半干旱黄土区不同土地利用方式对土壤水分入渗的影响

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半干旱黄土区沟壑纵横，地下水埋藏较深，且降水量有限，当地农业以雨养为主，水分为限制黄土高原半干旱区农业生产力的主要因素。研究表明，农牧结合的农业经营模式是最适合该区农业的发展方向。苜蓿是该地区传统的饲料作物之一，种植历史悠久。研究表明种植牧草苜蓿和种植传统粮食作物对土壤物理性质如土壤总孔隙度、土壤容重、土壤饱和导水率产生不同影响，同时因水分消耗强度和程度不同，会导致土壤剖面水分状态呈现差异，从而影响降雨对土壤的入渗补给，结果反过来又影响作物对水分的吸收利用。本试验在同一背景下通过连续两年的连作苜蓿地、玉米地（前茬小麦轮作）、撂荒地三种土地利用方式作为处理，以土壤水分的运移和入渗为重点对如下问题进行研究和探讨：1）三种土地利用方式下土壤水分的亏缺状态；2）三种土地利用方式对土壤物理性质（容重、孔隙度、饱和导水率、土壤水分特征曲线）的影响；3）进行水分补充（模拟全年降雨量350mm），研究三种土地利用方式下土壤水分运移和入渗补给效果（从土壤水分入渗深度和入渗补给量两个方面进行衡量）；4）分析三种土地利用方式造成土壤水分运移和入渗补给差异的原因。
　　本实验在模拟当地全年降雨量进行水分补充的情况下，测定土壤含水量和储水量的变化；通过染色示踪方法记录土壤垂直剖面水分运移；用剖面染色百分比来衡量土壤优先流的发生范围。在模拟降雨之前测定土壤含水量以及土壤孔隙度、土壤容重、土壤饱和导水率。用挖掘法采集根系，用EPSON V800和WinRHIZO对根系进行扫描和分析。离心机法测定土壤水分特征曲线并选取VG模型用Matlab的非线性函数Isqcurvefit进行拟合。
　　研究结果表明三种不同土地利用方式在2年的时间跨度下：1）土壤水分的亏缺状况存在明显差异，苜蓿地水分亏缺严重高于玉米，玉米地水分亏缺高于荒地。2）土壤孔隙度和土壤容重及饱和导水率也存在差异。0-20cm层受外界干扰，三种土地利用方式土壤容重表现出荒地>苜蓿地>玉米地；20-180cm剖面苜蓿地最大，20-80cm剖面荒地>玉米地，80-120cm玉米地>荒地，120cm以后两者相差不大，进一步分析表明，土壤剖面20-180cm容重与根系指标（根系表面积密度、根长密度、根体积密度）显著相关。土壤孔隙度三者大小差异与土壤容重表现出相反的趋势。饱和导水率三者差异主要体现在100-140cm层，荒地的饱和导水率明显大于苜蓿地和玉米地。3）进行水分补充后，土壤水分入渗补给效果玉米地最好，入渗深度最深，入渗补给量最大，其次是荒地，苜蓿地入渗较浅，但其入渗补给量与荒地差异不显著。4）进一步分析表明，三种不同土地利用方式下土壤水分入渗补给效果产生差异的原因主要为：根系引起的土壤优先流差异以及进行水分补充前的土壤初始含水量差异。

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作者
胡玲伟;
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作者单位

兰州大学;

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授予单位兰州大学;
学科生态学·生态学
授予学位硕士
导师姓名贾宇;
年度 2017
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 S152.72;
关键词
土壤水分; 入渗深度; 土地利用; 土壤孔隙度;

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