澜沧江黄登水电站库周土壤的崩解特性.pdf

第4 3卷第4期2 0 2 3年8月水土保持通报B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.4 3,N o.4A u g.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 2 修回日期:2 0 2 3-0 5-3 0 资助项目:国家自然科学基金项目“三江并流区水库消落带草本植物根系水下固土机理研究”(4 2 1 6 7 0 4 6);云南澜沧江黄登水电站库周消落带治理试验 工 程 科 研 合 作 项 目(H 2 0 2 0 0 1 3 3);云 南 省 教 育 厅 科 学 研 究 项 目(2 0 2 0 Y 1 6 5);云 南 农 业 大 学 科 研 基 金 项 目(2 0 2 1 X NK X 0 2 6)。第一作者:段青松(1 9 7 1),男(白族),云南省大理市人,博士,教授,主要从事农业水土工程方面的研究。E m a i l:2 5 8 4 3 7 8 8 6q q.c o m。通讯作者:陈丽红(1 9 7 2),女(汉族),云南省祥云县人,硕士,副教授,主要从事农业水土工程方面的研究。E m a i l:1 4 4 9 9 6 1 1 6 3q q.c o m。澜沧江黄登水电站库周土壤的崩解特性段青松1,保锐琴1,黄广杰1,罗鹏彪2,陈丽红2(1.云南农业大学 资源与环境学院,云南 昆明6 5 0 2 0 1;2.云南农业大学 水利学院,云南 昆明6 5 0 2 0 1)摘 要:目的研究澜沧江黄登水电站库周土壤崩解特性,为库周土壤侵蚀防控,减少入库泥沙提供依据,也为三江并流区水土保持和生态修复提供科学参考。方法采用野外调查取样与室内试验相结合的方法,测定库周5种典型土壤的崩解速率和理化性质,分析土壤崩解速率与土壤性质的相关性。结果土壤崩解性由强到弱依次为:红壤、黄棕壤、淤积土(上)、淤积土(下)、紫色土,饱和状态下,土壤平均崩解速率之比依次为8.7 65.6 55.2 44.2 91;土壤崩解性与土壤液塑限、机械组成、孔隙度等性质密切相关;土壤平均崩解速率与土壤粉粒、液塑限之间存在显著负相关,与土壤粗砂粒含量、孔隙度显著正相关,在初始含水量(0)较高时与土壤有机质、水解性氮、有效磷、全氮存在显著负相关;5种土壤在0饱和时土壤崩解速率与全氮、粉粒和液限的线性方程拟合度高(R20.9)。结论对0饱和的红壤、黄棕壤、淤积土、紫色土,可用土壤全氮含量、粉粒含量和液限来预测土壤的崩解性。对黄登电站库周的红壤和黄棕壤采取必要的林草或工程措施进行综合治理;对淤积土应种植适生的消落带植物,对紫色土在加强保护的前提下宜农则农、宜林则林,为库区乡村振兴提供更多农林用地资源。关键词:黄登水电站;库周土壤;崩解性;土壤性质;防治措施文献标识码:A 文章编号:1 0 0 0-2 8 8 X(2 0 2 3)0 4-0 1 9 5-0 8 中图分类号:S 1 5 7.1文献参数:段青松,保锐琴,黄广杰,等.澜沧江黄登水电站库周土壤的崩解特性J.水土保持通报,2 0 2 3,4 3(4):1 9 5-2 0 2.D O I:1 0.1 3 9 6 1/j.c n k i.s t b c t b.2 0 2 3.0 4.0 2 4;D u a nQ i n g s o n g,B a oR u i q i n,H u a n gG u a n g j i e,e t a l.S o i l d i s i n t e g r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa r o u n dH u a n g d e n gh y d r o p o w e rs t a t i o nr e s e r v o i ro nL a n c a n gR i v e rJ.B u l l e t i no fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,4 3(4):1 9 5-2 0 2.S o i lD i s i n t e g r a t i o nC h a r a c t e r i s t i c sA r o u n dH u a n g d e n gH y d r o p o w e rS t a t i o nR e s e