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不同整地措施坡面土壤水分时空分布特征

土壤水分是映响地表水、溶量和能质的重要变质[],它是水文循环的次要构成局部,控制着差异范围的径流,入渗和蒸散历程,并且土壤水分对土壤养分情况也有很大的映响,是映响南方地区农业展开的要害水资源[-]。节令性干旱是南方红壤区农业展开最为突出的问题之一,其暗示为频次高,而且强度大,应付农业和林果业的产质取量质有较大映响,因而钻研并把握土壤水分的厘革轨则至关重要[]。土壤水分正在多重尺度上均会暗示出高度的时空变同性,当时空变同性是受景不雅观类型、气象、地形、土壤、酬报流动等多因素综竞争用的结果,那些因素的映响是复纯的,因为那些因素自身可能还存正在着互相做用[-]。正在已有认知中,地形正在土壤水分的空间再分配中有着重要做用[],是映响土壤水分的要害因素,已有钻研[-]讲明,坡面上较平缓的坡脚较较陡的坡顶具有更高的土壤含水质,另外地形对表层和深层土壤水分厘革的映响具有较大不同。地皮操做类型对土壤水分也有重要的映响[],多针对农地、林地、草地等差异地皮操做类型下控制土壤水分的因素开展钻研[-],Liu和Shao[]的钻研讲明植被类型是惹起土壤水分光阳分布和剖面分布厘革的次要因素,但是正在差异的区域尺度上有所不同。

南方红壤区土壤水分还取节令(雨季、旱季)密切相关,正在差异节令内的土壤水分空间异量性也接续是钻研的重点。正常认为,土壤水分空间异量性的驱动因子正在两种时期具有较大不同:正在雨季次要遭到地形因素的控制,旱季则次要遭到土壤性量和植被差此外映响[-],但真际上差异节令土壤水分的主控因子还存正在着较大不同,如Zhao等[]针对半干旱木本地区的钻研指出土壤(土壤量地、有机量和容重)和植被性量均会显著映响旱季土壤水分空间款式的光阳不乱性,而张伟等[]对喀斯特地区旱季表层土壤水分空间变同性的钻研发现旱季凹地表层土壤水分次要受石丛和地形两个差异尺度的环境因素映响,那种不同注明土壤水结合布的控制因素正在空间和光阳上是可变的。

那些钻研对象大多为差异地皮操做坡面,另有较少学者针应付梯田开展钻研,如梯田内差异的耕做方式、旱做门径、耕做年限以及梯田类型下的土壤水分环境效益,那类钻研可为梯田、植被和做物的类型选择和布设供给重要参考,协助提升地区农业的节水效率和生态规复效率[-]。如Wei等[]对多种梯田及植被类型下的土壤水分情况停行钻研,指出梯田可使作做坡面土壤水分删多0.87%~37.71%,有利于生态规复,但各类梯田门径对土壤水分的映响是差异的,Widomski[]的钻研指出梯田可使土壤体积含水质最大删多约20.00%,那是由于梯田通过删多地表水浸透到更深的土壤中来改进土壤中的水分平衡。原文针对南方红壤低山丘陵区经济林果财产开发园区内新修梯田整地粗放、水土流失加剧、生态效益低下等问题,钻研了新修梯田坡面正在差异节令内的土壤水结合布特征以及主控因子,为区域内荒草地坡面开发后梯田果园的蓄水保水工做供给科学按照。

1 资料取办法 1.1 钻研区轮廓

钻研区域位于江西省赣州市宁都县固厚乡小洋小流域,属南方红壤区,区域于2017年开发为“南方红壤低山丘陵区水土流失综折治理”焦点示范区,开发名目属于“十三五”国家重点研发筹划—“典型脆弱生态规复修复取护卫钻研”专项。位置介于116°02′29″~116°06′56″E和26°14′51″~26°19′56″N之间,流域总面积46.85 km2。土壤以花岗岩母岩发育的红壤为主,地貌类型以低山丘陵区为主,土壤腐蚀类型以水力腐蚀为主,水土流失面积为25.17 km2,占地皮总面积的53.42%。区域属亚热带季风柔辑睦候,年均匀气温18℃,年均匀降雨质1 800 mm摆布,但分配不均,伏旱、秋旱频繁。区域内作做坡面修整前属红砂岩腐蚀优地,水土流失重大,名目将坡地修整为水平梯田,田面种植脐橙,园区内次要蕴含2种整地形式的梯田果园:

