降雨過程中典型紅壤孔隙時空變化規(guī)律研究.pdf

1、孔隙特征是指孔隙的分布，數(shù)量搭配和形態(tài)特征，它直接影響水分在土表及土體內(nèi)的遷移途徑及方式，與土壤表面徑流及滲透性之間具有密切關(guān)系(Edwards等，1989；Poesen等，1992)，認識表土孔隙特征對土壤侵蝕過程研究有重要意義。本文以第四紀(jì)紅粘土母質(zhì)發(fā)育的典型紅壤為研究對象，通過模擬降雨獲取不同降雨歷時的土壤微形態(tài)樣本，并應(yīng)用土壤切片技術(shù)和數(shù)字圖像技術(shù)定量分析，降雨過程中表土樣本橫斷面和縱斷面上孔隙特征的時空變化規(guī)律，初步探討了土壤

2、表土孔隙特征與土壤侵蝕過程間的關(guān)系，結(jié)果如下： 1、土壤橫斷面孔隙數(shù)量隨著降雨歷時延長：0-2.5mm層下降多，2.5-5mm層下降其次，7.5-12.5mm層孔隙下降較小且相似。此外，0-2.5mm和2.5-5mm層，在3min時孔隙總數(shù)量小幅上升，且上升的主要是等效直徑0.05-0.2mm、0.2-0.35mm的孔隙。30min左右，各層孔隙數(shù)量變化穩(wěn)定。等效直徑大于0.5mm的孔隙數(shù)量下降最大，小于0.05mm下降最小。

3、 2、土壤橫斷面孔隙面積隨著降雨歷時延長：孔隙面積百分比呈下降趨勢，0-2.5mm層孔隙面積比下降最大；2.5-5mm層其次，在3min時等效直徑為0.05-0.2mm、0.2-0.35mm的孔隙面積百分比小幅上升。；7.5-12.5mm層下降較小且相似，這是因為隨著土壤深度增加土壤受地表層流和雨滴打擊依次減少，都只受到水流的單一入滲作用影響。等效直徑大于0.5mm的孔隙面積百分比下降最大，小于0.05下降最小。 3、土壤

4、橫斷面孔隙形態(tài)隨著降雨歷時延長：不規(guī)則孔隙所占面積最大且減少最多，圓形孔隙所占面積最小且減少最少，長形孔隙各個時段都很少。降雨30min后，不規(guī)則孔隙在7.5-12.5mm層占據(jù)較大比例，而0.5mm層比例較??；圓形孔隙在各個層次為一半左右，且在0-2.5mm中占70％左右；長形孔隙在0-2.5mm層幾乎消失，在其它層次中占比例也很少。 4、土壤縱斷面孔隙數(shù)量隨降雨歷時延長：0-5mm層孔隙數(shù)量在6min時出現(xiàn)較大幅下降，一直持

5、續(xù)到30min。0.05-0.2mm和0.2-0.35mm孔隙數(shù)量變化最大。5-10mm層孔隙數(shù)量減小速率和幅度均小于0-5mm層，孔隙徑級和形狀不斷的發(fā)生再分布。0.2-0.35mm的孔隙明顯多于0.5mm層。10-20mm(L3)孔隙數(shù)量多于L1、L2，孔隙數(shù)量變化最小，30min后，孔隙數(shù)量仍維持較高值。 5、土壤縱斷面孔隙面積隨降雨歷時延長：0.5mm孔隙面積百分比在6min時出現(xiàn)較大下降，并一直持續(xù)到30rain，在3

6、0min時達到5％最小值。等效直徑大于0.5mm孔隙面積變化最明顯。5-10mm層孔隙面積百分比減小速率和幅度小于0-5mm層。等效直徑為0.35-0.5mm和大于0.5mm孔隙面積百分比多于L1層。10-20mm層孔隙面積百分比，在9rain后才有緩慢下降。且到30min時仍維持在20％。10-20mm層各等效直徑的孔隙面積百分比變化不明顯。 6、土壤縱斷面上土壤孔隙形態(tài)降雨歷時延長：圓形孔隙所占比例最小，長形不規(guī)則孔隙所占比

7、例較大。3min時0-5mm不規(guī)則孔隙少量增加，這主要是受雨滴打壓作用，小孔隙被壓扁，拉長，連通性增加，原來相互分離的小孔隙互相連通，形成裂隙狀孔隙和長孔隙。0-5mm層變化頻率比5-10mm層和10-20mm層大。10-20mm層孔隙形態(tài)和孔徑分布無大變化，這主要與其受降雨影響不大有關(guān)。 7、土壤總面積百分比與降雨徑流量和侵蝕量變化過程對比分析表明：土壤表層總面積百分比在3-6min時有小幅下降，且等效直徑大于0.35mm的孔

8、隙下降幅較大，這也是土壤坡面產(chǎn)流直接原因。坡面產(chǎn)流時間為8min左右，相較于土壤孔隙面積變化過程，坡面產(chǎn)流時間滯后于土壤孔隙面積突變時間。土壤孔隙面積百分比在產(chǎn)流后開始大幅下降并一直保持下降趨勢，到40min左右趨于穩(wěn)定。二者在時間變化趨勢上有很強一致性。由于降雨產(chǎn)流后，孔隙面積百分比變化是由團聚體破碎后的土壤顆粒在水平和垂直方向上隨水分運移而產(chǎn)生的，而土壤團聚體的破壞和破壞后的土壤顆粒分離、搬運、水分入滲是土壤的徑流強度、侵蝕量以及侵