r v o i ro nL a n c a n gR i v e rD u a nQ i n g s o n g1,B a oR u i q i n1,H u a n gG u a n g j i e1,L u oP e n g b i a o2,C h e nL i h o n g2(1.C o l l e g eo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t,Y u n n a nA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,K u n m i n g,Y u n n a n6 5 0 2 0 1,C h i n a;2.C o l l e g eo f W a t e rC o n s e r v a n c y,Y u n n a nA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y,K u n m i n g,Y u n n a n6 5 0 2 0 1,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eS o i l d i s i n t e g r a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa r o u n dt h eH u a n g d e n gh y d r o p o w e rs t a t i o nr e s e r v o i ro nt h eL a n c a n gR i v e rw e r es t u d i e di no r d e rt op r o v i d eab a s i sf o rt h ep r e v e n t i o na n dc o n t r o lo fs o i le r o s i o na r o u n dt h er e s e r v o i r,r e d u c e t h es e d i m e n te n t e r i n gt h er e s e r v o i r,a n dp r o v i d ear e f e r e n c ef o rs o i l a n dw a t e rc o n s e r v a t i o na n de c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n i n t h eT h r e eR i v e r sp a r a l l e l f l o wa r e a.M e t h o d sW eu s e dac o m b i n a t i o no f f i e l ds u r v e ys a m p l i n ga n d l a b o r a t o r ye x p e r i m e n t s t od e t e r m i n e t h ed i s i n t e g r a t i o nr a t ea n dp h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e so f f i v e t y p i c a l s o i l s a r o u n d t h e r e s e r v o i r,a n d t oa n a l y z e t h e c o r r e l a t i o nb e t w e e ns o i l d i s i n t e g r a t i o nr a t ea n ds o i l p r o p e r t i e s.R e s u l t sS o i l d i s i n t e g r a t i o n(r a n g i n gf r o ms t r o n gt ow e a k)w a so b s e r v e dt of o l l o wt h eo r d e ro f r e ds o i l,y e l l o wb r o w ns o i l,s i l t a t i o ns o i l(t o p),s i l t a t i o ns o i l(b o t t o m),a n