本文關鍵詞：東北黑土區(qū)寒季表土水分變化特征，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：我國作為世界上的第三大凍土國,季節(jié)性凍土面積占我國國土面積的一半以上。東北黑土區(qū)分布在黑龍江、吉林、遼寧和內蒙古地區(qū),地處季節(jié)性凍土區(qū)域,每年有一半的時間都在進行著土壤的凍結、融化過程。已有研究表明,季節(jié)性凍土區(qū)整個冬季及融雪期表層土壤經歷了若干次凍融作用過程,凍融作用通過改變表土含水量及水分的固、液狀態(tài),使表土機械組成、容重、抗剪切能力、團聚體穩(wěn)定性等發(fā)生變化,進而影響其抗蝕指。融雪期產生的融雪徑流可使表土受到更嚴重的沖刷,增加了土壤侵蝕發(fā)生的可能性。土壤凍結過程中水分遷移指在凍結過程中土壤水分由勢能高處向勢能低處轉移的現(xiàn)象,土壤水分的遷移導致凍結層土壤含水量增加,進而影響土壤的抗蝕性指標。本研究將凍結土壤水分遷移理論拓展到寒季表土水分空間變化上,研究了寒季表土水分在不同空間尺度上的變化特征,對了解凍融作用下融雪期表土抗蝕性變化,揭示相應的產流機制、防治土壤侵蝕具有重要意義。本文以東北黑土區(qū)為研究區(qū)域,針對東北黑土低山丘陵區(qū)壟作農田及其周邊林地,通過野外觀測試驗,研究坡面尺度上不同坡位、坡向和不同土地利用表土水分在凍結期內的變化特征。在此基礎上通過對2013和2014年不同地區(qū)降雨、氣溫等氣象資料進行分析,研究表土水分在兩年凍結期內的差異,研究結果表明：(1)在0-30cm耕層內,海倫、西豐、梅河口和扎蘭屯采樣坡面耕地土壤水分在凍結期內有明顯的遷移過程,在土壤凍結初期水分遷移量較大,土壤凍結后相比凍結前有所增加,增加量大小為棕壤(西豐)白漿化暗棕壤(梅河口)黑土(海倫)暗棕壤(扎蘭屯),分別增加了6.4%、4.1%、1.5%、0.6%。0-30cm耕層土壤完全凍結后土壤含水量大小為黑土(31.6%)、棕壤(27.4%)、白漿化暗棕壤(21.7%)、暗棕壤(23.6%)。在垂直方向上,四個地區(qū)采樣坡面耕層土壤水分向0-10cm土層遷移量最大,耕層土壤剖面分布不同導致土壤水分在不同土層內增加量不同。海倫采樣坡面黑土在0-10cm耕層內土壤水分增加量最多,平均增加了4.3%,在0-20cm和0-30cm耕層內土壤水分增加量較少,平均增加了0.8%和0.7%；西豐采樣坡面棕壤和梅河口采樣坡面白漿化暗棕壤耕層內不同層次土壤水分增加量較為均勻,棕壤0-10cm、0-20cm和0-30cm耕層土壤水分增加量分別為4.7%、2.7%、3.1%；白漿化暗棕壤0-10cm、0-20cm和0-30cm耕層土壤水分增加量分別為2.3%、1.8%和2.7%；暗棕壤耕層內不同層次土壤水分增加量相對較少,0-10cm、0-20cm和0-30cm耕層土壤水分增加量分別為1.02%、0.75%和0.7%。(2)在坡面尺度上,坡面土壤侵蝕的結果改變了表土層的厚度,表土厚度的變化又引起土壤物理性質的變化進而影響凍結期表土水分的變化。在不同地區(qū)采樣坡面中,由于坡面土壤、地形和耕作擾動程度不同導致不同坡位表土凍結前水分分布不同,進而影響凍結過程中土壤水分向表層的遷移量。海倫采樣坡面耕地不同坡位土壤水分向表層遷移量受土壤剖面物理性質影響較大；西豐和梅河口采樣坡面耕地不同坡位土壤水分向表層遷移量受地形影響較大；扎蘭屯采樣坡面耕地不同坡位土壤水分向表層遷移量受外界環(huán)境影響較小。海倫采樣坡面表土水分增加量大小為下坡位(5.4%)上坡位(4.7%)中坡位(1.2%)；西豐采樣坡面表土水分增加量大小為中坡位(6.6%)上坡位(2.8%)下坡位(2.1%)；梅河口采樣坡面表土水分增加量大小為下坡位(5.4%)中坡位(3.6%)上坡位(3.1%)。不同坡向由于接收太陽輻射不同導致凍結期表土水分變化不同,海倫和西豐采樣坡面不同坡向表土水分變化差異較大；梅河口和扎蘭屯采樣坡面表土水分變化差異較小。(3)在不同地區(qū)采樣坡面中,不同土地利用0-30cm土層土壤由于植被覆蓋、根系分布、地形等因素的不同導致土壤物理性質有所差異,土壤物理性質的不同會對土壤的持水性和導水性產生影響,進而影響表土水分在凍結期內的變化。在海倫采樣坡面中,林地表土由于土壤孔隙連通好于耕地,導致土壤水分向表層遷移量和遷移范圍均大于耕地,0-30cm土層土壤水分增加量大小為林地(5.4%)耕地(0.8%)；在西豐采樣坡面中,林地表土中砂粒含量高于耕地,土壤持水性較差,淺層土壤含水量較小,因此土壤水分向表層遷移量小于耕地,0-30cm土層土壤水分增加量大小為耕地(4.8%)林地(3.9%)；在梅河口采樣坡面中,林地表土和耕地表土在剖面分布上差異較小,林地土壤根系含量較多導致其耗水作用較強,土壤凍結前淺層土壤含水量相對較少,因此土壤水分向表層遷移量小于耕地,0-30cm土層土壤水分增加量大小為耕地(4.2%)林地(2.4%);在扎蘭屯采樣坡面中,耕地地表蒸發(fā)強度較大,表土凍結前較為干燥,而林地表土由于有植被冠層的覆蓋,在一定程度上減弱了土壤水分的蒸發(fā),土壤凍結前較為濕潤,因此土壤水分向表層遷移量大于耕地,0-30cm土層土壤水分增加量大小為林地(1.8%)耕地(0.57%)。