姜义亮:黑土区坡耕地土壤侵蚀对土壤有机碳流失的影响研究论文

姜义亮:黑土区坡耕地土壤侵蚀对土壤有机碳流失的影响研究论文

本文主要研究内容

作者姜义亮(2019)在《黑土区坡耕地土壤侵蚀对土壤有机碳流失的影响研究》一文中研究指出:东北黑土区坡面严重地土壤侵蚀使富含有机碳的表层土壤随地表径流和侵蚀泥沙流失,造成坡耕地黑土层变薄,从而使黑土发生严重退化,威胁国家粮食安全和区域生态安全。因此,开展黑土区坡耕地坡面侵蚀对土壤有机碳流失的影响可为黑土区土壤退化防治和实现黑土资源可持续利用提供重要科学依据。本论文通过采用野外调查与采样、田间定位观测和室内模拟试验以及室内分析测定相结合的研究方法,在查明东北黑土区典型流域土壤有机碳空间分布对侵蚀—沉积响应关系的基础上,研究了降雨和汇流对土壤有机碳流失的影响,揭示了片蚀和细沟影响土壤有机碳流失的机理,阐明了近地表土壤水分条件下坡面土壤侵蚀对土壤有机碳、可溶性有机碳以及团聚体有机碳流失的影响,辨析了不同耕作方式下土壤有机碳流失的特征。主要研究结论如下:(1)揭示了典型薄层黑土区宾州河流域土壤有机碳空间分布对侵蚀—沉积响应的关系。流域土壤有机质层厚度变化于080 cm之间,而以030 cm间土壤有机质层厚度分布范围占54.9%。流域土壤有机碳含量变化于9.5324.13 g/kg,可溶性有机碳含量变化于0.110.24 g/kg。在流域和坡面尺度上,土壤有机碳和可溶性有机碳含量分布均与流域侵蚀速率空间分布呈相反趋势;流域不同位置土壤有机碳和可溶性有机碳含量的排序均为下游>中游>上游,二者在坡面不同部位的排序均为坡下>坡中>坡上。流域侵蚀区的土壤有机质层厚度和土壤有机碳含量皆小于沉积区,且流域侵蚀区和沉积区的土壤有机碳含量与土壤有机质层厚度均呈正相关关系,其相关指数在沉积区(R2=0.73)大于侵蚀区(R2=0.65)。(2)诊断了降雨强度和汇流速率对土壤有机碳流失的影响。50和100 mm/h降雨试验下的土壤有机碳流失量分别是50和100 mm/h汇流试验条件下的76.9和190.5倍,说明降雨对土壤有机碳流失的影响显著大于汇流;而汇流试验处理下的土壤有机碳富集比(1.24)大于降雨试验处理(1.14)。在总供水强度相同时(降雨强度+汇流速率),降雨和汇流组合试验处理下的有机碳流失量显著小于降雨试验处理,而显著大于汇流试验处理。(3)揭示了片蚀和细沟侵蚀对土壤有机碳和土壤团聚体有机碳流失的影响。细沟侵蚀为主试验处理下的土壤侵蚀量以及土壤有机碳流失量均显著大于片蚀为主试验处理。当降雨强度由50 mm/h增加到100 mm/h时,片蚀为主试验处理下,土壤侵蚀量和有机碳流失量分别增加了7.1和7.2倍,而在细沟侵蚀为主试验处理下,土壤侵蚀量和有机碳流失量分别增加了17.6和16.4倍。侵蚀方式不同还导致侵蚀泥沙中各粒级土壤团聚体有机碳含量的不同。