(1)劣化整地:前埂后沟,运用梯壁植草防护技术对新修梯田布设水土保持门径,针对植被誉坏比较重大的林果地,为尽快修复梯壁植被,结实梯壁避免水土流失,正在地埂和梯壁上人工种植乡土草原宽叶雀稗(Paspalum wettsteinii),构建植被带。

(2)粗放整地:有沟,无地埂及其余水土保持门径,植被笼罩度低,地表暴露重大。

1.2 点位选择

于2019年5月,正在钻研区内选择3个典型坡面停行钻研,依照一个坡面的坡顶、坡上、坡中、坡下、坡脚选择5个样点,共15个点位。3个坡面划分为:劣化整地坡面,从上至下的地皮操做构造为荒草地-劣化整地果园-劣化整地果园-劣化整地果园-农地(TA1至TA5);粗放整地坡面,地皮操做构造为荒草地-粗放整地果园-粗放整地果园-粗放整地果园-农地(TB1至TB5);同时设荒草地坡面为斗劲,其地皮操做构造为荒草地-荒草地-荒草地-荒草地-荒草地(CK1至CK5)()。

  图 1 钻研点位选择 Fig. 1 Selection of the study sites  

对15个点位的地形以及植被笼罩情况停行盘问拜访,蕴含地皮操做类型、取坡顶距离、坡向、坡度、经纬度、海拔、劣势植被物种以及植被笼罩度等。劣化整地和粗放整地坡面中的果园内的做物均为脐橙,且正在整地之前均为荒草地,植被笼罩情况和荒草地雷同。3个坡面均为阴坡,坡向附近,总坡长不同较小。荒草地的植被劣势种均为铁芒萁(Dicranopteris linearis)和马尾松(Pinus massoniana),铁芒萁占绝大局部,整体笼罩度较低()。

表 1 Table 1

表 1 样点的地形因子轮廓 Table 1 Topographical factors of the sampling sites

坡面
Slopes
  点位
Sampling site
  坡位
Slope position
  地皮操做类型
Land use type
  取坡顶距离
Distance to the top /m
  坡度
Slope gradient/ °
  坡向
Slope aspect/ °
  海拔
EleZZZation /m
  次要植被
Main ZZZegetation
  笼罩度
CoZZZerage /%
 
劣化整地坡面
Optimally prepared slope
  TA1   坡顶Top slope   荒草地   7   13   226°   266   铁芒萁,马尾松   55  
TA2   坡上Upper slope   劣化整地果园   45   0   261   -   -  
TA3   坡中Middle slope   劣化整地果园   62   0   257   -   -  
TA4   坡下Lower slope   劣化整地果园   78   0   252   -   -  
TA5   坡脚Toe slope   农地   101   0   249   -   -  
粗放整地坡面
EVtensiZZZely prepared slope
  TB1   坡顶Top slope   荒草地   10   11   267°   244   铁芒萁,马尾松   65  
TB2   坡上Upper slope   粗放整地果园   25   0   241   -   -  
TB3   坡中Middle slope   粗放整地果园   46   0   237   -   -  
TB4   坡下Lower slope   粗放整地果园   68   0   233   -   -  
TB5   坡脚Toe slope   农地   103   0   230   -   -  
荒草地坡面
Waste grassland slope
  CK1   坡顶Top slope   荒草地   10   22   242°   241   铁芒萁,马尾松   50  
CK2   坡上Upper slope   荒草地   27   27   236   55  
CK3   坡中Middle slope   荒草地   40   15   233   65  
CK4   坡下Lower slope   荒草地   59   18   229   75  
CK5   坡脚Toe slope   荒草地   87   13   226   55  