dp u r p l es o i l.U n d e rt h e s a t u r a t e ds o i l c o n d i t i o n,t h er a t i oo fa v e r a g ed i s i n t e g r a t i o nr a t e sw a s8.7 65.6 55.2 44.2 91.S o i ld i s i n t e g r a t i o nw a sc l o s e l yr e l a t e d t o t h e s o i l l i q u i dp l a s t i c l i m i t,m e c h a n i c a l c o m p o s i t i o n,p o r o s i t y,a n do t h e rp r o p e r t i e s;T h e r ew a sas i g n i f i c a n tn e g a t i v ec o r r e l a t i o nb e t w e e nt h ea v e r a g es o i l d i s i n t e g r a t i o nr a t ea n db o t hs o i l s i l t a n d l i q u i dp l a s t i c l i m i t.As i g n i f i c a n t p o s i t i v e c o r r e l a t i o nw a s o b s e r v e db e t w e e ns o i l d i s i n t e g r a t i o n r a t ea n db o t ht h ec o n t e n to f s o i l c o a r s es a n da n dp o r o s i t y.Wh e nt h e i n i t i a lm o i s t u r ec o n t e n t(0)w a sh i g h,s o i ld i s i n t e g r a t i o nr a t e w a ss i g n i f i c a n t l yn e g a t i v e l yc o r r e l a t e d w i t hs o i lo r g a n i c m a t t e r,h y d r o l y t i cn i t r o g e n,a v a i l a b l ep h o s p h o r u s,a n dt o t a ln i t r o g e n.T h el i n e a re q u a t i o n sb e t w e e ns o i ld i s i n t e g r a t i o nr a t ea n dt o t a ln i t r o g e n,s i l t,a n d l i q u i dp l a s t i c l i m i t f o r t h e f i v e s o i l t y p e s i n t h e s a t u r a t e ds t a t eh a dah i g h f i t d e g r e e(R20.9).C o n c l u s i o nWh e n0w a s s a t u r a t e d f o r r e ds o i l,y e l l o wb r o w ns o i l,s i l t a t i o ns o i l,a n dp u r p l e s o i l,s o i lt o t a l n i t r o g e nc o n t e n t,s i l tc o n t e n t,a n dl i q u i dp l a s t i c l i m i tc a nb eu s e dt op r e d i c ts o i ld i s i n t e g r a t i o n.F o r e s t sa n dg r a s s l a n d ss h o u l db ee s t a b l i s h e da n dm a i n t a i n e do r e n g i n e e r i n gm e a s u r e s s h o u l db e i m p