土壤结皮对高寒草甸鼠丘土壤基本特征及水力侵蚀的影响.pdf
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1、第3 0卷第5期2 0 2 3年1 0月水土保持研究R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 0,N o.5O c t.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 9-2 5 修回日期:2 0 2 2-1 0-2 5 资助项目:青海省科技厅基础研究项目(2 0 2 1-Z J-7 0 1);国家自然科学基金项目(4 1 6 6 2 0 2 3,4 2 1 6 1 0 6 8)第一作者:童生春(1 9 9 8),男(土族),青海互助人,硕士研究生,研究方向为地质灾害及其防治。E-m a i l
2、:t o n g_s h e n g c h u n 1 6 3.c o m 通信作者:李国荣(1 9 7 9),男,青海贵德人,博士,教授,硕士生导师,主要从事生态环境保护及地质灾害防治研究。E-m a i l:q d l i g u o r o n g1 6 3.c o mh t t p:s t b c y j.p a p e r o n c e.o r gD O I:1 0.1 3 8 6 9/j.c n k i.r s w c.2 0 2 3.0 5.0 4 6.童生春,李国荣,李进芳,等.土壤结皮对高寒草甸鼠丘土壤基本特征及水力侵蚀的影响J.水土保持研究,2 0 2 3,3 0(5)
3、:7 6-8 4.T ON GS h e n g c h u n,L IG u o r o n g,L I J i n f a n g,e t a l.E f f e c t so f S o i lC r u s t o nB a s i cC h a r a c t e r i s t i c s a n dW a t e rE r o s i o no fZ o k o rM o u n dS o i l i nA l p i n eM e a d o wJ.R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2
4、 0 2 3,3 0(5):7 6-8 4.土壤结皮对高寒草甸鼠丘土壤基本特征及水力侵蚀的影响童生春1,李国荣1,2,李进芳1,翟 辉1,李希来3,刘亚斌1,2,朱海丽1,2,赵健赟1,陈文婷1,胡夏嵩1,2(1.青海大学 地质工程系,西宁8 1 0 0 1 6;2.青藏高原北缘新生代资源环境重点实验室,西宁8 1 0 0 1 6;3.青海大学 农牧学院,西宁8 1 0 0 1 6)摘 要:目的 阐明土壤结皮对高寒草甸鼠丘土壤基本特征及其水力侵蚀的影响,为高寒草甸鼠丘土壤的水力侵蚀特征评价及今后当地生态植被的修复和保护提供理论依据。方法 以青海省河南县鼠害退化区高原鼢鼠鼠丘表面发育的物理结皮、
5、地衣结皮和苔藓结皮为研究对象,并以原生草甸和未结皮的新鲜鼢鼠鼠丘作对照,结合野外调查和原位模拟降雨侵蚀试验,对不同类型鼠丘结皮土壤的物理力学特征、水力侵蚀规律及土壤侵蚀量与可蚀性因子间的关联度和相关性等进行了分析和讨论。结果(1)鼠丘表层不同结皮土壤的含水率大小依次为:苔藓结皮地衣结皮物理结皮,并与原生草甸和新鲜鼢鼠鼠丘之间存在显著性差异(p物理结皮苔藓结皮地衣结皮新鲜鼢鼠鼠丘;较未结皮的新鲜鼢鼠鼠丘相比,土壤结皮的发生可通过改造土壤基本特性进而提升鼠丘土壤的保水固土能力。(2)土壤总流失量由高到低依次为:新鲜鼢鼠鼠丘物理结皮地衣结皮苔藓结皮原生草甸,且与降雨强度具一定的正相关关系;降雨侵蚀的
6、1 01 5m i n是不同鼠丘结皮土壤降雨侵蚀的敏感期,土壤流失率均呈先增后减的变化趋势;较未结皮的新鲜鼢鼠鼠丘相比,不同类型鼠丘结皮土壤均会提高土壤的抗侵蚀能力,土壤抗侵蚀能力优异性排序为:原生草甸苔藓结皮地衣结皮物理结皮新鲜鼢鼠鼠丘。(3)基于关联度和相关性分析双重检验方法,土壤结皮主要通过改变鼠丘表层土壤的基本物理力学特性指标,从而导致土壤侵蚀状况出现了差异性,其中土壤含水率、密度和孔隙比是影响土壤侵蚀量的关键影响因子。结论 土壤结皮通过促进土壤基本物理力学特性,从而可不同程度地抑制高寒草甸鼠丘土壤的水力侵蚀。关键词:高寒草甸;鼠害退化区;土壤结皮;土壤基本特征;水力侵蚀中图分类号:S
7、 1 5 7.1 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5-3 4 0 9(2 0 2 3)0 5-0 0 7 6-0 9E f f e c t so fS o i lC r u s t o nB a s i cC h a r a c t e r i s t i c sa n dW a t e rE r o s i o no fZ o k o rM o u n dS o i l i nA l p i n eM e a d o wTONGS h e n g c h u n1,L IG u o r o n g1,2,L I J i n f a n g1,Z HA IH u i1,L iX i l
8、a i3,L I UY a b i n1,2,Z HU H a i l i1,2,Z HAOJ i a n y u n1,CHE N W e n t i n g1,HUX i a s o n g1,2(1.D e p a r t m e n t o fG e o l o g i c a lE n g i n e e r i n g,Q i n g h a iU n i v e r s i t y,X i n i n g8 1 0 0 1 6,C h i n a;2.K e yL a bo fC e n o z o i cR e s o u r c e&E n v i r o n m e n t