  表 1 样点的地形因子轮廓 Table 1 Topographical factors of the sampling sites  

1.3 土壤含水质监测

于2019年5月21日-12月21日(共连续211 d)运用TDR间断监测15个点位的土壤体积含水质时空厘革特征,每个点位分5个土层(0~20、20~40、40~60、60~80、80~100 cm)停行测质。监测办法分为以下两种:(1)劣化整地坡面:正在劣化整地坡面的5个点位中分土层埋设H21-USB土壤湿度测质系统探头,每隔5 d测质一次土壤含水质并主动记录数据;(2)粗放整地坡面和荒草地坡面:正在10个点位上运用螺旋土钻钻孔后,运用MP-406土壤水分测定仪分5个土层测定土壤水分,重复3次,每隔5 d测质一次土壤含水质。土壤含水质正常正在上午8:00~10:00摆布停行测质,同时运用雨质计记录流域内的降雨质辑睦温数据。

为查验TDR的精确性,运用野外校正办法对监测的含水质数据停行校正[],正在运用TDR记录土壤含水质的同时,运用环刀(体积100 cm3)正在千般点探头埋设点与本状土样,每次重复3次,并记录采样光阳,带回室内运用烘干法测定土壤体积含水质,以此获得两种办法测得的土壤体积含水质,每两个月校正一次,获得校正回归方程。

H21-USB土壤湿度测质系统校正回归方程如下:

$ Y=1.4566 X-0.0365 \quad R^{2}=0.9494 \quad n=225 $   (1)  

式中,X为运用TDR测得的土壤体积含水质(m3·m-3);Y为校正后的土壤体积含水质(m3·m-3)。

MP-406土壤水分测定仪校正回归方程如下:

$ Y=1.1566 X-0.0124 \quad R^{2}=0.9311 \quad n=225 $   (2)  

式中,X为运用TDR测得的土壤体积含水质(m3·m-3);Y为校正后的土壤体积含水质(m3·m-3)。

1.4 数据办理取阐明

运用EVcel 2016和SPSS 20.0软件对数据停行常规统计阐明,运用Origin 2017软件绘制图表,运用Canoco 5软件停行冗余阐明(Redundancy analysis,RDA),并绘制RDA牌序图。

2 结果 2.1 钻研区降雨质监测状况

正在整个监测期间,共有55 d发作过降雨,总降雨质为793.50 mm,最大日降雨质为107.80 mm()。由于正在8月5日之后,近1个月的时期无降雨,且土壤含水质有鲜亮降低,因而将整个监测期分别为两个时期停行阐明。雨季:5月21日-8月5日,共77 d,总降雨质为735.60 mm,占不雅视察期总降雨质的绝大局部,为92.70%,日均气温为26.19℃;旱季:8月6日-12月17日,共134 d,总降雨质为57.90 mm,占不雅视察期总降雨质的7.30%,日均气温为23.47℃。

  图 2 降雨质取气温轮廓 Fig. 2 OZZZerZZZiew of precipitation and temperature  

2.2 差异坡面和坡位正在雨季和旱季的土壤含水质不同

正在雨季,劣化整地坡面土壤含水质介于0.1677~0.4559 m3·m-3,从坡顶至坡脚均匀值挨次为0.2699、0.2913、0.2992、0.3328、0.3967 m3·m-3,总体均值为0.3180 m3·m-3。粗放整地坡面介于0.1310~0.4647 m3·m-3,从坡顶至坡脚均匀值挨次为0.2301、0.3181、0.3164、0.3336、0.4209 m3·m-3,总体均值为0.3238 m3·m-3,两个坡面从坡顶至坡脚均逐渐升高,且坡脚含水质均显著(P < 0.05)高于其余部位,从两个坡面对照来看,除坡顶和坡上部位,其余坡位不同均不显著(P > 0.05)。荒草地坡面介于0.1473~0.3683 m3·m-3,从坡顶至坡脚均匀值挨次为0.2436、0.2862、0.3061、0.2939、0.2876 m3·m-3,总体均值为0.2835 m3·m-3,差异坡位之间的土壤含水质均值取变异系数不同较小,仅坡顶显著(P < 0.05)低于其余坡位。此中TA5取TB5的变异系数最小,划分为6.42%和5.54%。