l e m e n t e dt o t r e a t t h er e ds o i l a n dy e l l o wb r o w ns o i l a r o u n dH u a n g d e n gp o w e rs t a t i o nr e s e r v o i r.S u i t a b l ew a t e r-z o n ep l a n t ss h o u l db ep l a n t e do ns i l t a t i o ns o i l.M e a s u r e ss h o u l db e t a k e nt os t r e n g t h e nt h ep r o t e c t i o no fp u r p l es o i l s ot h a t i t i ss u i t a b l e f o ra g r i c u l t u r ea n df o r e s t s.T a k i n gt h e s em e a s u r e sw i l lp r o v i d em o r ea g r i c u l t u r a la n df o r e s t r yl a n dr e s o u r c e s f o r r u r a l r e v i t a l i z a t i o n i nt h er e s e r v o i ra r e a.K e y w o r d s:H u a n g d e n gh y d r o p o w e rs t a t i o n;s o i la r o u n dr e s e r v o i r;s o i ld i s i n t e g r a t i o nr a t e;s o i lp r o p e r t i e s;p r e v e n t i o na n dc o n t r o lm e a s u r e s 澜沧江黄登水电站位于三江并流区腹地,三江并流区地处滇西北青藏高原与云贵高原过渡地带,怒江、澜沧江、金沙江贯穿其间1,蕴藏着丰富的水能资源,国家规划建设2 6座蓄水电站,总装机容量接近2个三峡电站。该区域是我国最大的世界自然遗产地,也是中国西南地区重要生态屏障的核心区,但该区域生态脆弱敏感,地质灾害频发、生态环境带幅窄且稳定性差,大量的水电开发,导致水土流失加剧,生态环境恶化,能源开发与生态环境保护矛盾突出。土壤崩解是指土壤在静水中发生分散、碎裂、塌落解体且不可逆的物理过程,是土壤普遍存在的一种水理现象2。崩解是侵蚀发生的前提条件,为进一步侵蚀提供了物质基础,为此土壤崩解是研究土壤侵蚀机理的方法之一,土壤的崩解性主要用崩解速率来衡量3。国内最早由朱显谟2提出土壤静水崩解特性可作为研究土壤抗侵蚀能力的重要评价指标。近年来,土壤崩解引发的问题越来越受到关注,广大学者在相关领域开展了一些研究,主要集中在土壤理化性质、干湿交替、植物根系等对土壤崩解的影响等方面。在土壤理化性质方面,李喜安等4研究发现随着初始含水率(0)增大黄土崩解性会减小或消失,其原因是随着0的增大,土壤塑性、孔隙性和渗水量等都减小,不利于崩解的发生,张国栋等5对膨胀性红黏土的研究也得出相似结果;但有学者6认为土壤崩解速率随土壤0的增加而增加,其原因是0较低的土壤吸水增重持续时间较长,延后了土壤进入快速崩解阶段的时间。J e n s e n a等7研究表明随着土壤有机碳含量的增加,土壤崩解速率会变慢;李敬王等8发现土壤崩解速率和崩解量随着容重的增加而减小,崩解完成时间随容重的增加而延长。在干湿交替方面,王健等3基于R i c h a r d s模型针对黄土的崩解性进行了研究,结果表明增加干湿交替的次数可有效减缓土壤崩解速率。在植物根系方面,肖海等9发现植物根系的存在能够减少土壤崩解量并降低崩解速率,因为植物根系穿插在土壤中对土壤有“加筋锚固”的作用1 0,可有效增加土壤抗崩解性。目前国内土壤崩解研究主要集中在北方黄土2-4、三峡紫色土8-9和南方花岗岩残积土1 1-1 2,三江并流区土壤类型丰富,侵蚀退化严重,但对该区域土壤崩解的研究尚未见报道。为此,本研究以澜沧江黄登水电站库周5种典型土壤为研究对象,探索土壤的崩解特性及土壤性质对崩解的影响,并针对土壤的崩解特性提出相应的治理措施及土地利用建议,为三江并流区水土保持、土壤侵蚀控制提供参考。