摘要
干热河谷是我国典型脆弱生态区之一，也是我国西南山区荒山植被恢复的重点和难点。由于炎热干燥的气候和土壤强烈的膨胀收缩特性，旱季土壤开裂现象极为普遍。土壤开裂加速了土壤水分的蒸发散失，加剧了植物的干旱胁迫作用，是植被恢复工作在该区一直难以取得成功的重要原因之一。 论文选择元谋干热河谷普通燥红土、变性燥红土、表蚀变性土和普通变性土等四种典型土壤为研究对象，主要采用野外调查、定位观测和模拟实验的方法，对干热河谷土壤裂缝发育形态特征、影响因子、发育规律进行了系统研究。研究成果为进一步深入研究土壤开裂、地面蒸发与植被生长的耦合作用奠定了良好基础，对于揭示干热河谷的土壤干旱和土地退化机制，以及因地制宜地制定植被恢复措施具有重要的理论和实践价值。主要研究结论如下： 1)土壤裂缝地表形态调查方法的确立及量化表征体系的建立。确定将照相法为本研究中的使用方法；提出从裂缝发育的形态强度、复杂度及连通度三个方面来定量描述裂缝形态，首次建立了包括裂缝面密度、线密度、面积-周长比、分形维数、形状指数等指标在内的裂缝形态量化指标体系。 2)查明了元谋干热河谷土壤裂缝不同发育程度的形态特征。将裂缝面密度作为裂缝发育程度划分的主要依据，确定了裂缝形态发育程度的分级标准：面密度≤5％属微度发育，5％＜面密度≤10％属轻度发育，10％＜面密度≤22％属中度发育，22％＜面密度≤27％属强度度发育，面密度＞27％属极强度发育；并建立了各形态指标与面密度的回归方程，查明了裂缝强度特征、复杂度特征及连通度特征随裂缝发育强度的规律性变化。 3)查明了元谋干热河谷土壤裂缝发育的主要影响因子。发现土壤开裂程度与粘粒含量、膨胀收缩性指标、容重均存在正相关性，与有机质含量、总孔隙度为较弱的负相关关系；控制土壤裂缝发育程度的第一位因子为胀缩度，第二位为0-30cm层粘粒含量，第三位为30-60cm层容重，第四位为0-30cm层有机质。 4)初步掌握了元谋干热河谷典型土壤裂缝的发育规律。初步查明了元谋干热河谷普通燥红土、变性燥红土、表蚀变性土及普通变性土随水分衰减其形态指标的动态变化规律，并建立了相应的回归方程。研究表明：不同土壤裂缝的最终发育强度不同，普通燥红土无论水分如何衰减，其面密度只能发育到微度范围；而变性燥红土、表蚀变性土和普通变性土均能发育到强度甚至极强度；随土壤水分的衰减，面密度、线密度、加权面周比的均呈上升并逐步趋于稳定；不同土壤裂缝发育过程中，由分形维数量度的裂缝复杂度呈不断降低的趋势，但其连通性均呈一致性地增强。
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