公路的建设过程中产生了大量的工程堆积体,不仅占用土地资源,而且加速了土壤的流失。为明确降雨对广西省岩溶区公路工程堆积体土壤养分及土壤颗粒组成的影响,采用室内模拟降雨试验,研究了5种降雨强度下(30、60、120、150、180 mm/h)土质(砾石含量为0)、偏土质(砾石含量约30%)和偏石质(砾石含量约70%)工程堆积体土壤有机质、全氮、全磷以及土壤颗粒组成的变化特征。结果表明:①降雨前后土质堆积体养分含量显著高于偏土质和偏石质(P<0.01);降雨后,堆积体坡面的土壤全磷、全氮和有机质含量较降雨前分别下降了9.37%~54.76%、15.24%~38.33%和14.63%~38.66%,且不同降雨强度间堆积体土壤养分含量差异不显著(P>0.05)。②相比于降雨前,降雨后土质堆积体黏粒及砂粒含量均降低、粉粒含量增加,偏土质和偏石质堆积体黏粒含量降低,砂粒含量有所增加。③对土壤养分和土壤颗粒组成进行相关性分析发现,土壤养分与黏粒含量之间呈极显著正相关关系(P<0.01)。研究结果可为广西地区公路建设产生的工程堆积体水土保持和土壤资源利用提供一定的科学依据。
Abstract
The construction of highway has given rise to a large number of engineering accumulation which occupies valuable land resources and also exacerbates soil loss. The aim of this study is to investigate the impact of rainfall intensity on soil nutrients and soil particle composition in engineering accumulations with varying gravel contents in the Karst area of Guangxi Province. Our experimental materials consist of pure soil deposits (0% gravel content), soil-rock mixtures with higher soil content (30% gravel content), and soil-rock mixtures with higher gravel content (70% gravel content). We conducted indoor rainfall simulations with different intensities (30, 60, 120, 150, 180 mm·h-1), and measured the variations of soil organic matter, total nitrogen, total phosphorus, and soil particle composition in the engineering accumulations. Results indicate that the nutrient contents of pure soil deposits were significantly higher than those of engineering accumulations with soil-rock mixtures before and after rainfall (P<0.01). After rainfall, the contents of total phosphorus, total nitrogen, and organic matter in the surface of accumulation slope decreased by 9.37%-54.76%,15.24%-38.33%, and 14.63%-38.66%, respectively. However, there were no significant differences in soil nutrient contents among different rainfall intensities (P>0.05). Additionally, after rainfall, the clay content and sand content decreased while the silt content increased in pure soil accumulations; while clay content decreased and sand content increased in engineering accumulations with soil-rock mixtures. Furthermore, a highly significant positive correlation was observed between soil nutrients and clay content (P<0.01). The research findings provide a scientific basis for soil and water conservation as well as soil resource management in engineering accumulations resulted from highway construction in Guangxi.
关键词
工程堆积体 /
降雨强度 /
土壤养分 /
土壤颗粒 /
公路
Key words
engineering accumulation /
rainfall intensity /
soil nutrients /
soil particle /
highway
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参考文献
[1] 李 镇,张文博,吕佼容,等. 含结构体工程堆积体土壤侵蚀研究[J].水土保持学报,2022,36(4):53-62.
[2] 李瑞栋,王文龙,娄义宝,等. 模拟降雨条件下砾石含量对塿土工程堆积体坡面产流产沙的影响[J].应用生态学报,2022,33(11):3027-3036.
[3] 康宏亮,王文龙,薛智德,等. 北方风沙区砾石对堆积体坡面径流及侵蚀特征的影响[J]. 农业工程学报, 2016, 32(3): 125-134.
[4] 李建明,王一峰,张长伟,等. 三种土壤质地工程堆积体坡面流速及产沙特征[J]. 长江科学院院报, 2019, 36(12): 28-35.
[5] 张志华,聂文婷,许文盛,等. 不同水土保持临时措施下工程堆积体坡面减流减沙效应[J]. 农业工程学报, 2022, 38(1): 141-150.
[6] 李树枝, 张丽君, 郭文华, 等. 2017年我国土地利用形势分析[J]. 国土资源情报, 2018(11): 3-9.
[7] 王雪松,谢永生,景民晓,等. 不同砾石类型对工程堆积体侵蚀规律的影响[J]. 水土保持学报, 2014, 28(5): 21-25.