1 材料与方法1.1 研究区概况黄登水电站位于云南省兰坪县境内,是澜沧江上游规划河段的第6级水电站,电站库周主要在上游的维西县境内。区内河谷狭窄,呈V形,两岸山坡陡峻,属高山峡谷地貌,植被丰富度、覆盖率低1 3-1 4。试验区年均气温1 4.9,年均降雨量9 3 8.6mm,属于亚热带与温带季风高原山地气候。土壤类型主要有红壤、棕壤、黄棕壤、黄壤、褐土、石灰岩土、紫色土、淤积土等1 5。本研究土壤选取黄登电站库周分布较为广泛的红壤、紫色土、黄棕壤和淤积土,黄棕壤、红壤、紫色土取样于电站库周,高程分别为16 3 5,17 5 0和17 6 0m,均为黄登库周典型土壤,淤积土取于消落带库尾河漫滩,高程分别为16 0 5m(电站水库建成前原始河道淤积),16 1 5 m(电站水库建成蓄水后淤691 水土保持通报 第4 3卷积);野外取样于2 0 2 1年5月进行,遵循典型性、代表性的原则,采样时去除表面枯落物,将同一样地采集的土壤样品分层混合,带回实验室备用。1.2 试验方法1.2.1 土样制备 室内试验于2 0 2 2年4月在云南农业大学水利学院土力学实验室进行。自然状态下土壤含水量受降雨、蒸发等环境变化的影响,而土壤初始含水率(0)是影响土壤崩解性的重要指标。因此分别设置0%,6%,1 2%,1 8%,2 4%和饱和6个水平进行试验。土样制备时,用烘箱将土样烘干,过2mm筛,加水配制至所需0,将土样放入轻型击实筒内,用轻型击实仪 击打,所有土 样的 干 密 度 均 控 制 为1.4g/c m3,取出击实过的土样,用切土刀切出5c m5c m5c m的样方,保证样方完好,5类土壤6个含水率水平5个重复,共计1 5 0个样方。1.2.2 土壤基本理化性质 按常规方法测定土壤化学常规8项1 6。土壤机械组成采用筛分法和密度计法1 7,土壤颗粒分型维数按杨培岭1 8推导的公式计算:WiW=didm a x3-D(1)式中:D为土壤颗粒分形维数,无量纲;di为两相邻粒级di与di+1间土粒平均直径(mm);dm a x为最大粒径的平均值(mm);Wi为粒径小于di的累积土粒质量(g);W为土壤各粒级质量的总和(g)。采用浸泡法测定土壤孔隙度1 9,土壤孔隙度P按下式计算:P=W1-W0V1 0 0%(2)式中:P为土壤孔隙度(%);W1为土壤饱和质量(g);W0为土壤烘干质量(g);V为土样体积(c m3)。土壤 塑 性 液 限 按 土 工 试 验 方 法 标 准(G B/T 5 0 1 2 3-2 0 1 9)2 0采用塑液限联合测定法:IP=L-P(3)式中:IP为塑性指数;L为液限,为圆锥体坠入深度为1 7mm时土样含水率(%);P为土壤塑限,圆锥体坠入深度为2mm时土样含水率(%)。1.2.3 土壤崩解试验 采用图1所示装置进行崩解试验。试验开始前,将崩解架挂在拉力计上读数(水中)置零,将土样放置在崩解架上,然后将崩解架悬挂在数显拉力计(艾德堡S H 2 0-0.0 0 1 N)上,利用升降旋钮将崩解架缓慢慢放入崩解容器中,直至土样的上表面与水面处于同一水平后开始计时。试验过程中,前9m i n每1m i n记录1次读数,后每3m i n记录一次读数,试验持续9 0m i n。图1 土壤崩解试验装置F i g.1 S o i l d i s i n t e g r a t i o nt e s td e v i c e土壤平均崩解速率(v,%/m i n)的计算参考文献2 1,计算方法为:M=M0-m k(4)H0=MM01 0 0%(5)v=H0T(6)式中:M为已崩解的土壤饱和质量(g);M0为土壤样品初始饱和质量(g);m为某时刻拉力计质量读数,为土壤浮重(g);k为常数,等于土土-水(紫色土、红壤、黄棕壤、淤积土(上)、淤积土(下)的土样饱和密 度土分 别 为:1.7 6,1.9 5,1.8 8,1.8 0和1.8 4g/c m3,k值分别为:2.3 2,2.0 5,2.1 4,2.2 5,2.1 9);H0为土壤崩解率(%);T为土壤崩解完成时间,未完全崩解则为9 0m i n。对于非饱和土,土样浸水时吸水增重的同时土粒崩落质量减轻,求解过程相对麻烦,参考文献2 1简化部分条件进行近似求解,具体为在崩解完成时测量未崩解的土壤质量,此时土壤已经饱和,将土样的初始质量及已崩解的质量都换成饱和湿土的质量,计算出M,进而求出v。1.3 数据处理采用E x c e l和S P S S2 6.0软件进行数据整理和分析,用O r i g i n2 0 1 9软件绘图。