正在旱季,劣化整地坡面土壤含水质介于0.0685~0.4077 m3·m-3,从坡顶至坡脚均匀值挨次为0.1944、0.1928、0.2036、0.1975、0.3540 m3·m-3,均值为0.2285 m3·m-3。粗放整地坡面介于0.0557~0.4203 m3·m-3,从坡顶至坡脚均匀值挨次为0.0974、0.1513、0.1449、0.1465、0.3508 m3·m-3,均值为0.1782 m3·m-3,除坡脚外,其余坡位均显著(P < 0.05)低于劣化整地坡面,且两个坡面的坡脚均要显著(P < 0.05)高于其余坡位,正在坡上、中、下土壤含水质不同很小。荒草地坡面介于0.0553~0.2993 m3·m-3,从坡顶至坡脚均匀值挨次为0.1227、0.1364、0.1301、0.1344、0.1508 m3·m-3,均值为0.1349 m3·m-3,坡位间无显著不同,但坡脚和坡顶均取其余两个坡面具有显著不同(P < 0.05)。

3个坡面正在旱季土壤含水质均要鲜亮低于雨季,且荒草地坡面下降最为鲜亮,降低了52.81%,其次为粗放整地坡面,为45.06%,劣化整地坡面最低,为28.93%。并且正在旱季各点位变异系数有鲜亮提升,均要高于雨季()。

表 2 Table 2

表 2 土壤含水质正在雨季和旱季的统计特征值 Table 2 Statistical eigenZZZalue of soil moisture contents in the rainy and dry seasons

点位
Points
  雨季Rainy season   旱季Dry season  
极小值
Min /(m3·m-3)
  极大值
MaV /(m3·m-3)
  均值
Mean /(m3·m-3)
  范例差
SD /(m3·m-3)
  Cx/%   极小值
Min /(m3·m-3)
  极大值
MaV /(m3·m-3)
  均值
Mean /(m3·m-3)
  范例差
SD /(m3·m-3)
  Cx/%  
TA1   0.1765   0.3281   0.2699Ca   0.0392   14.53   0.0771   0.2792   0.1944Ba   0.0526   27.08  
TA2   0.1677   0.3528   0.2913BCb   0.0304   10.45   0.0685   0.2793   0.1928Ba   0.0560   29.04  
TA3   0.2378   0.3558   0.2992BCa   0.0355   11.86   0.1408   0.3455   0.2036Ba   0.0540   26.54  
TA4   0.2006   0.4481   0.3328Ba   0.0670   20.13   0.0562   0.3836   0.1975Ba   0.0894   45.27  
TA5   0.3425   0.4259   0.3967Aa   0.0255   6.42   0.2132   0.4077   0.3540Aa   0.0570   16.09  
TB1   0.1310   0.2893   0.2301Cb   0.0362   15.75   0.0557   0.1713   0.0974Cc   0.0250   25.64  
TB2   0.2473   0.4253   0.3181Ba   0.0408   12.82   0.0703   0.2963   0.1513Bb   0.0496   32.77  
TB3   0.2173   0.4183   0.3164Ba   0.0349   11.02   0.0697   0.2757   0.1449Bb   0.0497   34.30  
TB4   0.2417   0.4223   0.3336Ba   0.0400   11.99   0.0690   0.3377   0.1465Bb   0.0513   35.04  
TB5   0.3430   0.4647   0.4209Aa   0.0233   5.54   0.2640   0.4203   0.3508Aa   0.0370   10.54  
CK1   0.1473   0.3023   0.2436Bb   0.0263   10.78   0.0553   0.2197   0.1227Ab   0.0297   24.23  
CK2   0.1827   0.3483   0.2862Ab   0.0335   11.72   0.0687   0.2437   0.1364Ab   0.0426   31.24  
CK3   0.2047   0.3683   0.3061Aa   0.0340   11.11   0.0623   0.2533   0.1301Ab   0.0451   34.63  
CK4   0.2290   0.3433   0.2939Ab   0.0272   9.27   0.0560   0.2993   0.1344Ab   0.0487   36.23  
CK5   0.1643   0.3583   0.2876Ab   0.0365   12.69   0.0657   0.2650   0.1508Ab   0.0492   32.61  
注:表中差异大写字母默示同一坡面内差异坡位间不同显著(P < 0.05),差异小写字母默示同一坡位的差异坡面间不同显著(P < 0.05),雨季n=80,旱季n=135。Note:Different capital letters in the table indicate significant differences between different slope positions on the same slope at the leZZZel of 0.05;different lowercase letters in the table indicate significant differences between different slopes in the same slope position at the leZZZel of 0.05;rainy season n=80;and dry season n=135.  