在50和100 mm/h降雨强度下,片蚀为主试验处理中,径流泥沙中<0.25 mm团聚体有机碳含量分别比试验土壤增加了14.9%和14.3%;而细沟侵蚀为主试验处理中,径流泥沙中<0.25 mm团聚体有机碳含量分别比试验土壤增加了33.33%和22.08%。通过引入土壤有机碳黏结系数概念,揭示了土壤有机碳流失与土壤团聚体流失的关系,在50和100 mm/h降雨强度下,细沟侵蚀为主试验处理下的泥沙中有机碳的黏结系数分别是片蚀为主试验的1.08和2.42倍。(4)分析了自由下渗和壤中流条件下黑土坡面土壤侵蚀对可溶性有机碳、土壤有机碳和土壤团聚体有机碳流失的影响。壤中流试验条件下的坡面径流和侵蚀量分别是自由下渗条件下的1.201.35和3.199.01倍。对于壤中流试验处理,在3、4和5 m坡长和50和100 mm/h降雨强度下,土壤有机碳流失方式以土壤有机碳为主,其流失量占总有机碳流失量的75.3%90.0%。对于自由下渗试验处理,在降雨强度为50 mm/h与坡长为3和4 m试验条件下,土壤有机碳流失方式主要以可溶性有机碳为主,其流失量占总有机碳流失量的54.2%67.4%;而在降雨强度为100 mm/h的条件时,3、4和5 m坡长下有机碳流失方式以土壤有机碳为主,其流失量占总有机碳流失量的54.0%77.5%。自由下渗和壤中流试验处理下流失的大团聚体和微团聚体有机碳均随着降雨强度和坡长的增加而增加。(5)辨析了免耕、少耕、传统耕作、横坡垄作和裸露休闲耕作方式下土壤流失以及土壤可溶性有机碳流失和土壤有机碳流失的差异。免耕、少耕以及传统耕作方式下侵蚀强度分别为24、198和1308 t/km2a,分别是横坡垄作方式的3、28和187倍,但三者的年侵蚀强度仅为裸露休闲方式的0.17%、1.43%和9.47%。不同耕作方式下年土壤可溶性有机碳流失量和有机碳流失量的排序皆为裸露休闲>传统耕作>少耕>免耕>横坡垄作。免耕、少耕以及传统耕作3种垄作方式下的年土壤可溶性有机碳流失量分别为137.59、384.78以及431.43 mg/m2,分别是横坡垄作方式下的1.05、2.93和3.29倍,但仅为裸露休闲对照的7.7%、21.7%和24.3%。免耕、少耕以及传统耕作方式下的年土壤有机碳流失量分别为0.49、3.67和23.80 g/m2,分别是横坡垄作方式下的5.16、38.63和250.53倍,但仅为裸露休闲对照下的0.2%、1.4%和8.6%。裸露休闲、免耕、少耕以及传统耕作方式下,次降雨土壤可溶性有机碳流失量与P(降雨量)、I30(最大30 min降雨强度)、PI、PI30和降雨侵蚀力均呈现极显著正相关的关系。裸露休闲、免耕、少耕以及传统耕作方式下次降雨土壤可溶性有机碳流失量均与径流量呈显著的正相关关系,次降雨土壤有机碳流失量与侵蚀量也呈显著的正相关关系。