2 结果与分析2.1 土壤的基本性质供试土壤基本化学性质指标详见表1。随着海拔的降低,土壤p H值整体呈上升趋势。土壤有机质对土壤团粒结构的形成和维持有重要作用,供试土壤791第4期 段青松等:澜沧江黄登水电站库周土壤的崩解特性中,以紫色土的有机质含量最高,红壤最低,其他3类居中;全氮、水解性氮和有效磷含量也呈现出相同的规律。速效钾和全钾表现为红壤最高,黄棕壤最低;全磷表现为淤积土(上)最高,红壤最低。表1 土壤的基本化学性质指标T a b l e1 B a s i cc h e m i c a l p r o p e r t i e so f s o i l s土壤类型取样高程/mp H值有机质/(gk g-1)水解性氮/(m gk g-1)有效磷/(m gk g-1)速效钾/(m gk g-1)全氮/(gk g-1)全磷/(gk g-1)全钾/(gk g-1)紫色土17 6 06.4 34 0.0 11 9 2.4 49.5 79 01.6 30.5 62 0.0 4红 壤17 5 06.5 16.2 92 5.7 60.4 19 50.4 50.3 92 2.8黄棕壤16 3 56.8 92 0.6 47 4.81.8 94 7.50.9 40.41 8.1 9淤积土(上)16 1 58.0 61 3.8 66 5.3 34.4 88 00.7 60.8 41 8.5 2淤积土(下)16 0 57.4 81 5.9 75 4.0 11.8 98 2.50.8 70.4 42 2.5 1 土壤机械组成详见表2。在5种土壤中,紫色土中粉粒比例最高,黄棕壤和红壤中砂粒比例最高,两种淤积土中黏粒比例最高,根据国际制土壤质地分类三角坐标图分类2 2,红壤为黏壤土,淤积土(上)为黏土,其余3种为壤质黏土。土壤分形维数能够反映出土壤颗粒的分布特征,体现土壤质地的均一程度,5种土壤颗粒分形数值范围在2.8 0 72.9 2,平均值为2.8 5 6,大于中国多数黏土类的平均值(2.8 2 1)2 3,本研究中,土壤颗粒分形维数与黏粒含量呈极显著正相关(p0.0 1),R2均在0.8 0以上;在一定范围内,分形维数越高,土壤中的黏粒含量越丰富,这与前人研究2 3结果一致。表2 土壤机械组成及质地T a b l e2 M e c h a n i c a l c o m p o s i t i o na n dt e x t u r eo f s o i l s土壤类型 颗粒组成/%砂粒(2.00.2)砂粒(0.20.0 2)粉粒(0.0 20.0 0 2)黏粒(0.0 0 2)颗粒分形维数R2质 地紫色土5.12 3.4 43 6.1 43 5.3 22.8 5 10.8 3 5壤质黏土红 壤3 3.11 8.7 32 2.4 22 5.7 52.8 0 70.9 7 7黏壤土黄棕壤1 5.32 3.8 62 9.23 1.6 32.8 3 40.9 1 6壤质黏土淤积土(上)0.51 5.0 62 7.2 15 7.2 32.9 2 00.8 1 2黏 土淤积土(下)3.32 2.83 3.44 0.52.8 6 70.8 3 8壤质黏土 土壤界限含水率作为细粒土最基本的试验指标,反映了土的粒度组成和矿物成分之间相互作用的特征,塑性指数综合反映了黏性土的物质组成。5种土壤中,塑限、液限和塑性指数均为紫色土最高,红壤最低,其他3种居中。土壤孔隙度反应了土壤通透性,对土壤质地、松紧度和结构性均有重要影响,孔隙度由大到小表现为:红壤、黄棕壤、淤积土(下)、淤积土(上)、紫色土(表3)。表3 土壤界限含水率和孔隙度指标T a b l e3 S o i l b o u n d a r yw a t e rc o n t e n t a n dp o r o s i t y i n d e x土壤类型 塑限(P)/%液限(L)/%塑性指数(IP)孔隙度(P)/%紫色土2 9.5 04 4.4 01 4.90.3 6红 壤1 6.2 02 7.8 01 1.60.5 5黄棕壤2 5.1 03 6.8 01 1.70.4 8淤积土(上)2 4.7 03 8.9 01 4.30.4 0淤积土(下)2 3.1 04 0.5 01 7.40.4 42.2 土壤崩解特性2.2.1 土壤崩解过程 以土样在水中的静置时间为横坐标,土壤崩解率为纵坐标,得出6组不同初始含水率(0)土样崩解过程曲线(图2)。