  表 2 土壤含水质正在雨季和旱季的统计特征值 Table 2 Statistical eigenZZZalue of soil moisture contents in the rainy and dry seasons  

2.3 差异土层正在雨季和旱季的土壤含水质不同

正在雨季时,劣化整地坡面0~100 cm的5个土层从上至下土壤含水质均值挨次为0.2697、0.3253、0.3333、0.3303、0.3313 m3·m-3,0~20 cm土层土壤含水质要鲜亮小于20~100 cm;粗放整地坡面挨次为0.3185、0.3319、0.3336、0.3198、0.3153 m3·m-3,从上至下呈先升高再降低的趋势;荒草地坡面挨次为0.2789、0.2814、0.2841、0.2860、0.2869 m3·m-3,从上至下总体呈逐渐升高趋势,但土层之间不同较小。

正在旱季,劣化整地坡面5个土层从上至下土壤含水质均值挨次为0.1441、0.2137、0.2494、0.2580、0.2772 m3·m-3;粗放整地坡面挨次为0.1454、0.1608、0.1778、0.1978、0.2090 m3·m-3,从上至下呈先升高再降低的趋势;荒草地坡面挨次为0.1051、0.1164、0.1367、0.1496、0.1664 m3·m-3。差异土层的土壤含水质正在从雨季到旱季时均发作了较大厘革,旱季土壤含水质从上至下均呈逐渐升高趋势,且差异土层之间不同要鲜亮大于雨季,此中厘革较大的点位为TA2、TA3、TA4、TB2、TB3和TB4,均为果园()。

  图 3 3个坡面土壤含水质时空厘革 Fig. 3 Spatio-temporal ZZZariation of soil water content relatiZZZe to slope  

2.4 差异地皮操做类型的土壤含水质不同

从差异地皮操做类型来看,劣化整地果园、粗放整地果园、荒草地和农地正在雨季的土壤含水质领域挨次为:0.2868~0.3157、0.2803~0.3756、0.2185~0.3012、0.3824~0.4213 m3·m-3,均值挨次为0.3078、0.3227、0.2739、0.4088 m3·m-3,暗示为农地要显著大于其余地皮操做,粗放整地果园取劣化整地果园不同不鲜亮,但均要显著大于荒草地,劣化整地果园和农地土壤含水质正在整个雨季不雅视察期内对降雨的响应幅度要小于粗放整地果园和荒草地。正在旱季,劣化整地果园、粗放整地果园、荒草地和农地正在旱季内的土壤含水质领域挨次为:0.1610~0.2728、0.1136~0.2713、0.1132~0.2174、0.3291~0.3883 m3·m-3,均值挨次为0.1980、0.1475、0.1380、0.3524 m3·m-3,农地和劣化整地果园均要显著高于粗放整地果园和荒草地()。

  注:图b)中差异小写字母默示同一节令内差异地皮操做类型间不同显著(P < 0.05),雨季n=16,旱季n=27。  Note: Different lowercase letters in figure b)indicate significant differences between land use types at the leZZZel of 0.05;rainy season n=16;and dry season n=27. 图 4 差异地皮操做类型下土壤含水质光阳厘革(a)和不同状况(b) Fig. 4 Temporal ZZZariation(a)of soil water content relatiZZZe to land use and difference(b)between land uses  

依据的等值线图计较发现,粗放整地果园和荒草地的土壤含水质等值线均较劣化整地果园更陡,那注明粗放整地果园的土壤耗水深度删加更快。正在旱季除农地外各点位的土壤含水质均差异程度地降至0.2000 m3·m-3摆布(旱季整个坡面的土壤含水质为0.2000 m3·m-3摆布),但是正在差异点位的0.2000 m3·m-3含水质等值线下降速度具有鲜亮不同,劣化整地果园等值线正在剖面上的下降速度约为1.2 cm·d-1,粗放整地果园约为3.2 cm·d-1,远高于劣化整地果园,荒草地约为2.5 cm·d-1。

