裸岩石砾地客土土体结构对水肥渗漏的影响

针对裸岩石砾地利用客土法整治后新增耕地存在失水失肥的现象,以秦岭北麓某荒石滩新增耕地客土耕层作为模拟研究对象,将供试土壤以不同容重分层填装试验土柱,并对其进行了水分入渗试验,分析了裸岩石砾地人为耕作层结构的水分、养分渗漏特征。通过对5种耕作层结构的模拟渗漏试验,结果表明:(1)人为耕层土壤初始渗漏能力和渗漏速率与模拟心土层容重呈负相关关系,其入渗过程可用修正后的Kostiakov入渗模型进行模拟;(2)心土层土壤容重对累积入渗量、入渗速率及养分流失量均有较大影响,并呈负相关关系;(3)分析养分总渗漏量显示,存在一个最优耕层结构,在此耕层结构具有较好的保肥效果。通过综合分析水肥渗漏状况,确定最优耕层结构自下而上容重分别为1.5,1.3,1.2g/cm3。

裸岩石砾地覆土厚度对土壤水分的影响

覆土厚度与土壤水分的关系密切,直接影响到土地的整治与利用效果。设置一试验小区,在分析土壤水分的时间动态分布特征及空间变化特征的基础上,研究了裸岩石砾地不同覆土厚度对土壤水分的影响。结果表明:覆土厚度在50 cm以内时,土壤水分的时间变异性较大,土壤水分随土层深度的增加而增加,覆土厚度对表层土壤水分含量影响较大;覆土厚度超过50 cm后,土壤水分含量相对稳定,时间变异性较小,土壤水分随土层深度的增加呈先增大后减小趋势,表层土壤水分含量变化不大。通过分析得出,为保障土壤水分含量,在裸岩石砾地整治中,覆土厚度不宜小于50 cm,研究成果为类似地区土地整治中覆土厚度的确定提供了一定的理论依据。

覆土厚度对裸岩石砾地土壤颗粒迁移过程的影响

为了明确裸岩石砾地土地整治工程中人为构建耕作层的合理覆土厚度,通过室内土柱模拟试验,研究了覆土厚度对裸岩石砾地土壤颗粒迁移过程的影响。根据裸岩石砾地土地整治工程特点,试验共设计4个覆土厚度,分别为5,10,15,20cm,土柱底部装填5cm厚直径为10mm的玻璃珠,试验从土柱下端出水开始记时,共接取渗漏液6h。结果表明:(1)较厚的土层具有较好的保水蓄水能力和较强的土体稳定性,4个土层厚度的水分渗漏量均随着土层厚度增加而减小,水分渗漏速率表现为先增大后减小,最终趋于稳定的趋势;(2)土壤颗粒迁出量与土层厚度呈负相关关系,土壤颗粒累积迁出量与土层厚度的拟合关系式为:y=3.19e-0.11x(R2=0.96);(3)水分渗漏前期往往伴随着大量土壤颗粒的迁出,且土层越薄,水分渗漏量和土壤颗粒迁出量越大,随着渗漏过程的进行土壤颗粒迁出量逐渐减小;(4)迁出颗粒中粉粒含量最高,黏粒次之,砂粒含量最低,且不同粒径土壤颗粒随时间的迁出特征也不同。研究结果为裸岩石砾地土地整治提供了科学依据。

不同覆土厚度/容重对裸岩石砾地土壤理化性质的影响

荒石滩地作为我国重要的后备耕地资源,对其开发利用对于保障粮食安全具有重要意义。针对荒石滩地区砾石裸漏、土层浅薄等问题,通过小区模拟实验,在下覆石砾的基础上设置了不同的覆土结构,并监测不同覆土结构对土壤理化性质及作物产量的影响,以得出适宜的土体机构。研究结果表明:覆土厚度在60 cm时土壤中的全氮、速效磷含量达到最大;土壤容重设置为1.5 g/cm3时,土壤中速效磷含量达到最大。速效钾的含量随土壤容重的增长而增高。

荒漠化露天矿土壤湿度监测模型的构建——以红沙泉矿区为例

土壤湿度作为表征矿区地表环境的重要指标,准确监测荒漠化露天矿的土壤湿度对矿区生态保护和可持续发展具有关键作用。以典型荒漠化露天矿区-准东红沙泉矿区及周边区域为研究对象,基于Landsat 8 OLI影像,利用基于植被信息的归一化植被指数NDVI、比值植被指数RVI、条件植被指数VCI,基于热红外波段的表观热惯量ATI和条件温度指数TCI以及基于反射率特征空间的垂直干旱指数PDI、土壤湿度监测指数SMMI反演红沙泉矿区的土壤湿度,结合实测土壤湿度数据验证得知上述指数的反演结果与实测样点的土壤湿度不符,即传统的土壤湿度指数不能单独作为研究区土壤湿度的指数因子。鉴于以上指数存在的不足和研究区特殊的生态环境,提出新裸岩石砾地指数NGLI,并结合SMMI、NGLI和NDVI通过线性加权构建一种适用于荒漠化露天矿区的土壤湿度模型NMSMI,最后评估其精度和适用性。结果表明:①构建的裸岩石砾地指数NGLI能够有效提取研究区裸岩石砾地和露天采坑的土壤湿度,NGLI与实测土壤湿度呈显著负相关(R^(2)=0.245,P<0.01),验证点的均方根误差RMSE为0.009;②基于熵权法和线性加权法,利用SMMI、NDVI、NGLI三种指数构建新型修正土壤湿度监测指数NMSMI,经验证NMSMI与实测土壤湿度呈显著负相关(R^(2)=0.517,P<0.01),验证点的均方根误差RMSE为0.004,且反演结果在空间分布上与实测土壤湿度相符。通过实测数据与各传统指数及NMSMI指数的对比与验证,说明NMSMI指数适用于特殊荒漠化露天矿区的土壤湿度监测。