崩解率曲线描述了土样累积崩解率与时间的关系,可反映试样整体崩解性情况。在本试验中,土壤崩解曲线基本呈现倒L形曲线。由图2可以看出,相同土壤,随着0升高,土壤崩解曲线逐渐平缓、崩解完成时间逐渐增长、崩解率逐渐降低;0较低的试样放入水中,崩解初期拉力计读数在波动中上升,说明土壤在吸水的同时发生崩解,土样吸水增加的质量超过了崩解的细颗粒质量,崩解呈粉状、散粒状、鳞片状层层剥落,崩解较为剧烈;而0较高的试样放入水中,崩解初期拉力计读数上升不明显或缓慢减小,说明0高的土壤吸水不明显,崩解表现为小块状崩解,崩解较为缓慢。不同0的紫色土在9 0m i n内均未完全崩解,而红壤则完全崩解;下层淤积土01 2%完全崩解,而上层淤积891 水土保持通报 第4 3卷土和黄棕壤0黄棕壤淤积土(上)淤积土(下)紫色土,0为1 2%和1 8%时表现为:红壤淤积土(上)黄棕壤淤积土(下)紫色土。在5种土壤中,红壤的平均崩解速率最快,其次为黄棕壤、淤积土(上)、淤积土(下),而紫色土平均崩解速率最慢。以饱和土壤为例,红壤的平均崩解速率分别为黄棕壤、淤积土(上)、淤积土(下)、紫色土的1.5 5,1.6 7,2.0 1和8.7 6倍(表4)。2.3 土壤理化性质与崩解性关系分析2.3.1 土壤化学性质指标与土壤崩解的相关性 不同0下,5种土壤化学性质指标与土壤崩解速率的相关性分析结果详见表5。由表5可知,土壤崩解速率与土壤p H值、速效钾、全磷和全钾间相关性不显著,这些指标反映不了土壤的崩解性。土壤崩解速率与有机质、水解性氮、有效磷和全氮之间存在负相关,在0较高时存在显著或极显著负相关,说明随着土壤有机质、水解性氮、有效磷和全氮含量的升高,崩解性降低。991第4期 段青松等:澜沧江黄登水电站库周土壤的崩解特性表4 不同初始含水率土壤平均崩解速率T a b l e4 A v e r a g e s o i l d i s i n t e g r a t i o nr a t eo f s o i l sw i t hd i f f e r e n t i n i t i a lw a t e rc o n t e n t s%/m i n土壤类型 不同初始含水率土壤平均崩解速率0%6%1 2%1 8%2 4%饱和紫色土1.0 60.0 4D a0.9 20.1 0D b0.7 10.0 9D c0.4 90.0 6D d0.3 00.0 6D e0.1 70.0 5D f红 壤1 0.0 62.2 5A a7.9 21.8 1A b3.8 51.0 5A c2.4 10.3 8A c d1.9 80.2 7A d1.4 90.2 8A d黄棕壤5.6 70.8 8B a3.0 10.2 7B b1.6 80.1 7B C c1.2 40.1 0B C c d1.1 00.0 1B d0.9 60.0 5B d淤积土(上)3.7 90.5 1C a2.5 90.3 4B C b2.0 70.5 3B c1.4 00.1 3B d1.0 50.0 3B d e0.8 90.0 7B C e淤积土(下)2.5 80.3 2C D a1.7 80.2 3C D b1.2 90.0 8C D c1.0 10.0 5C d0.8 30.0 8C d e0.7 30.0 5C e 注:不同大写字母表示相同0不同土壤之间差异显著,不同小写字母表示同一土壤不同0间显著(p0.0 5)。表5 土壤化学性质指标与土壤崩解速率的相关性分析T a b l e5 C o r r e l a t i o na n a l y s i sb e t w e e ns o i l c h e m i c a l p r o p e r t y i n d e x e sa n ds o i l d i s i n t e g r a t i o nr a t e因 素 初始含水率0%6%1 2%1 8%2 4%饱和p H值-0.2 7 3-0.3 1 0-0.1 1 4-0.0 5 8-0.0 8 3 0.0 3 6有机质-0.7 5 0-0.7 2 9-0.8 1 7*-0.8 6 6*-0.8 7 2*-0.9 1 9*水解性氮-0.7 1 3-0.6 6 4-0.7 3 8-0.8 0 2-0.8 2 9*-0.8 9 7*有效磷-0.7 4 9-0.6 6 8-0.6 8 2-0.7 5 4-0.8 1 3*-0.8 8 0*速效钾0.0 2 60.2 5 00.2 6 10.1 8 80.0 9 5-0.0 3 1 全 氮-0.8 0 1-0.7 7 5-0.8 5 4*-0.9 0 0*-0.9 0 8*-0.9 5 0*全 磷-0.4 1 3-0.3 7 2-0.1 9 2-0.2 1 6-0.3 0 5-0.2 8 3 全 钾0.3 0 80.4 5 30.3 8 70.3 7 50.3 6 60.2 9 4 注:*表示在p0.0 5水平上差异显著;*表示在p0.0 1水平上差异显著。