贵州喀斯特山区黄壤水分动态及其影响因素

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1、西南大学博士学位论文贵州喀斯特山区黄壤水分动态及其影响因素姓名：蒋太明申请学位级别：博士专业：农业资源利用指导教师：魏朝富;谢德体20070601摘要贵州喀斯特山区黄壤水分动态及其影响因素农业资源利用专业博士研究生蒋太明指导教师魏朝富研究员谢德体教授摘要如何提高降雨的资源化水平，用好有限的水资源．降低农业生产的需水量和耗水量已成为一个国际性的课题。土壤水分是作物生长、植被恢复以及生态环境建设的主要限制性因素。近年来，随着各种新方法、新技术的应用，农业生态系统水分运移模型，农田水分优化管理与调控技术等方面取得了大量的研究成果。但是，这些研究成果主要集中在半干旱、半湿润气候带的华

2、北平原和黄土高原，而在南方季节性干旱地区，尤其是西南喀斯特地区此类的系统研究工作较少。地处西南地区的贵州，碳酸盐类岩石分布面积大、范围广。是我国水土流失最严重的地区之一，季节性干旱问题突出，严重制约了农业生产的可持续发展。黄壤是贵州主要的农业土壤类型，占贵州国土面积的41．9％，占全国黄壤面积的25．3％，在全国具有典型代表性。为此，本研究选择具有喀斯特山区典型代表性的修文县久长镇为试验区。以黄壤为供试土壤，开展喀斯特山区坡地水分动态及其影响因素的研究，为贵州山区开展集雨抗早技术示范与推广提供了科学依据。试验研究以为贵州喀斯特山区季节性干旱问题的解决提供科学依据为出发点，围绕

3、坡地黄壤水分时空变异规律，在6．5度、9．5度和16度坡耕地上，按10．Omx4．Om的规格设置试验小区，以裸地为对照，设置了玉米--,J,麦套作、蔬菜一蔬菜连作两种作物种植方式，于2001年6月～2003年7月期间，采集坡地径流数据66次，共594个，每lO天采取0～lOcm、lO～20cra、20～40crn、40～60cm土层土样，每20天采取60～80cm、80～lOOcm土层土壤样品进行含水量测定，获得76批次、共3420个土壤水分数据。按照不同坡度、不同作物种植方式分别对径流与土壤水分数据进行分类整理，采用常规数据统计和互谱相关分析、小波分析等方法对黄壤水分的空间

4、变异进行了探讨，完成了贵州喀斯特山区黄壤的持水性能、降水转化、水分动态及其影响因素等相关内容的探讨。主要研究成果如下：(1)黄壤质地粘重，持水力强，比水容量小，有效水范围极窄，易于发生干旱。黄壤剖面中粒径

5、一30kPa段，再降至一100～．300kPa段时。黄壤比水容量由lO。数量级降至lO。数量级，再降至10-3数量级。当土壤水吸力S小1：100kPa时，土壤含水率下降很快，土壤水分释放快，量大；当吸力s大于100kPa时，土壤水分释放缓慢，量小。黄壤0～20cm土层田间持水量高至282．29-kg一，凋萎系数也高达250．09·k百。以上，有效水范围仅30～509·kg～，是黄壤易于干旱的主要原因。0～100cm土体黄壤总库容为5515．3m3,hma；贮水库容达4094．1m3．hm。，占总库容的74．23％；通透库容仅1421．26矗·hm"2，占总库容的25．77％，

6、不利于土壤水分的上、下运行；有效水库容只287．1m3·hm-2，占贮水库容的比例仅9．69％，易于发生干旱；无效水库容占贮水库容的比例高达90．31％，对作物供水价值不大。(2)常规种植方式下黄壤地表径流量大，降雨资源化效率低。贵州喀斯特山区黄壤径流与降雨在时间上同步．5～8月径流高峰期，频率高，变幅大；3～4月和9～11月平缓，频率低，变幅小。对降雨的接纳始于3月，3～4月中旬的降雨接纳较少；4月下旬～6月降雨接纳频率高，数量大；7月降雨接纳频率低，单次接纳量较大；8月降雨较多，接纳量不大；9月降雨接纳偏少：10月降雨接纳频率高，接纳量小；11月～次年2月，基本没有降雨接

7、纳。4～10月是坡地黄壤增加深层土壤降雨入渗和提高降雨资源化水平的关键时期。黄壤坡地径流(焉)和“土壤一植物”系统对降雨(P)的接纳(只)表现为P=只+R，的数量关系，径流量随降雨量的增大而加速增加，表现为R，=-a+bP．cP+d，的函数关系；降雨接纳量在初期随降雨增大而升高，当降雨到达一定量时。降雨接纳数量逐步降低，表现为Pe=叶bP．}c，d，的函数关系。6．5度、9．5度和16度黄壤坡地年产流降雨占年降雨量的72％。裸地的年径流量占年产流降雨量的42．4％，“土壤一植物”系统对产流降雨的58．觎