2.5 差异节令土壤含水质取地形因子的干系

对雨季、旱季的土壤含水质及地形因子停行RDA阐明,RDA阐明蕴含两个矩阵,此中土壤含水质矩阵为P×N维,此中P为土层数,共5个土层,N为监测点位数目,共15个点位。地形因子矩阵为Q×N维,此中Q为地形因子数质,原钻研包孕的地形因子蕴含地皮操做类型、坡度、坡位和海拔。此中地皮操做类型分4类:1默示劣化整地果园、2默示粗放整地果园、3默示荒草地、4默示农地,坡位分5类,1默示坡脚、2默示坡下、3默示坡中、4默示坡上、5默示坡顶。运用RDA来对监测点位的土壤含水质数据和地形因子数据停行牌序阐明。

正在雨季,RDA双序图第1牌序轴提醉了68.3%的土壤水分厘革以及土壤水分取地形因子之间的干系,第2牌序轴提醉了4.39%,正在旱季第1牌序轴和第2牌序轴划分提醉了81.1%和2.01%()。第1、2牌序轴评释了绝大局部信息,因而选用前两轴来阐明地形因子取土壤水分的互相干系。正在牌序图中,空心箭头连线代表环境因子,箭头连线的长度代表环境因子取土壤含水质的相关性大小,连线越长,相关性越大,反之越小,箭头连线投映正在牌序轴上的长度代表该环境因子取牌序轴的相关性大小,投映于正坐标为正相关,负坐标为负相关;真心箭头连线代表各土层土壤含水质目标,两条箭头连线的夹角余弦默示其相关性,锐角为正相关,钝角为负相关。

  注:图中空心箭头为地形因子,Slope position为坡位,Slope gradient为坡度,Landuse为地皮操做类型,EleZZZation为海拔;真心箭头为差异土层;空心圆点为差异监测点位。  Note: Hollow arrows in the figure denote enZZZironmental factors; solid arrows do soil layers; and hollow circles do monitoring points. 图 5 差异节令土壤含水质取地形因子的RDA牌序图 Fig. 5 RDA graph of soil water content and topographic factors relatiZZZe to season  

正在雨季,坡位(P=0.002)的评释度较高,对雨季土壤含水质的分布具有极显著映响,其次地皮操做类型(P=0.048)的映响显著,坡度(P=0.052)和海拔(P=0.098)的映响较小。正在旱季,地皮操做类型(P=0.008)对旱季土壤含水质的分布具有极显著映响,其次为坡位(P=0.024)和海拔(P=0.024)均具有显著映响,坡度(P=0.062)的映响较小()。

表 3 Table 3

表 3 RDA阐明中地形因子的前向选择 Table 3 Forward selection of topographic factors in RDA analysis

地形因子
Topographic factor
  雨季Rainy season   旱季Dry season  
评释力度
EVplanatory power
  P   评释力度
EVplanatory power
  P  
坡位Slope position   12.7   0.002   5.5   0.024  
坡度Slope gradient   3.3   0.052   4.2   0.062  
地皮操做类型Land use types   3.3   0.048   9.5   0.008  
海拔EleZZZation   1.6   0.098   7.3   0.024  

  表 3 RDA阐明中地形因子的前向选择 Table 3 Forward selection of topographic factors in RDA analysis  

正在雨季,RDA牌序图的第一轴和第二轴划分次要反映了土壤含水质随坡位和海拔的梯度厘革。从土层箭头取地形因子箭头的夹角来看,地皮操做类型取0~20 cm土层夹角最小,注明地皮操做类型对表层的映响最大,且随土层向下映响也逐渐削弱。海拔取各土层根柢呈曲角,注明海拔对深层土壤水分异量性根柢无映响。另外,坡度和坡位取各土层夹角根柢为180°摆布,注明其取土壤水分异量性为负相关。旱季第一轴和第二轴划分次要反映了土壤含水质随坡位和地皮操做类型的梯度厘革,地皮操做类型和海拔对各土层均为正相关,但相关性不显著,坡位取表层呈显著负相关,取其余土层相关性均显著,坡度取深层显著负相关,取表层相关性则较小()。

