降雨過程中典型紅壤孔隙時(shí)空變化規(guī)律研究.pdf

1、孔隙特征是指孔隙的分布，數(shù)量搭配和形態(tài)特征，它直接影響水分在土表及土體內(nèi)的遷移途徑及方式，與土壤表面徑流及滲透性之間具有密切關(guān)系(Edwards等，1989；Poesen等，1992)，認(rèn)識(shí)表土孔隙特征對(duì)土壤侵蝕過程研究有重要意義。本文以第四紀(jì)紅粘土母質(zhì)發(fā)育的典型紅壤為研究對(duì)象，通過模擬降雨獲取不同降雨歷時(shí)的土壤微形態(tài)樣本，并應(yīng)用土壤切片技術(shù)和數(shù)字圖像技術(shù)定量分析，降雨過程中表土樣本橫斷面和縱斷面上孔隙特征的時(shí)空變化規(guī)律，初步探討了土壤

2、表土孔隙特征與土壤侵蝕過程間的關(guān)系，結(jié)果如下： 1、土壤橫斷面孔隙數(shù)量隨著降雨歷時(shí)延長(zhǎng)：0-2.5mm層下降多，2.5-5mm層下降其次，7.5-12.5mm層孔隙下降較小且相似。此外，0-2.5mm和2.5-5mm層，在3min時(shí)孔隙總數(shù)量小幅上升，且上升的主要是等效直徑0.05-0.2mm、0.2-0.35mm的孔隙。30min左右，各層孔隙數(shù)量變化穩(wěn)定。等效直徑大于0.5mm的孔隙數(shù)量下降最大，小于0.05mm下降最小。

3、 2、土壤橫斷面孔隙面積隨著降雨歷時(shí)延長(zhǎng)：孔隙面積百分比呈下降趨勢(shì)，0-2.5mm層孔隙面積比下降最大；2.5-5mm層其次，在3min時(shí)等效直徑為0.05-0.2mm、0.2-0.35mm的孔隙面積百分比小幅上升。；7.5-12.5mm層下降較小且相似，這是因?yàn)殡S著土壤深度增加土壤受地表層流和雨滴打擊依次減少，都只受到水流的單一入滲作用影響。等效直徑大于0.5mm的孔隙面積百分比下降最大，小于0.05下降最小。 3、土壤

4、橫斷面孔隙形態(tài)隨著降雨歷時(shí)延長(zhǎng)：不規(guī)則孔隙所占面積最大且減少最多，圓形孔隙所占面積最小且減少最少，長(zhǎng)形孔隙各個(gè)時(shí)段都很少。降雨30min后，不規(guī)則孔隙在7.5-12.5mm層占據(jù)較大比例，而0.5mm層比例較小；圓形孔隙在各個(gè)層次為一半左右，且在0-2.5mm中占70％左右；長(zhǎng)形孔隙在0-2.5mm層幾乎消失，在其它層次中占比例也很少。 4、土壤縱斷面孔隙數(shù)量隨降雨歷時(shí)延長(zhǎng)：0-5mm層孔隙數(shù)量在6min時(shí)出現(xiàn)較大幅下降，一直持

5、續(xù)到30min。0.05-0.2mm和0.2-0.35mm孔隙數(shù)量變化最大。5-10mm層孔隙數(shù)量減小速率和幅度均小于0-5mm層，孔隙徑級(jí)和形狀不斷的發(fā)生再分布。0.2-0.35mm的孔隙明顯多于0.5mm層。10-20mm(L3)孔隙數(shù)量多于L1、L2，孔隙數(shù)量變化最小，30min后，孔隙數(shù)量仍維持較高值。 5、土壤縱斷面孔隙面積隨降雨歷時(shí)延長(zhǎng)：0.5mm孔隙面積百分比在6min時(shí)出現(xiàn)較大下降，并一直持續(xù)到30rain，在3

6、0min時(shí)達(dá)到5％最小值。等效直徑大于0.5mm孔隙面積變化最明顯。5-10mm層孔隙面積百分比減小速率和幅度小于0-5mm層。等效直徑為0.35-0.5mm和大于0.5mm孔隙面積百分比多于L1層。10-20mm層孔隙面積百分比，在9rain后才有緩慢下降。且到30min時(shí)仍維持在20％。10-20mm層各等效直徑的孔隙面積百分比變化不明顯。 6、土壤縱斷面上土壤孔隙形態(tài)降雨歷時(shí)延長(zhǎng)：圓形孔隙所占比例最小，長(zhǎng)形不規(guī)則孔隙所占比

7、例較大。3min時(shí)0-5mm不規(guī)則孔隙少量增加，這主要是受雨滴打壓作用，小孔隙被壓扁，拉長(zhǎng)，連通性增加，原來相互分離的小孔隙互相連通，形成裂隙狀孔隙和長(zhǎng)孔隙。0-5mm層變化頻率比5-10mm層和10-20mm層大。10-20mm層孔隙形態(tài)和孔徑分布無大變化，這主要與其受降雨影響不大有關(guān)。 7、土壤總面積百分比與降雨徑流量和侵蝕量變化過程對(duì)比分析表明：土壤表層總面積百分比在3-6min時(shí)有小幅下降，且等效直徑大于0.35mm的孔

8、隙下降幅較大，這也是土壤坡面產(chǎn)流直接原因。坡面產(chǎn)流時(shí)間為8min左右，相較于土壤孔隙面積變化過程，坡面產(chǎn)流時(shí)間滯后于土壤孔隙面積突變時(shí)間。土壤孔隙面積百分比在產(chǎn)流后開始大幅下降并一直保持下降趨勢(shì)，到40min左右趨于穩(wěn)定。二者在時(shí)間變化趨勢(shì)上有很強(qiáng)一致性。由于降雨產(chǎn)流后，孔隙面積百分比變化是由團(tuán)聚體破碎后的土壤顆粒在水平和垂直方向上隨水分運(yùn)移而產(chǎn)生的，而土壤團(tuán)聚體的破壞和破壞后的土壤顆粒分離、搬運(yùn)、水分入滲是土壤的徑流強(qiáng)度、侵蝕量以及侵