9、 i nN o r t hM a r g i no ft h eT i b e t a nP l a t e a u,X i n i n g8 1 0 0 1 6,C h i n a;3.C o l l e g eo fA g r i c u l t u r ea n da n i m a lH u s b a n d r y,Q i n g h a iU n i v e r s i t y,X i n i n g8 1 0 0 1 6,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ea i m s a r e t oc l a r i f y
10、t h e e f f e c t o f s o i l c r u s t o n t h eb a s i c c h a r a c t e r i s t i c s a n dw a t e r e r o-s i o no f a l p i n em e a d o wm o u n ds o i l,a n d t op r o v i d e a t h e o r e t i c a l b a s i s f o r t h e e v a l u a t i o no fw a t e r e r o s i o nc h a r-a c t e r i s t i
11、c sa n dt h er e s t o r a t i o na n dp r o t e c t i o no fl o c a le c o l o g i c a lv e g e t a t i o ni nt h ef u t u r e.M e t h o d sT h ep h y s i c a l c r u s t s,l i c h e nc r u s t sa n dm o s sc r u s t so nt h es u r f a c eo fp l a t e a uz o k o rm o u n d s i nt h e r o d e n td e
12、 g r a d a-t i o na r e ao fH e n a nC o u n t y,Q i n g h a iP r o v i n c ew e r et a k e na st h er e s e a r c hs a m p l e s,a n dt h ef r e s hz o k o rm o u n d sw i t hn a t i v em e a d o wa n dw i t h o u t c r u s tw e r e t a k e na s t h ec o n t r o l.T h ep h y s i c a l a n dm e c h
13、a n i c a l c h a r-a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n t t y p e so f s o i l c r u s t s,t h er u l eo fw a t e re r o s i o na n dt h ec o r r e l a t i o nb e t w e e ns o i l e r o s i o na n de r o d i b i l i t yf a c t o r sw e r ea n a l y z e da n dd i s c u s s e db yc o m b i n i n g
14、f i e l di n v e s t i g a t i o na n di n-s i t us i m u l a t e dr a i n f a l l e r o s i o nt e s t.R e s u l t s(1)T h es o i lm o i s t u r ec o n t e n t so fd i f f e r e n tc r u s t so nt h es u r f a c eo fm o u n dd e c r e a s e di nt h eo r d e r:m o s sc r u s tl i c h e nc r u s tp h
15、 y s i c a lc r u s t,a n dt h e r e w a ss i g n i f i c a n td i f f e r e n c eb e t w e e nn a t i v em e a d o wa n df r e s hz o k o rm o u n d(pp h y s i c a lc r u s t m o s sc r u s t l i c h e nc r u s t f r e s hz o k o rm o u n d.C o m-p a r e dw i t hf r e s hz o k o rm o u n d sw i t h
16、 o u t c r u s t s,t h eo c c u r r e n c eo f s o i l c r u s t s c o u l d i m p r o v e t h ew a t e r a n ds o i lc o n s e r v a t i o nc a p a c i t yo fm o u n ds o i lb ym o d i f y i n gt h eb a s i cc h a r a c t e r i s t i c so fs o i l.(2)T h et o t a la m o u n to fs o i l l o s sd e c
17、 e a s e di nt h eo r d e r:f r e s hz o k o rm o u n d p h y s i c a lc r u s tl i c h e nc r u s tm o s sc r u s tn a t i v em e a d o w,a n dh a dap o s i t i v e c o r r e l a t i o nw i t hr a i n f a l l i n t e n s i t y.T h e 1 01 5m i n u t e s o f r a i n f a l l e r o s i o nw a s t h es