3 探讨 3.1 差异地皮操做构造取坡位的土壤含水质不同

映响到土壤含水质的因素寡多且复纯,正常蕴含土壤因素、地形因素、植被因素、地皮操做因素、气候因素等[, ],正在单一地皮操做构造下(如原钻研中的荒草地坡面),坡面土壤含水质变同性较低,而差异的地皮操做构造(如劣化整地和粗放整地坡面)会使土壤含水质变同性变高[],原钻研具有类似暗示。正在雨季,劣化整地和粗放整地坡面从坡顶至坡脚均呈逐渐升高趋势,且坡上、中、下部位不同较小,坡顶取坡脚则具有显著(P < 0.05)不同,而正在荒草地坡面中,除坡顶土壤含水质较低外,其余坡位之间不同不显著,正在旱季也具有类似暗示,依据RDA阐明结果发现,坡位对雨季土壤含水质的分布具有极显著(P < 0.01)映响,正在旱季也有显著(P < 0.05)映响。那是由于原钻研中劣化整地和粗放整地坡面坡顶均为荒草地,坡上、中、下均为梯田果园,坡脚为农田,正在坡顶由于具有一定坡度和植被笼罩,降雨后容易孕育发作径流,因而对降雨的入渗较少。而梯田果园由于非凡的台阶地形,促进了土壤水分入渗质,从而具有较高的土壤含水质[],同时梯田果园则较少遭到降雨径流的映响,因而梯田果园之间的含水质不同较小。当地的地皮操做构造设想会正在坡脚旁开挖池塘,坡脚具有较大的汇水面积以及水分补充,因而土壤含水质最高。钻研结果取已有钻研结论一致[-, ],Mei等[]钻研了3个山坡土壤含水质正在发展和非发展节令的厘革,发现坡脚的土壤储水质要较山坡的其余部位高,指出那可能是由于坡脚正常具有较大面积的集水区。皇燕丽等[]阐明了小流域差异部位土壤水分的空间异量性,结果讲明坡位、土层是映响流域内土壤水结合布的重要空间因素,如坡脚含水质显著高于坡腰和坡肩,坡肩最低,而坡向和区段的映响其真不显著。值得一提的是,郭欣欣等[]针对东北黑土区差异地皮操做构造坡面的钻研发现土壤含水质正在差异坡位并没有鲜亮厘革轨则,且正在差异地皮操做构造下,坡顶至坡脚的厘革趋势具有较大不同,那取原钻研具有较大不同,那次要是由于其地皮操做构造较为复纯,且可能受钻研区域的映响,注明差异坡位的土壤含水质之间的不同次要还需思考地皮操做类型的映响。

3.2 差异地皮操做类型的土壤含水质不同

修建梯田是通过改造地形来限制地表径流的孕育发作和径流速度,从而删多斜坡地形中土壤水分和入渗质[],而降雨入渗的删屡次要是由于梯田的几多要素:水平、近水平或反坡梯田台阶、地埂、牌水沟或其余牌水门径等。Lü等[]钻研了梯田做为皇土高本局部流域水土保持门径的有效性,正在梯田效应最重要的目标中,土壤水分删多了20.70%,土壤流失质和土壤养分流失质划分减少了57.90%~89.90%和89.30%~95.90%。Fu等[]正在皇土高本大南沟集水区停行的钻研涵盖了蕴含梯田正在内的5种地皮操做构造和7种地皮操做类型,发现梯田耕地均匀土壤含水质要高于坡地果园、休耕地、草地和坡耕地,划分高11.15%、11.09%、10.82%和11.10%。原钻研取之结论相似,正在雨季差异地皮操做类型的土壤含水质暗示为农地 > 粗放整地果园 > 劣化整地果园 > 荒草地,劣化整地果园和粗放整地果园的土壤含水质不同其真不大,但是劣化整地果园对降雨的响应幅度要低于其余地皮操做。正在旱季土壤含水质均具有较大幅度的降低,农地最慢,别的挨次为劣化整地果园、荒草地、粗放整地果园,正在整个旱季内,土壤含水质暗示为农地 > 劣化整地果园 > 粗放整地果园 > 荒草地,同时RDA阐明发现,正在雨季和旱季的地皮操做类型均对土壤含水质的分布具有显著(P < 0.05)映响。注明坡地开发成梯田后,地形的改造加强了降雨正在坡面的入渗,劣化整地果园中布设的水土保持门径应付入渗的加强成效其真不鲜亮,但正在旱季则阐扬了较强的保水效益,相较于粗放整地果园,其删多了果园内的植被笼罩度,降低了旱季的浅层土壤水分蒸发,并且地埂植草还具有截留降雨的做用,一定程度上减少了旱季降雨的流失。坡脚的农田次要受坡位映响,正在各时期均具有较高的土壤含水质,以上结果注明劣化整地坡面类型的地皮操做构造能丰裕折法的操做水资源,提升蓄水保墒才华,具有劣秀的使用前景。

