北京鹫峰地区林木根系和石砾对土壤优先流的影响

发布时间：2020-11-12 13:35

　　 随着我国工业化和城镇化的发展,地下水质不断恶化,土壤重金属污染日益严重,同时土壤盐渍化、养分流失等频频发生。土壤水分和溶质运移是环境科学和土壤学的重要研究领域,土壤优先流是一种常见的土壤水分运移形式和普遍存在的现象,它是水分运移由均质走向非均质研究的标志。土壤优先流影响生态水文过程,同时对水循环及水平衡有重要影响。为量化林木根系和石砾对土壤优先流的影响,本文以北京鹫峰地区——鹫峰国家森林公园为研究对象,采集3个研究点,分别以国槐、侧柏和槲树为研究对象,采用野外染色示踪与室内穿透试验相结合的方法,分析优先流特征及其影响因素。研究结果如下： (1)北京鹫峰地区——鹫峰国家森林公园存在明显的土壤优先流现象,优先流类型主要为指流和大孔隙流。不同土壤垂直剖面上,优先流区和基质流区差异明显。 (2)林木根系是影响土壤优先流的主要因素。3个研究点,随着土层深度的增加,根长密度逐渐降低,对根系径级d1mm,1d3mm和3d5mm根系而言,根长密度在优先流区大于基质流区发生概率分别为66.7%,88.9%和83.3%；根系d1mm对优先流贡献度最大,均值为94.8%,1d3mm和3d5mm根系对优先流贡献度较小,均值分别为4.3%和0.9%；3个研究点根系生物量进行统计,66.7%优先流区根系生物量大于基质流区根系生物量。 (3)石砾同样是影响土壤优先流过程的主要因素,鹫峰地区石砾在土壤内的分布形式主要为积聚、零散状态,石砾与土壤水分和溶质运移关系较为复杂。3个研究点,石砾含量均在11.5%以下,土壤稳定水分运移速率随石砾含量的增加呈下降趋势,曲线拟合系数较低(R2=0.536,n=12)。 (4)根石结构是在试验分析基础上建立起来的综合体系,鹫峰地区根石结构对水分运移影响较复杂,稳定水分运移速率与根系体积和根系干重呈正相关关系,与石砾含量呈负相关关系,即根系体积和石砾对稳定水分运移速率的影响,回归方程为z=f (x, y)=1.235+0.4959x-0.05052y,R2为0.7837；对于根系干重和石砾,回归方程为z=f (x, y)=1.391+1.487x-0.08065y,R2为0.7605,式中,z表示稳定水分运移速率(ml·min-1), x表示根系体积(cm3)或根系干重(g),y表示石砾含量(%)。
【学位单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S714
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 前言
    1.1 土壤优先流研究概述
        1.1.1 土壤优先流影响因素
            1.1.1.1 土壤质地和结构
            1.1.1.2 土壤初始含水量
            1.1.1.3 植物根系
            1.1.1.4 石砾
            1.1.1.5 降雨及溶质施加速率条件
            1.1.1.6 耕作及灌溉条件
            1.1.1.7 干湿及冻融条件
        1.1.2 土壤优先流类型
        1.1.3 土壤优先流强度
        1.1.4 土壤优先流特征
            1.1.4.1 环绕特征
            1.1.4.2 非平衡特征
            1.1.4.3 快速穿透特征
            1.1.4.4 侧向入渗特征
            1.1.4.5 水流与土体间的相互作用特征
            1.1.4.6 穿透曲线的不对称和拖尾特征
        1.1.5 土壤优先流理论
        1.1.6 土壤优先流探测技术
    1.2 根系对土壤优先流影响研究进展
    1.3 石砾对土壤优先流影响研究进展
    1.4 根石结构对土壤优先流影响研究进展
    1.5 研究目的及意义
2 研究区及研究样地概况
    2.1 研究区概况
        2.1.1 地质地貌条件
        2.1.2 气候条件
        2.1.3 土壤条件
        2.1.4 植被条件
        2.1.5 社会经济条件
    2.2 研究样地概况
        2.2.1 研究样地分布
        2.2.2 研究点土壤特征
3 研究内容、方法和技术方案
    3.1 研究内容
        3.1.1 优先流参数分析
        3.1.2 优先流区和基质流区根系分布
        3.1.3 石砾分布特征
    3.2 研究方法
        3.2.1 野外染色示踪试验
        3.2.2 溶质穿透试验
        3.2.3 土壤优先流指标测定
        3.2.4 根系含量测定
        3.2.5 石砾含量测定
        3.2.6 试验数据处理
    3.3 技术路线
4 林木根系对土壤优先流的影响
    4.1 土壤优先流染色模式
    4.2 根长密度对土壤优先流影响分析
        4.2.1 根长密度分布模式
            4.2.1.1 不同根系径级根长密度变化分析
            4.2.1.2 根长密度随土壤层变化分析
        4.2.2 根长密度与优先流量化关系
            4.2.2.1 根长密度与优先流贡献度
            4.2.2.2 根长密度与优先流区发生概率
            4.2.2.3 根长密度与最大染色深度
            4.2.2.4 根长密度与染色面积百分比
            4.2.2.5 根长密度与优先流面积百分比
            4.2.2.6 根长密度与50%染色深度
    4.3 根系生物量对土壤优先流的影响分析
        4.3.1 根系生物量随土壤层分布特征
        4.3.2 根系生物量对优先流的影响
    4.4 小结
5 石砾对土壤优先流的影响
    5.1 石砾分布特征
    5.2 石砾体积含量与水分运移速率量化
        5.2.1 土壤水流特征
            5.2.1.1 出流液体积变化分析
            5.2.1.2 出流液累积体积变化分析
            5.2.1.3 水分运移速率变化分析
        5.2.2 非饱和状态下溶质穿透曲线结果分析
        5.2.3 石砾体积含量对水分运移速率影响分析
    5.3 小结
6 根石结构对土壤优先流的影响
7 结论及建议
    7.1 结论
    7.2 建议
参考文献
个人简介
导师简介
成果目录清单
致谢

【参考文献】

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本文编号：2880799