18、e n s i t i v ep e r i o do fr a i n f a l le r o s i o ni nd i f f e r e n ts o i lc r u s t s,a n dt h es o i ll o s sr a t ei n c r e a s e df i r s ta n dt h e nd e c r e a s e d.C o m p a r e dw i t hf r e s hm o u n d sw i t h o u tc r u s t s,d i f f e r e n t t y p e so fm o u n dc r u s t s
19、c o u l di m p r o v et h es o i l e r o s i o nr e s i s t a n c e.T h eo r d e ro fs o i le r o s i o nr e s i s t a n c e i s:n a t i v em e a d o wm o s sc r u s t l i c h e nc r u s t p h y s i c a l c r u s t f r e s hz o k o rm o u n d.(3)B a s e do n t h ed o u b l e t e s tm e t h o do f c
20、o r r e l a t i o nd e g r e e a n dc o r r e l a t i o na n a l y s i s,s o i lc r u s tm a i n l yc h a n g e dt h eb a s i cp h y s i c a la n d m e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft h es u r f a c es o i lo ft h em o u n d,w h i c hl e dt ot h ed i f f e r e n c eo fs o i le r o s i o n.Am
21、o n gt h e m,s o i lm o i s t u r ec o n t e n t,d e n s i t ya n dv o i dr a t i ow e r e t h ek e yf a c t o r sa f f e c t i n gs o i le r o s i o n.C o n c l u s i o nS o i lc r u s t sc a ni n h i b i tt h ew a t e re r o s i o no fa l p i n em e a d o wm o u n ds o i l t ov a r y i n gd e g r
22、e e sb yp r o m o t i n g t h eb a s i cp h y s i c a l a n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e so f s o i l.K e y w o r d s:a l p i n em e a d o w;r o d e n td e g r a d a t i o na r e a;s o i l c r u s t s;b a s i cs o i l c h a r a c t e r i s t i c s;w a t e re r o s i o n 黄河源区地处青藏高原腹地,是我国涵养水
23、源的重要区域1,覆有近8 0%的高寒草甸草地2。高寒草甸作为青海省占地面积最大、分布区域最广的草地类型,对于促进高寒干旱草地稳定性和生态环境的可持续发展均具有十分重要的生态价值和战略意义3。但是,近年来由于鼠害活动、过度放牧以及气候环境变迁等因素的长期影响,致使黄河源高寒草甸呈加剧退化态势,且区内土壤侵蚀、沙化及荒漠化现象频发4-7。据报道,黄河源区分布的小型啮齿动物主要有高原鼠兔(O c h o t o n ac u r z o n i a e)和高原鼢鼠(E o s-p a l a xb a i l e y i)8,由它们行为活动所导致的退化草甸面积占当地草地退化总面积的2 3.2 9%,
24、部分区域内高原鼢鼠鼠丘密度数高达3 7 4个/h m2,而每只高原鼢鼠平均每年在高寒草甸土壤表层至少翻掘土壤10 2 4k g9。此外,经由啮齿动物扰动后压覆在健康草甸上的松散鼠丘也会直接导致植被枯死,从而在高寒草甸地表分布数量众多的鼠丘裸地1 0。而这些裸露的鼠丘由于土壤结构疏松、养分贫瘠、颗粒细小,因此在风水、冻融及其他因素作用下引发较严重的土壤侵蚀1 1-1 3。降雨条件作为土壤侵蚀最主要也是最直接的动力因子之一1 4,雨水的溅蚀及冲刷作用在加剧退化区草甸土壤侵蚀的同时,鼠丘土壤也会在反复降雨及太阳照射耦合作用下为土壤结皮的发生创造环境条件和物质来源1 5-1 6。经野外调查发现,土壤结
25、皮现象在高寒草甸退化草地区分布广泛,尤其在鼠害退化区极为明显,不同历时堆积的鼠丘表面普遍存在土壤物理结皮或生物结皮1 7-1 9。土壤结皮作为地表的致密保护层2 0,其中不论是土壤物理结皮还是生物结皮,均会通过改变土质结构和土体特性从而抑制土壤的侵蚀状况2 1-2 3,另外不同类型土壤结皮的生长环境、发育性状、形态数量分布及其土壤理化特性等也是影响土壤侵蚀状况的重要因素2 4-2 7。鉴于高寒草甸鼠丘表面土壤结皮方面的研究相对较浅,因此开展土壤结皮对高寒草甸鼠丘土壤基本特征及其水力侵蚀的影响研究,对于深入分析高寒退化草甸区土壤侵蚀机理等方面具有重要意义。目前诸多学者针对不同类型结皮土壤的基本特
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