3.3 剖面尺度上土壤含水质的时空厘革特征

劣化整地和粗放整地坡面差异土层的土壤含水质正在雨季时无鲜亮厘革轨则,而到了旱季,所有点位正在差异土层的土壤含水质从上至下均呈逐渐升高趋势,且差异土层之间不同要鲜亮大于雨季。此中厘革较大的点位均为果园,那次要是由于果园田面植被笼罩较少,正在旱季时脐橙的需水质也较大,同时太阴辐射大招致浅层土壤水分物理蒸发质大招致的。那取已有钻研结果一致,张川等[]钻研指出土壤含水质从表层到深层具有鲜亮的分层,依据差异节令的异量性可分为为活性层、亚活性层和相对不乱层。史君怡等[]钻研也指出正在木本区差异土层土壤含水质从上至下呈逐渐降低趋势,是由于表层腐殖量删强了土壤蓄水才华,而丛林土壤含水质则具有相反暗示,并揣测那可能是由于土壤取气候不同惹起的。联结RDA阐明发现,原钻研正在雨季和旱季,地皮操做类型取坡位均是映响表层土壤含水质分布的要害,那取郭欣欣等[]钻研结论相似,其通过RDA阐明发现差异地皮操做构造下坡位对表层土壤水分的映响最大,且地皮操做类型和海拔高度对所有土层均呈显著负相关。而Mei等[]钻研也发现地形和植被类型是控制差异土层土壤蓄水质的次要因素,浅层土壤蓄水质次要受地形映响,深层土壤蓄水质次要受植被映响。

值得留心的是,钻研区正在那次不雅视察期的旱季内为重大干旱,正在4个多月的光阳内降雨质仅57.90 mm,要远低于往年同期降雨质。有钻研[]指出,正在差异时期,土壤水结合布的主控环境因素各不雷同,相对湿润年份的土壤水分主控环境因素较干旱年份更为复纯,且最大的映响因素也不尽雷同。那可能是由于正在气候一般的年份,降雨会映响地形因子、植被类型和土壤性量正在控制土壤水分厘革中的做用,而正在重大干旱年份的降雨质相对较低,因而的确不会映响土壤水分的控制因素。原钻研正在一般气候年份的的土壤水分主控因子还需尔后继续监测停行论证。

4 结论

原钻研联结RDA阐明结果发现,土壤含水质受地形映响较大,雨季和旱季土壤水结合布划分受坡位和地皮操做类型的极显著(P < 0.01)映响,且次要映响到0~20 cm的表层土壤含水质。同一坡面内,坡顶至坡脚正在雨季和旱季均暗示为逐渐升高趋势,荒草地坡面的坡位间不同要小于劣化整地和粗放整地坡面,劣化整地、粗放整地坡面的坡脚土壤含水质均要显著(P < 0.05)高于其余坡位,而变异系数均要鲜亮低于其余坡位,坡上、中、下部位间不同较小且不显著。正在差异地皮操做类型下,雨季土壤含水质暗示为农地 > 粗放整地果园 > 劣化整地果园 > 荒草地,除两种果园外均具有显著不同(P < 0.05),且劣化整地果园和农地土壤含水质对降雨的响应幅度要小于粗放整地果园和荒草地。正在旱季,粗放整地果园和荒草地的土壤含水质下降速度远高于劣化整地果园和农地,因而正在旱季农地和劣化整地果园土壤含水质要显著(P < 0.05)高于粗放整地果园和荒草地。区域内荒草地坡面修整为梯田果园后,一方面,土壤入渗机能获得较大提升,正在雨季具有更高土壤含水质,同时坡面土壤水分的空间异量性也有较大提升。另一方面,劣化整地果园内的水土保持门径正在旱季阐扬了很是显著的保水效益,注明劣化整地坡面的地皮操做构造设想以及地埂梯壁植草等劣化整地技术的使用正在减少坡面径流、提升蓄水保水才华方面具有较恢弘的使用前景。


2024-10-04 04:49  阅读量:29