濕態(tài)土壤的平均土壤流失量均高于干態(tài)土壤。Rorke B. Bryan [11]研究發(fā)現(xiàn)，在熱帶干旱半干旱地區(qū)雨季剛開始時往往土壤可蝕性很高，最高和最低值時徑流中的泥沙濃度可以產(chǎn)生7~9倍的差異。早期研究認為：土壤可蝕性是由土壤結(jié)構(gòu)等變化非常緩慢的土壤性質(zhì)決定的，因此，同一土壤可蝕性基本上是保持不變的[56]。結(jié)果表明，14種土壤類型在3種不同土壤前期含水量水平下土壤可蝕性K值都存在動態(tài)變化，但不同土壤類型其可蝕性K值隨土壤前期含水量變化的變動幅度不同，同一土壤可蝕性K值在土壤前期含水量變化范圍內(nèi)最高和最低值之間最高相差達到16倍；不同土壤類型可蝕性K值隨土壤前期含水量變化的變動趨勢也不同，其中絕大多數(shù)土壤可蝕性K值隨前期土壤含水量的升高而增大，根據(jù)土壤可蝕性K值的變動趨勢可以分為三類，首先，9種土壤的可蝕性K值隨前期土壤含水量的升高而增大；其次，4種土壤可蝕性K值隨前期土壤含水量升高先升高后降低，變化趨勢大致呈倒“U”型；第三，僅有1種土壤的可蝕性K值隨土壤前期含水量的升高而減小。利用人工模擬降雨試驗，以我國亞熱帶地區(qū)的14種典型土壤為研究對象，在各試驗小區(qū)上分別設(shè)定3種不同的土壤前期含水量水平，研究土壤前期含水量對不同土壤可蝕性的影響。土壤可蝕性是一個復雜的概念，它受許多因素的影響[24]。Bajracharya R. [10]研究發(fā)現(xiàn)美國俄亥俄州土壤可蝕性在冬天和春天解凍時較高，季節(jié)性的最高值與最低值之間相差4倍。在影響土壤侵蝕過程的土壤性質(zhì)中，土壤前期含水量一個重要因素，它不僅影響到降雨徑流侵蝕的速率[1314]，還影響到土壤抵抗雨滴侵蝕分離的能力。我國南方亞熱帶紅壤區(qū)是土壤侵蝕最嚴重的地區(qū)之一[17]，本研究以我國亞熱帶紅壤地區(qū)的14種典型土壤為研究對象，在野外土壤侵蝕觀測小區(qū)上設(shè)定3種不同的前期土壤含水量水平，分別代表自然土壤狀態(tài)下的干、稍濕和濕狀態(tài)，通過不同土壤前期含水量下的人工模擬降雨試驗研究不同土壤前期含水量對土壤可蝕性K值的影響。在小區(qū)下方安放集水桶，用以收集徑流和泥沙。降雨強度利用降雨噴頭個數(shù)多少來調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)范圍在20～100 mm各小區(qū)分別設(shè)定3種不同高低的土壤前期含水量，每一小區(qū)各場次人工模擬降雨按土壤前期含水量由低到高分別標記為第3場雨。12紅砂巖鋁質(zhì)濕潤淋溶土林木砍伐后，是以稀疏草本植物為主的荒地，土壤原來的A層和部分B層已被侵蝕，是紅砂巖地區(qū)有代表性的荒地土壤類型。16花崗片麻巖簡育濕潤富鐵土30年以前幾乎是荒山一片，后經(jīng)開墾而成，土壤土層深厚，厚度可達2 m以上。18第四紀紅色粘土粘淀濕潤富鐵土土壤為原地原狀土，詳情同11號小區(qū)。40年前該地也曾是原始林地，后經(jīng)砍伐摞荒而成。與19號小區(qū)土壤處在同一坡向上。22紫紅色砂頁巖紫色濕潤雛形土土壤為旱地土壤，土壤土層深厚，耕地上種植花生、油菜、紅薯等，種植年限至少已有70～80 a。各場次模擬降雨時間規(guī)定為1 h，1 h內(nèi)如果沒有徑流產(chǎn)生則繼續(xù)降雨并在徑流開始產(chǎn)生后半小時停止降雨。％，比干、％、%。由圖2可知，未破壞土壤表面結(jié)殼的第四紀紅色粘土發(fā)育的粘淀濕潤富鐵土（18小區(qū)）徑流系數(shù)在稍濕態(tài)下比其他兩次降雨的徑流系數(shù)都稍低，但總體上3次模擬降雨的徑流系數(shù)都很高，把除18小區(qū)之外的13個小區(qū)徑流系數(shù)做統(tǒng)計（表3）。在干態(tài)下，徑流系數(shù)最高的為未破壞土壤表面結(jié)殼的第四紀紅色粘土發(fā)育的粘淀濕潤富鐵土（18小區(qū)），除18小區(qū)外，最高的為紫紅色砂頁巖發(fā)育的紫色濕潤雛形土（14小區(qū)），而最低的為第四紀紅色粘土發(fā)育的紅色濕潤新成土（9小區(qū)），3 h的人工模擬降雨沒有徑流產(chǎn)生，此外第四紀紅色粘土發(fā)育的耕作粘淀濕潤富鐵土（10小區(qū)）和第四紀紅色粘土發(fā)育的非耕作的粘淀濕潤富鐵土（11小區(qū)）在干態(tài)下徑流系數(shù)也比較低；在濕態(tài)下，各小區(qū)中徑流系數(shù)最高的為紫紅色砂頁巖發(fā)育的耕作紫色濕潤雛形土（22小區(qū)），最低的為千枚巖發(fā)育的非耕作的鋁質(zhì)濕潤淋溶土（19小區(qū)），兩者相差15倍。根據(jù)不同的土壤前期含水量，各小區(qū)的3次模擬降雨下的土壤流失速率（t由圖3，表4可見，大多數(shù)類型土壤流失速率隨土壤前期含水量升高而增大， t在同一前期含水量狀態(tài)下，不同土壤的模擬降雨的土壤流失速率也存在較大差異，在干、稍濕、濕3種狀態(tài)下，土壤流失速率最高的均為紫紅色砂頁巖發(fā)育的耕作的紫色濕潤雛形土（22小區(qū)），最低的均為第四紀紅色粘土發(fā)育的耕作的粘淀濕潤富鐵土（10小區(qū)），濕態(tài)下兩者土壤流失速率相差達77倍。CLS)，其中A（shtMJ1h1，這樣不管K值還是R值，它們的絕對值都與英制單位的絕對值相同[1819]。h1）Table 4 Statistics of soil loss velocity of 3 simulation rainfalls in 13 unit plots( except 18th unit plot, unit: t3 結(jié)論對于同一土壤而言，除保留結(jié)殼的第四紀紅色粘土發(fā)育的粘淀濕潤富鐵土（18小區(qū)）徑流系數(shù)和土壤流失速率3次人工模擬降雨差別較小外，其他13種土壤在不同土壤前期含水量下的3次模擬降雨徑流系數(shù)和土壤流失速率都有顯著差別。h1)A/(th1)K/( t Secondly, the change trend of soil erodibility K values for four soil types presented inverse “U” shape with the change of antecedent soil moisture content。 artificial simulated rainfall
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