[8] 郑腾辉,周 旺,刘 涛,等. 连续模拟降雨下岩溶区含砾石堆积体坡面径流产沙特征[J]. 水土保持学报, 2020, 34(3): 55-60.
[9] 邹小阳,周 旺,孙文俊,等. 工程堆积体土壤侵蚀影响因素国内研究进展[J]. 东北农业科学, 2021, 46(1): 57-61.
[10]杨树云,张铁钢,张 展,等. 工程堆积体坡面不同植被格局的控蚀效果研究[J]. 水土保持学报, 2022, 36(4): 121-127.
[11]周 涛,苏正安,刘刚才,等. 工程堆积体典型生态修复措施对土壤侵蚀水动力过程的影响[J]. 农业工程学报, 2022, 38(9): 91-100.
[12]李建明,王文龙,黄鹏飞,等. 黄土区生产建设工程堆积体石砾对侵蚀产沙影响[J]. 泥沙研究, 2014 (4): 10-17.
[13]鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 3版. 北京: 中国农业出版社, 2000.
[14]张海廷,时延庆. 山东省不同土地利用方式土壤颗粒组成及其分形维数特征[J]. 水土保持研究, 2018, 25(1): 126-131, 138.
[15]吴克宁,赵 瑞. 土壤质地分类及其在我国应用探讨[J]. 土壤学报, 2019, 56(1): 227-241.
[16]高广磊,丁国栋,赵媛媛,等. 四种粒径分级制度对土壤体积分形维数测定的影响[J]. 应用基础与工程科学学报, 2014, 22(6): 1060-1068.
[17]邓时琴. 关于修改和补充我国土壤质地分类系统的建议[J]. 土壤, 1986(6): 304-311.
[18]王新中,刘国顺,张正杨,等. 土壤粒级空间分布及其与土壤养分的关系[J].中国烟草科学,2011,32(5): 47-51.
[19]董 雪,迟悦春,许德浩,等. 西鄂尔多斯荒漠灌丛土壤粒径分形特征与养分的耦合关系[J]. 草业科学, 2020, 37(12): 2403-2413.
[20]刘宏魁,曹 宁,张玉斌. 吉林省黑土侵蚀区水土保持措施对土壤颗粒组成和速效养分影响分析[J]. 中国农学通报, 2011, 27(1): 111-115.
[21]毕银丽, 王百群, 郭胜利, 等. 黄土丘陵区坝地系统土壤养分特征及其与侵蚀环境的关系 Ⅱ.坝系土壤粒径分布及各粒径的养分状况[J]. 土壤侵蚀与水土保持学报, 1997(4): 37-43.
[22]黄绍文, 金继运, 杨俐苹, 等. 粮田土壤养分的空间格局及其与土壤颗粒组成之间的关系[J]. 中国农业科学, 2002, 35(3): 297-302.
[23]张 宏,刘建军. 黄土沟壑区不同土地利用方式下土壤养分及其与土壤颗粒组成关系[J]. 中南林业科技大学学报, 2016, 36(11): 80-85.
[24]姚 军. 乡(镇)级农田土壤肥力变化与推荐施肥分区[J]. 北京农业科学, 2000(5): 25-29.
[25]张嘉嘉, 张 悦, 李华威, 等. 黄河滩区(河南段)土壤营养状况分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(4): 76-82.
[26]郭新送,宋付朋,高 杨,等. 模拟降雨对3种类型土壤氮、磷素空间分布及其颗粒组成的影响[J]. 水土保持学报, 2013, 27(6): 41-45.
[27]杨 帅. 不同工程堆积体坡面水蚀过程及泥沙颗粒搬运机制研究[D]. 杨凌:中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心), 2018.
[28]吴 旭,牛耀彬,高照良,等. 不同治理措施下高速公路堆积体土壤团聚体变化特征[J]. 水土保持研究, 2022, 29(3): 71-77.
[29]史倩华,王文龙,郭明明,等. 模拟降雨条件下含砾石红壤工程堆积体产流产沙过程[J]. 应用生态学报, 2015, 26(9): 2673-2680.
[30]王雪松,谢永生,陈 曦,等.模拟降雨条件下工程堆积体产流产沙特征研究[J].泥沙研究,2015(4):74-80.
基金
广西新发展集团(岩溶区绿色公路修建)院士工作站能力建设项目(桂科AD17129047);广西交通运输行业重点科技项目 (20200311)
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