Abstract

dong bei hei tu ou po mian yan chong de tu rang qin shi shi fu han you ji tan de biao ceng tu rang sui de biao jing liu he qin shi ni sha liu shi ,zao cheng po geng de hei tu ceng bian bao ,cong er shi hei tu fa sheng yan chong tui hua ,wei xie guo jia liang shi an quan he ou yu sheng tai an quan 。yin ci ,kai zhan hei tu ou po geng de po mian qin shi dui tu rang you ji tan liu shi de ying xiang ke wei hei tu ou tu rang tui hua fang zhi he shi xian hei tu zi yuan ke chi xu li yong di gong chong yao ke xue yi ju 。ben lun wen tong guo cai yong ye wai diao cha yu cai yang 、tian jian ding wei guan ce he shi nei mo ni shi yan yi ji shi nei fen xi ce ding xiang jie ge de yan jiu fang fa ,zai cha ming dong bei hei tu ou dian xing liu yu tu rang you ji tan kong jian fen bu dui qin shi —chen ji xiang ying guan ji de ji chu shang ,yan jiu le jiang yu he hui liu dui tu rang you ji tan liu shi de ying xiang ,jie shi le pian shi he xi gou ying xiang tu rang you ji tan liu shi de ji li ,chan ming le jin de biao tu rang shui fen tiao jian xia po mian tu rang qin shi dui tu rang you ji tan 、ke rong xing you ji tan yi ji tuan ju ti you ji tan liu shi de ying xiang ,bian xi le bu tong geng zuo fang shi xia tu rang you ji tan liu shi de te zheng 。zhu yao yan jiu jie lun ru xia :(1)jie shi le dian xing bao ceng hei tu ou bin zhou he liu yu tu rang you ji tan kong jian fen bu dui qin shi —chen ji xiang ying de guan ji 。liu yu tu rang you ji zhi ceng hou du bian hua yu 080 cmzhi jian ,er yi 030 cmjian tu rang you ji zhi ceng hou du fen bu fan wei zhan 54.9%。liu yu tu rang you ji tan han liang bian hua yu 9.5324.13 g/kg,ke rong xing you ji tan han liang bian hua yu 0.110.24 g/kg。zai liu yu he po mian che du shang ,tu rang you ji tan he ke rong xing you ji tan han liang fen bu jun yu liu yu qin shi su lv kong jian fen bu cheng xiang fan qu shi ;liu yu bu tong wei zhi tu rang you ji tan he ke rong xing you ji tan han liang de pai xu jun wei xia you >zhong you >shang you ,er zhe zai po mian bu tong bu wei de pai xu jun wei po xia >po zhong >po shang 。liu yu qin shi ou de tu rang you ji zhi ceng hou du he tu rang you ji tan han liang jie xiao yu chen ji ou ,ju liu yu qin shi ou he chen ji ou de tu rang you ji tan han liang yu tu rang you ji zhi ceng hou du jun cheng zheng xiang guan guan ji ,ji xiang guan zhi shu zai chen ji ou (R2=0.73)da yu qin shi ou (R2=0.65)。(2)zhen duan le jiang yu jiang du he hui liu su lv dui tu rang you ji tan liu shi de ying xiang 。50he 100 mm/hjiang yu shi yan xia de tu rang you ji tan liu shi liang fen bie shi 50he 100 mm/hhui liu shi yan tiao jian xia de 76.9he 190.5bei ,shui ming jiang yu dui tu rang you ji tan liu shi de ying xiang xian zhe da yu hui liu ;er hui liu shi yan chu li xia de tu rang you ji tan fu ji bi (1.24)da yu jiang yu shi yan chu li (1.14)。zai zong gong shui jiang du xiang tong shi (jiang yu jiang du +hui liu su lv ),jiang yu he hui liu zu ge shi yan chu li xia de you ji tan liu shi liang xian zhe xiao yu jiang yu shi yan chu li ,er xian zhe da yu hui liu shi yan chu li 。(3)jie shi le pian shi he xi gou qin shi dui tu rang you ji tan he tu rang tuan ju ti you ji tan liu shi de ying xiang 。xi gou qin shi wei zhu shi yan chu li xia de tu rang qin shi liang yi ji tu rang you ji tan liu shi liang jun xian zhe da yu pian shi wei zhu shi yan chu li 。dang jiang yu jiang du you 50 mm/hzeng jia dao 100 mm/hshi ,pian shi wei zhu shi yan chu li xia ,tu rang qin shi liang he you ji tan liu shi liang fen bie zeng jia le 7.1he 7.2bei ,er zai xi gou qin shi wei zhu shi yan chu li xia ,tu rang qin shi liang he you ji tan liu shi liang fen bie zeng jia le 17.6he 16.4bei 。qin shi fang shi bu tong hai dao zhi qin shi ni sha zhong ge li ji tu rang tuan ju ti you ji tan han liang de bu tong 。