物理结皮和生物结皮的斥水特征及其对水分入渗的影响

摘要：

土壤结皮是一种常见的自然现象,但由于结皮形成机制的不同,会产生不同的亲水性和斥水性,从而影响土壤的水力学特征与水文循环.本研究利用水滴穿透时间法测定了野外不同植被下物理结皮和生物结皮的斥水特征,利用扫描电镜观测了结皮的表面形态,并用微型入渗装置测定了结皮及其对照土壤的入渗特征.结果表明:1)物理结皮的平均水滴穿透时间(WDPT)为3.3 s,对照为0.9 s,表现为亲水性;生物结皮的平均WDPT介于20.9～140.9 s,是无结皮的2.8～19倍,其中君迁子和刺槐林下的生物结皮平均WDPT分别为134.5和140.9 s.2)与对照相比,物理结皮累积入渗量、平均入渗速率和吸湿力分别降低了 0～4.3％、3.5％～5.1％和 27.2％～90.1％,生物结皮分别降低了 0～25％、1.4％～28.2％和 36.0％～84.9％.3)无论是否存在结皮,利用Philip模型拟合处理入渗数据均存在"曲棍球状"曲线;曲线上斥水性停止时间(WRCT)之前,点源微入渗以水平方向上的扩散为主,WRCT点以后以垂直方向上的入渗为主,土壤结皮的形成延长了该转折点的形成时间.综上,物理结皮是无机矿质颗粒堵塞了表层土壤,不影响斥水性的变化;生物结皮表现为斥水性有机物对土壤结构的影响,增强了其斥水性.物理结皮和生物结皮均会降低土壤的累积入渗量和平均入渗速率,但物理结皮主要影响土壤的吸湿力,对稳定入渗速率影响不大;生物结皮不仅降低了土壤吸湿力,还增加了稳定入渗速率.

关键词：物理结皮、生物结皮、土壤斥水性、入渗特征、"曲棍球状"曲线

所属期刊栏目：33

分类号：S152.7;S275.6;TU444

资助基金：国家自然科学基金;陕西省土地整治重点实验室开放基金项目

在线出版日期：2022-08-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1843-1852