基于加热实验的凉山干旱河谷土壤斥水性研究.pdf
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1、第 卷 第 期 西 华 师 范 大 学 学 报(自 然 科 学 版)()年 月.:./.收稿日期:基金项目:西华师范大学英才基金项目()西华师范大学博士启动项目()作者简介:张军()男博士副教授主要从事土壤侵蚀和水土保持研究通信作者:贾春蓉()女副教授主要从事区域地理与社会经济发展研究:.引文格式:张军贾春蓉吕威等.基于加热实验的凉山干旱河谷土壤斥水性研究.西华师范大学学报(自然科学版)():.()():.基于加热实验的凉山干旱河谷土壤斥水性研究张 军贾春蓉吕 威张泽洪曹鋆杰黄瑜馨余秋莲(.西华师范大学.地理科学学院.四川省干旱河谷土壤侵蚀监测与控制工程实验室四川 南充.大小凉山干旱河谷土壤侵
2、蚀与生态修复野外科学观测研究站四川 喜德)摘 要:森林火灾影响地表覆被和土壤性质改变土壤斥水性而土壤斥水性被认为是影响土壤水文和侵蚀过程的直接原因 本文采集四川省凉山干旱河谷区表层原状森林土样通过加热实验分析不同温度和时间土壤斥水性的变化特征 结果显示:未加热情况下土壤斥水性具有较强的空间异质性随着加热温度升高和时间延长空间异质性减弱 土壤斥水性随温度升高而降低 后土壤斥水性被破坏 土壤斥水性随加热时间延长而降低前 最为明显 后基本保持稳定但温度达到 后加热时间对表层土壤斥水性的影响减弱关键词:土壤斥水性干旱河谷森林火灾温度时间中图分类号:.文献标志码:文章编号:()火灾是森林系统的一个重要生
3、态过程它改变了地表覆被格局以及森林土壤的物理、化学和生物等性质影响区域水文过程 土壤斥水性()被认为对土壤水运移有强烈的影响是火后地表径流增加、土壤侵蚀加剧的主要原因成为国内外研究的热点 土壤斥水性是指当水与土壤表面接触时土壤不能或很难被水分湿润的现象它是许多植被下土壤的共同特征但在火灾后会发生显著的变化 研究认为森林火灾引起的土壤斥水性与火强度以及持续时间密切相关 不同的火强度和持续时间对土壤斥水性强度和空间分布产生影响 王严等对四川省雅江县恶古溪流域火烧迹地现场试验发现土壤斥水性具有较大的空间异质性火烧程度越高对斥水性影响的土层越深 等通过对燃烧点和对照点土壤进行原位斥水性测试发现燃烧点表
4、层土壤的斥水性最高且随时间和土壤深度变化斥水性显著降低 火后土壤斥水性的形成与有机质密切相关 实验和现场研究表明土壤中有机物被加热后释放出脂肪族碳氢化合物固定在土壤颗粒表面形成防水层 然而当超过某一温度后这些化合物会被破坏 除有机质外火后土壤斥水性与土壤质地、土壤矿物特性等有关 火后土壤斥水性强度和空间分布格局对土壤水文和侵蚀产生影响甚至诱发泥石流等自然灾害 大量研究表明森林火灾发生后地表径流量和侵蚀率提高了 倍这主要归因于火后土壤表面形成的斥水层 于振江等对雅江县米西沟林火受灾区调查发现该区域在火灾后曾多次发生泥石流认为火后较强的土壤斥水性减少了土壤水分入渗更易产生地表径流加剧土壤侵蚀直接为
5、火后泥石流提供物源启动条件 国内已开展火后土壤侵蚀过程以及泥石流形成特征和诱发机制等研究并取得了丰富的成果但对火强度及持续时间对土壤斥水性影响的研究还相对较少凉山州干旱河谷地带主要分布于西昌以南的金沙江、雅砻江和安宁河河谷 干旱河谷干湿分明年平均气温 年平均降水量 湿季(月)降水丰富旱季(月次年 月)降水稀少由于全年蒸发量远高于降水量导致该区生态脆弱是四川省森林火灾高风险区 本文以凉山干旱河谷区森林土壤为研究对象采用实验室加热实验定量评估土壤斥水性与火强度以及持续时间的关系为深 第 卷第 期 张 军等:基于加热实验的凉山干旱河谷土壤斥水性研究 入认识火后土壤水文和侵蚀响应关系揭示火后泥石流产生
6、机制提供参考 材料与方法.土壤采样和实验设计土壤采样点设在凉山州安宁河谷东侧的喜德县李子乡大兴村该地是典型的干旱河谷区 选择当地最具代表性的云南松()林地(海拔 )为保证实验用土的相对一致性将样方()设置在同一林地下较为平坦的地方然后在样方内进行随机采样 采集土样前先清除枯落物和腐殖层露出表土层然后用直径 的环刀取表层原状土密封后送实验室备用 采样时间为 年 月 日加热实验由于其较精准的温度控制已广泛用于模拟不同的火灾强度 在进行加热实验前先在室温()下测定原状土的斥水性 根据前人的研究加热温度设为、每种温度下设置 个重复 实验开始前先将设备预热至实验温度再放入样品 实验时将土样加热 取出土样
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