(4)在2013-2014和2014-2015年間,氣候、環(huán)境等條件變化使得凍結期表土水分存在年際間差異。在兩年凍結期內,海倫和扎蘭屯采樣坡面表土含水量相差較小,西豐和梅河口相差較大,F值分別為2.07、3.62、12.69和24.02,這主要受降雨、土質等因素的影響。海倫采樣坡面黑土土壤儲水性能較好,在兩年期間內,降雨量的不同對表土凍結前含水量的影響較小；西豐采樣坡面棕壤儲水性能稍差,在兩年期間內,降雨量的不同對表土凍結前含水量有一定的影響；梅河口采樣坡面白漿化暗棕壤土壤儲水性能較差,在兩年期間內,降雨量的不同對表土凍結前含水量的影響較大。降雨量的不同導致淺層土壤凍結前含水量不同,進而影響凍結期土壤水分向表層的遷移量,導致凍結期內表土含水量不同。氣候條件的不同對凍結期表土水分空間分布格局沒有顯著的影響,在兩年凍結期內,表土水分空間變異的機制不同。從年尺度來看,海倫采樣坡面在兩年期間表土水分變異格局較為一致,坡位、坡向和土地利用對表土水分的空間變異均有顯著的影響；扎蘭屯采樣坡面不同坡位、坡向和土地利用對表土水分的空間變異影響較小；西豐和梅河口采樣坡面坡向和土地利用對表土水分的空間變異有顯著的影響。
【關鍵詞】：土壤水分 變化特征 凍結期 東北黑土區(qū)
【學位授予單位】：沈陽農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S152.7
【目錄】：

• 摘要9-11
• Abstract11-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 研究目的和意義14-15
• 1.2 國內外研究進展15-18
• 1.2.1 土壤凍結過程中水分遷移研究15-17
• 1.2.2 土壤水分空間異質性研究17-18
• 1.3 研究目標18-19
• 1.4 研究內容及技術路線19-21
• 1.4.1 研究內容19-20
• 1.4.2 技術路線20-21
• 第二章 數(shù)據(jù)來源與研究方法21-26
• 2.1 數(shù)據(jù)來源21
• 2.1.1 野外試驗21
• 2.1.2 氣象資料21
• 2.2 試驗方法21-26
• 2.2.1 寒季表土水分觀測21-24
• 2.2.2 土壤物理性質測試24-26
• 第三章 研究區(qū)概況26-30
• 3.1 東北黑土區(qū)概況26
• 3.2 研究區(qū)的選取26-27
• 3.3 地域界定27-28
• 3.3.1 地形地貌特征28
• 3.3.2 植被分布特征28
• 3.3.3 土壤分布特征28
• 3.4 區(qū)域概況28-29
• 3.5 采樣區(qū)域土壤概況29-30
• 第四章 東北黑土區(qū)壟作農田寒季表土水分變化特征30-39
• 4.1 耕地土壤水分變化特征30-33
• 4.1.1 耕地土壤水分隨時間變化30-31
• 4.1.2 耕地土壤水分剖面變化31-32
• 4.1.3 不同耕作擾動下耕層土壤水分變化32-33
• 4.2 不同坡位耕地土壤水分變化特征33-37
• 4.2.1 坡面土壤水分遷移量與土壤物理性質關系33-35
• 4.2.2 不同坡位土壤水分變化35-37
• 4.3 不同坡向耕地土壤水分變化特征37-38
• 4.4 本章小結38-39
• 第五章 東北黑土區(qū)不同土地利用寒季表土水分變化特征39-46
• 5.1 不同土地利用土壤物理性質差異39-40
• 5.2 不同土地利用土壤水分隨時間變化40-42
• 5.3 不同土地利用土壤水分剖面變化42-44
• 5.3.1 黑土不同土地利用土壤水分垂直分布特征42-43
• 5.3.2 棕壤不同土地利用土壤水分垂直分布特征43
• 5.3.3 白漿化暗棕壤不同土地利用土壤水分垂直分布特征43
• 5.3.4 暗棕壤不同土地利用土壤水分垂直分布特征43-44
• 5.4 本章小結44-46
• 第六章 東北黑土區(qū)兩年寒季表土水分變化比較分析46-57
• 6.1 氣候變化特征46-48
• 6.1.1 降雨量變化46-47
• 6.1.2 氣溫變化47-48
• 6.2 兩年土壤水分變化比較分析48-56
• 6.2.1 土壤凍結前水分狀況48-49
• 6.2.2 凍結期土壤水分隨時間變化49-51
• 6.2.3 凍結期土壤水分空間變化51-56
• 6.3 本章小結56-57
• 第七章 結論與展望57-60
• 7.1 結論57-58
• 7.2 展望58-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64-65
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文65

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本文編號：509644