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我国西南喀斯特地区岩溶作用强烈,地表地下二元三维结构发育,由于地下结构的复杂性和隐蔽性,该区地表、地下二元水土流失途径与过程仍不明确。本文针对喀斯特地区普遍存在的裂隙、管道,在详细调查喀斯特坡地岩土结构的基础上,按照两个裂隙率(10%和30%)和三个土层深度,设计5个试验微区(全土微区:QT,土层深度110cm;裂隙率为30%、10%的出露型微区:XL-30%和XL-10%;裂隙率为30%、10%的埋藏型微区:XM-30%和XM-10%,岩石上覆土层60cm)。基于模拟降雨试验(降雨强度分别为51、35和17mm/h;降雨量70mm),动态监测不同深度(10、50、100cm)土壤水分、水分垂直渗漏量以及水化学指标(pH、电导率、浊度),并分析水分垂直渗漏量养分、胶体浓度,试图阐明岩土结构对水土养分漏失规律。主要结论如下: (1)与全土微区(QT)相比,裂隙发育微区(出露型和埋藏型)明显缩短了不同深度土壤水分响应时间且土壤水分更容易达到稳定状态;不同岩土微区土壤水分增幅均表现出随雨强增大而增大的特征,表层土壤水分更容易受到降雨的影响。相应的,水分垂直渗漏出流时间与降雨强度、裂隙发育程度成正比。随着降雨强度的增加,不同岩土微区水分垂直渗漏出流时间的差异逐渐缩小,在17mm/h雨强时,不同岩土微区水分垂直渗漏出流时间差异最大。 (2)不同岩土微区水分垂直渗漏过程中硝态氮与全氮浓度均表现出相似的变化趋势。在不同降雨强度下,裂隙出露型微区(XL-30%和XL-10%)全氮、硝态氮和全钾浓度均随着降雨的持续整体呈下降趋势,表现为输移物质受限型;而全土(QT)和裂隙埋藏型微区(XM-30%和XM-10%)全氮、硝态氮浓度则均随着降雨的持续整体呈先下降后上升的趋势,表现为输移动力受限型,全钾浓度则无明显的变化趋势。 (3)全氮、硝态氮和全钾养分渗漏量(y)与水分垂直渗漏量(x)呈幂函数(y=a*xb)变化规律,且均呈正相关关系。全土(QT)、裂隙出露型微区(XL-30%和XL-10%)随着降雨强度从17mm/h增加到51mm/h,全氮、硝态氮渗漏量明显增大,裂隙埋藏型微区(XM-30%和XM-10%)则在35mm/h雨强下全氮、硝态氮渗漏量最大。对全钾渗漏量来说,除全土微区(QT)外,其他不同岩土微区全钾渗漏量均表现出在35mm/h雨强下最高的特征。 (4)水分垂直渗漏过程中,不同岩土微区在模拟降雨条件下胶体浓度变化规律基本一致,即降雨初期胶体浓度较高,随后浓度迅速降低并维持较低水平;但不同岩土微区胶体渗漏过程中渗漏量最大值出现在降雨后期及降雨停止后,这说明前期降雨对微区的侵蚀程度较小,降雨对3种微区的侵蚀主要集中在降雨后期。全土(QT)微区、裂隙率为30%的出露型微区(XL-30%)、裂隙率为30%的埋藏型微区(XM-30%)胶体渗漏总量分别为298,1270和152mg,说明岩石出露地表且裂隙率越发育时水土漏失可能更严重。 (5)喀斯特地区土壤扰动对硝态氮渗漏影响明显,而对全钾渗漏影响不明显。翻耕和突发性管道能改变裂隙率为10%的出露型微区(XL-10%)和裂隙率为30%的埋藏型微区(XM-30%)水分垂直渗漏过程,显著增加了硝态氮浓度和渗漏量,而对全钾浓度和渗漏量无显著的影响。无论是XM-30%、XL-10%,翻耕和突发性管道均显著增加了胶体渗漏总量(突发性管道>翻耕>对照);而且胶体渗漏总量XM-30%<XL-10%,即XL-10%携带土壤胶体颗粒向下迁移的能力更强。以上说明翻耕和突发性管道能加剧喀斯特区的水土漏失。