典型紅壤地區(qū)土壤環(huán)境中水分、養(yǎng)分變化及耦合作用研究.pdf

1、紅壤地區(qū)面積廣大，約占全國土地總面積的22.7％。但紅壤分布區(qū)域內(nèi)降水時空分布不均勻，常常導(dǎo)致紅壤地區(qū)出現(xiàn)季節(jié)性干旱。與此同時，紅壤的酸化和氮、磷的污染等，又導(dǎo)致紅壤地區(qū)的生態(tài)環(huán)境惡化。該區(qū)大部分土壤肥力的很多重要指標(biāo)如速效磷含量、有機(jī)質(zhì)含量等都很低，使得紅壤資源潛在的生產(chǎn)能力得不到應(yīng)有的發(fā)揮。因此，合理開發(fā)、整治與保護(hù)好紅壤資源，一直是土壤科學(xué)及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。本研究采用田間小區(qū)試驗和室內(nèi)模擬相結(jié)合的方法，選擇了湘南祁陽紅壤

2、地區(qū)典型旱地和水田為供試土壤，研究了該區(qū)土壤水分、養(yǎng)分變化和酸雨對農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的影響狀況，試圖為紅壤地區(qū)的環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及防治紅壤的季節(jié)性干旱提供科學(xué)的依據(jù)。 本文的主要研究結(jié)果如下： (1)通過田間和室內(nèi)試驗得出土壤飽和導(dǎo)水率，對比原狀土及擾動土表明：供試紅壤原狀土飽和導(dǎo)水率的變化范圍在1.94×10-4～44.80×10-4 cm·s-1之間，并在土壤剖面中呈現(xiàn)出自上而下減小的趨勢，原狀土表層飽和導(dǎo)水率遠(yuǎn)

3、大于其它各土層。同時，旱地各土層飽和導(dǎo)水率均大于水田各土層；擾動土的飽和導(dǎo)水率變化范圍為1.09×104～2.59×10-4 cm·s-1，也呈現(xiàn)出自上而下減小的趨勢，但各土層相差不大，旱地擾動土飽和導(dǎo)水率略高于水田。影響紅壤飽和導(dǎo)水率的因素主要有土壤容重、土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)含量等，土壤容重為主導(dǎo)因素，其它如土壤質(zhì)地和有機(jī)質(zhì)含量等也有一定的影響。 (2)研究了土壤水分庫容，結(jié)果表明：旱地土壤各層的有效水含量變化區(qū)間為82.17×1

4、0-3_99.59×10-3 cm3.cm-3，各層相差不大；水田土壤各層有效水含量差距較為明顯，變化區(qū)間為112.89×10-3-230.2×10-3 cm3·cm-3，其中表層和犁底層的有效水含量遠(yuǎn)大于其它各層次，分別達(dá)到了222.04×10-3和230.20×10-3cm·cm-3。容重主要影響飽和含水量；粘粒含量主要影響高吸力條件下的水田土壤含水量。紅壤旱地的總庫容較高，達(dá)到96.38mm，有效水庫容含量很低，僅為17.71mm

5、，有效水庫容遠(yuǎn)高于旱地表層，達(dá)到30.74mm。紅壤旱地滯洪庫容較高，具有一定的水分儲蓄和調(diào)節(jié)功能。 (3)對旱地不同肥料配比小區(qū)的一年土壤含水量定點測定及氣象因素分析表明：將研究區(qū)一年內(nèi)的土壤含水量分為四個階段：土壤水分充盈期(3月份下旬到6月中旬)、土壤水分虧缺期(6月份中旬至8月份下旬)、土壤水分補(bǔ)充恢復(fù)期(8份下旬至10月中旬)和土壤水分平穩(wěn)期(10月中旬至3月份中旬)?？瞻仔^(qū)長期沒有作物生長，其土壤結(jié)構(gòu)與其他實驗小區(qū)

6、不同，其土壤含水量變化很大，任何單一的氣象因素變化都會對空白小區(qū)土壤含水量產(chǎn)生很大影響。在施用肥料的實驗小區(qū)中，由于植被的存在，蒸發(fā)對N小區(qū)，NP小區(qū)，NPK小區(qū)的影響逐漸降低，而降雨因素對N小區(qū)，NP小區(qū)，NPK小區(qū)的影響力逐漸增加。 (4)通過對湖南祁陽地區(qū)紅壤旱地不同處理小區(qū)土壤剖面中氮素的研究表明：各小區(qū)各層土壤中的NH4+-N和NP3--N含量有明顯的時空變化。NH4+-N和NO3--N在各處理小區(qū)土壤中的含量均表現(xiàn)為

7、表層較高，底層較低；通過二者在不同季節(jié)和剖面中的比較，發(fā)現(xiàn)5月份單施氮的小區(qū)土壤淀積層NH4+-N和NO3--N含量分別達(dá)到最高，為248.34 mg·kg-1和127.24mg·kg-1。NH4+-N和NO3--N的含量在NPK配施小區(qū)與NP配施小區(qū)各個月份均呈極顯著的直線線性相關(guān)；在單施氮小區(qū)7月份和9月份呈顯著的直線線性相關(guān)，其它月份中無顯著相關(guān)性；在空白小區(qū)無顯著相關(guān)性。各小區(qū)土壤中有機(jī)質(zhì)含量與NO3--N含量呈指數(shù)曲線變化，相

8、關(guān)系數(shù)達(dá)極顯著水平；各小區(qū)土壤中有機(jī)質(zhì)含量與NH4+-N含量呈指數(shù)曲線變化，相關(guān)系數(shù)達(dá)到極顯著水平。 (5) NO3-在紅壤各層中垂直遷移速度較快，主要受土壤容重等物理性質(zhì)的影響，其穿透曲線頂點C/C0值高低順序依次為：耕作層＞母質(zhì)層＞淀積層＞淋溶層。SO42-在紅壤中的垂直穿透曲線是土壤結(jié)構(gòu)、陽離子含量和pH值等因素共同作用的結(jié)果，遷移過程緩慢同時危害更大。其在各層的穿透時間依次為：母質(zhì)層＞淋溶層＞淀積層＞耕作層；穿透曲線頂點