zai 50he 100 mm/hjiang yu jiang du xia ,pian shi wei zhu shi yan chu li zhong ,jing liu ni sha zhong <0.25 mmtuan ju ti you ji tan han liang fen bie bi shi yan tu rang zeng jia le 14.9%he 14.3%;er xi gou qin shi wei zhu shi yan chu li zhong ,jing liu ni sha zhong <0.25 mmtuan ju ti you ji tan han liang fen bie bi shi yan tu rang zeng jia le 33.33%he 22.08%。tong guo yin ru tu rang you ji tan nian jie ji shu gai nian ,jie shi le tu rang you ji tan liu shi yu tu rang tuan ju ti liu shi de guan ji ,zai 50he 100 mm/hjiang yu jiang du xia ,xi gou qin shi wei zhu shi yan chu li xia de ni sha zhong you ji tan de nian jie ji shu fen bie shi pian shi wei zhu shi yan de 1.08he 2.42bei 。(4)fen xi le zi you xia shen he rang zhong liu tiao jian xia hei tu po mian tu rang qin shi dui ke rong xing you ji tan 、tu rang you ji tan he tu rang tuan ju ti you ji tan liu shi de ying xiang 。rang zhong liu shi yan tiao jian xia de po mian jing liu he qin shi liang fen bie shi zi you xia shen tiao jian xia de 1.201.35he 3.199.01bei 。dui yu rang zhong liu shi yan chu li ,zai 3、4he 5 mpo chang he 50he 100 mm/hjiang yu jiang du xia ,tu rang you ji tan liu shi fang shi yi tu rang you ji tan wei zhu ,ji liu shi liang zhan zong you ji tan liu shi liang de 75.3%90.0%。dui yu zi you xia shen shi yan chu li ,zai jiang yu jiang du wei 50 mm/hyu po chang wei 3he 4 mshi yan tiao jian xia ,tu rang you ji tan liu shi fang shi zhu yao yi ke rong xing you ji tan wei zhu ,ji liu shi liang zhan zong you ji tan liu shi liang de 54.2%67.4%;er zai jiang yu jiang du wei 100 mm/hde tiao jian shi ,3、4he 5 mpo chang xia you ji tan liu shi fang shi yi tu rang you ji tan wei zhu ,ji liu shi liang zhan zong you ji tan liu shi liang de 54.0%77.5%。zi you xia shen he rang zhong liu shi yan chu li xia liu shi de da tuan ju ti he wei tuan ju ti you ji tan jun sui zhao jiang yu jiang du he po chang de zeng jia er zeng jia 。(5)bian xi le mian geng 、shao geng 、chuan tong geng zuo 、heng po long zuo he luo lou xiu xian geng zuo fang shi xia tu rang liu shi yi ji tu rang ke rong xing you ji tan liu shi he tu rang you ji tan liu shi de cha yi 。mian geng 、shao geng yi ji chuan tong geng zuo fang shi xia qin shi jiang du fen bie wei 24、198he 1308 t/km2a,fen bie shi heng po long zuo fang shi de 3、28he 187bei ,dan san zhe de nian qin shi jiang du jin wei luo lou xiu xian fang shi de 0.17%、1.43%he 9.47%。bu tong geng zuo fang shi xia nian tu rang ke rong xing you ji tan liu shi liang he you ji tan liu shi liang de pai xu jie wei luo lou xiu xian >chuan tong geng zuo >shao geng >mian geng >heng po long zuo 。mian geng 、shao geng yi ji chuan tong geng zuo 3chong long zuo fang shi xia de nian tu rang ke rong xing you ji tan liu shi liang fen bie wei 137.59、384.78yi ji 431.43 mg/m2,fen bie shi heng po long zuo fang shi xia de 1.05、2.93he 3.29bei ,dan jin wei luo lou xiu xian dui zhao de 7.7%、21.7%he 24.3%。mian geng 、shao geng yi ji chuan tong geng zuo fang shi xia de nian tu rang you ji tan liu shi liang fen bie wei 0.49、3.67he 23.80 g/m2,fen bie shi heng po long zuo fang shi xia de 5.16、38.63he 250.53bei ,dan jin wei luo lou xiu xian dui zhao xia de 0.2%、1.4%he 8.6%。luo lou xiu xian 、mian geng 、shao geng yi ji chuan tong geng zuo fang shi xia ,ci jiang yu tu rang ke rong xing you ji tan liu shi liang yu P(jiang yu liang )、I30(zui da 30 minjiang yu jiang du )、PI、PI30he jiang yu qin shi li jun cheng xian ji xian zhe zheng xiang guan de guan ji 。luo lou xiu xian 、mian geng 、shao geng yi ji chuan tong geng zuo fang shi xia ci jiang yu tu rang ke rong xing you ji tan liu shi liang jun yu jing liu liang cheng xian zhe de zheng xiang guan guan ji ,ci jiang yu tu rang you ji tan liu shi liang yu qin shi liang ye cheng xian zhe de zheng xiang guan guan ji 。

论文参考文献

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自西北农林科技大学的姜义亮,发表于刊物西北农林科技大学2019-07-11论文,是一篇关于土壤侵蚀论文,土壤有机碳流失论文,近地面土壤水文条件论文,耕作方式论文,东北黑土区论文,西北农林科技大学2019-07-11论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自西北农林科技大学2019-07-11论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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