下同。2.3.2 土壤物理性质指标与土壤崩解特性的相关性分析 不同0下,5种土壤机械组成与土壤崩解速率的相关性分析详见表6。由表6可知,土壤崩解速率与细砂粒(0.20.0 2mm)、黏粒和颗粒分型维数间相关性不显著,与粗砂粒(2.00.2mm)间存在显著正相关,与粉粒间存在显著或极显著负相关,表明在本研究中土壤随着粗砂粒含量的降低、粉粒含量的升高,崩解特性降低。表6 土壤机械组成与土壤崩解速率的相关性分析T a b l e6 C o r r e l a t i o na n a l y s i sb e t w e e ns o i lm e c h a n i c a l c o m p o s i t i o na n ds o i l d i s i n t e g r a t i o nr a t e项 目 初始含水率0%6%1 2%1 8%2 4%饱和2.00.2mm粗砂粒0.9 1 9*0.9 2 1*0.8 2 0*0.8 1 4*0.8 3 0*0.8 1 2*0.20.0 2mm细砂粒-0.3 1 8-0.3 7 9-0.5 5 6-0.5 4 0-0.4 5 5-0.4 5 2 0.0 20.0 0 2mm粉粒-0.9 2 2*-0.9 0 0*-0.9 5 9*-0.9 6 7*-0.9 5 6*-0.9 4 9*0.0 0 2mm黏粒-0.5 1 0-0.5 0 2-0.3 0 8-0.2 9 2-0.3 5 2-0.2 7 5 颗粒分型维数-0.5 9 3-0.5 8 6-0.4 0 1-0.3 8 5-0.4 4 2-0.3 6 4 不同0下,5种土壤界限含水率和孔隙度与土壤崩解速率的相关性分析详见表7。由表7可知,土壤崩解速率与塑性指数间相关性不显著,与塑限、液限之间存在显著或极显著负相关,与孔隙度间存在显著或极显著正相关。因此,可以用土壤塑限、液限和孔隙度反映土壤崩解特性,随着土壤液塑限的升高,崩解性降低;随着土壤孔隙度的升高,崩解性升高。表7 土壤界限含水率和孔隙度与土壤崩解速率的相关性分析T a b l e7 C o r r e l a t i o na n a l y s i sb e t w e e ns o i l b o u n d a r yw a t e rc o n t e n t a n dp o r o s i t ya n ds o i l d i s i n t e g r a t i o nr a t e项 目 初始含水率0%6%1 2%1 8%2 4%饱和塑 限-0.8 8 9*-0.9 1 6*-0.9 1 8*-0.9 3 8*-0.9 4 7*-0.9 2 9*液 限-0.9 9 5*-0.9 8 9*-0.9 7 3*-0.9 7 6*-0.9 8 5*-0.9 4 9*塑性指数-0.7 6 9-0.6 7 3-0.6 4 2-0.6 3 2-0.6 5 3-0.6 3 1 孔隙度 0.9 4 0*0.8 9 4*0.8 4 1*0.8 7 2*0.9 2 1*0.9 1 7*002 水土保持通报 第4 3卷2.3.3 土壤性质与土壤崩解性的回归分析 现分别以土壤有机质、水解性氮、有效磷、全氮、粗砂粒、粉粒、塑限、液限、孔隙度为自变量,以饱和土壤的崩解速率为因变量,进行回归分析,结果详见表8。土壤崩解速率与土壤性质的关系用线性函数拟合效果较好,其中,土壤崩解速率与全氮、粉粒和液限的线性方程拟合度较高,R2均在0.9以上,模型预测效果较好,且p均0.0 1,因此,通过土壤崩解速率分别与全氮、粉粒和液限建立的回归方程能更好地预测研究区土壤的崩解性。表8 土壤性质与饱和土壤崩解速率的回归模型T a b l e8 R e g r e s s i o nm o d e l o f s o i l p r o p e r t i e sa n dd i s i n t e g r a t i o nr a t eo f s a t u r a t e ds o i l土壤性