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钙质结核是黄土高原成土过程、土壤侵蚀和人类活动的产物,尤其是在侵蚀严重的黄土高原水蚀风蚀交错带,钙质结核常常在表土聚集。钙质结核因尺寸和水力性质不同于土壤颗粒,能影响土壤蒸发、入渗、坡面产流产沙,加之其本身能吸收一定的水分,还会影响对土壤储水量的估算。本研究以黄土高原水蚀风蚀交错带六道沟小流域表土钙质结核为研究对象,通过野外调查的方法来分析六道沟小流域坡面表土钙质结核的空间分布特征和影响因素,在室内开展模拟实验来量化钙质结核含量对土壤剖面水分分布和土壤储水量的影响,结合定位观测试验来研究砾石-植被覆盖条件下土壤水分和地温的变化特征,取得以下主要结果:(1)钙质结核质量分数可以用来指示坡面的土壤侵蚀状况。土壤黏粒体积分数沿坡面呈逐渐降低趋势;钙质结核质量分数沿坡面呈单峰曲线分布,在坡面1/4-1/3的位置(距离坡顶20-30 m)处,达到峰值(10%-15%)。钙质结核质量分数与坡度呈线性正相关,与植被地上生物量(盖度)呈单峰曲线关系,峰值即为植被影响钙质结核质量分数的临界点,临界点处的植被盖度在11%-16%之间。影响坡面钙质结核分布的最主要因素为坡度和植被;小尺寸的钙质结核在坡面分布范围最广、数量最多,起决定作用的钙质结核尺寸在5-15 mm之间。(2)定位观测研究发现,钙质结核能影响土壤温度和水分。植被+钙质结核覆盖下日平均地温最低,低于仅有钙质结核覆盖和对照(裸地)。不同覆盖类型(裸地,植被覆盖,钙质结核覆盖,植被+钙质结核覆盖)的土壤温度在不同时间尺度上(7和9月份)存在显著差异(P<0.05)。通过对土壤温度变异分析发现,随着土层深度增加,变异系数呈减小趋势;9月份0-5cm土层温度存在中等变异(15%<CV<35%),其余土层土壤温度均为弱变异(CV<15%)。在0-50cm土层,不同覆盖条件下土壤水分变化不同,裸地土壤水分变化幅度最小。通过对不同覆盖类型下土壤水分变异分析,发现土壤中有钙质结核出现的土层(土层深度为60cm处,或80cm处)土壤水分存在大的变异,属于中等变异甚至强变异(CV>35%)。(3)钙质结核能影响土柱中土壤水分分布。土柱剖面中钙质结核含水量与土壤含水量分布模式相反,且土壤含水量明显高于钙质结核含水量。在高钙质结核含量下(0.2,0.3和0.4 kg·kg-1),表层与底层的土壤储水量无显著差异(P>0.05);在低钙质结核含量下(0和0.1 kg·kg-1),表层与底层的土壤储水量存在显著差异(P<0.05)。钙质结核储水量与有效储水量随钙质结核含量增加而增大。钙质结核有效储水量可占到其自身储水量的50%左右,如在不考虑土壤钙质结核中储存的水分情况下,在四种钙质结核含量(0.1,0.2,0.3和0.4 kg·kg-1)下的土壤储水量分别被低估了3.02%,7.96%,10.49%和16.88%。