黑土地土壤风蚀特征参数及风蚀物分布规律研究

通过对黑土区风季风速和表土含水量的监测、旱作耕地风蚀物野外采集试验、室内风蚀物粒度分析试验,对东北黑土区土壤风蚀特征参数以及风蚀物的垂直分布规律进行定量研究,初步得出黑土区裸露耕地下垫面粗糙度、摩阻风速、起沙风速等风蚀过程的重要特征参数,得出黑土地土壤风蚀风沙流断面风蚀物含量、风蚀物颗粒尺度的垂向规律,为该区土壤风蚀、土地沙化的进一步研究与防治提供基础依据。     

农田风沙流结构中风蚀物粒度特征的变化

[目的]了解河北坝上康保县农田风沙流中风蚀物的粒度在垂直高度和水平距离上的变化规律。[方法]在康保县选择农田进行野外观测,再对农田风蚀物用马尔文激光粒度仪进行粒度测定。[结果]风沙流中的风蚀物以>0.01 mm粒径为主,含量均在80%以上。各类耕地风蚀物粒径均集中在0.05～0.25 mm,且在这一粒径范围内风蚀较为严重。在垂直高度上,风蚀物的平均粒径随着垂直高度的增加呈指数递减。[结论]该研究可以为采取防风措施、防治农田风蚀提供依据。     

科尔沁沙地4种作物根茬抗风蚀效果风洞试验研究

利用野外风洞设备,以翻耕地为对照,对科尔沁沙地东部农田的4种不同作物茬地抗风蚀效果进行了测试,对风蚀主要影响因子进行了分析.试验结果表明:作物留茬可显著提高地表抗风蚀能力;在相同风速条件下.抗风蚀能力大小依次为燕麦茬地＞玉米茬地＞向日葵茬地＞绿豆茬地＞翻耕地;与翻耕地相比.燕麦茬地、玉米茬地、向日葵茬地和绿豆茬地的起动风速分别抬高了53.3%、17.8%、11.1%、8.9%.结果表明,风蚀量与土壤地表覆盖度、土壤0～5 cm表层含水量、地表粗糙度、土壤容重、土壤坚实度呈负相关关系,其中与前三者呈显著高度负相关关系.采用免耕留茬措施可以有效地抑制农田土壤风蚀,有利于防治农田荒漠化.     

黄泛沙地小网格农田防护林网防风固沙和增产效益的研究

本文以夏津县黄泛沙地130×260 m2小网格的农田防护林网为研究对象,对林网内不同区域处的风速、土壤湿度、土壤机械组成、土壤容重、土壤孔隙度、土壤风蚀深度及小麦产量进行了对比分析.分析结果表明:农田防护林具有明显的降低风速、增加土壤湿度、改善土壤机械组成、改良土壤物理性质、减少土壤风蚀量、增加小麦产量的效应,林网内3 H～5 H处的防风固沙和增产效应最好.     

阴山北麓农牧交错区保护性耕作带地表抗风蚀能力的测试与分析

【目的】揭示农牧交错区带状间作农田土壤的抗风蚀效应,为防治农田土壤风蚀提供理论依据和技术指导。【方法】以阴山北麓农牧交错区保护性耕作农田的土壤为研究对象,利用移动式风洞和与之配套的风速、集沙仪测试设备,对3种残茬覆盖地表(小麦留茬,65%盖度,20cm茬高;小麦留茬,76%盖度,30cm茬高;莜麦留茬,90%盖度,30cm茬高)在给定的5个风速(6,9,12,15和18m/s)等级下,其地表的空气动力学粗糙度和风蚀量随测点距离风洞试验段进口位置(模拟保护性耕作带宽度)的增加(3,3.75,4.5,5.25和6m)所呈现的变化规律进行分析。【结果】随测点距风洞试验段进口距离的增加,3种地表在不同风速下的空气动力学粗糙度均呈先增大后减小的趋势,大多于该距离为5.25m时达最大值;不同风速下的风蚀量则随测点距风洞试验段进口距离的增加呈快速下降趋势,在该距离达到5.25m之后,风蚀量的下降趋于平缓。【结论】残茬高度与植被盖度可明显增强地表的抗风蚀能力,当保护性耕作带的宽度达到5.25m以后,其抗风蚀效果更加稳定和显著。     

甘肃河西地区保护性耕作对土壤风蚀的影响

【目的】深入揭示保护性耕作措施对甘肃河西地区农田土壤的防风蚀效应.【方法】通过大田实验,设置了8个处理:CT-W、NT-W-30 cm、CT-W(WR)、NT-W-30 cm(WR)、 CT-In-W、NT-In-W-30 cm、CT-In-C、NT-In-C,在来年返青之前采样进行风洞模拟试验.【结果】土壤风蚀量随风速增大而增大,且二者为幂函数关系.14 m/s是风蚀速率随风速急剧增加的转折点,风速在14 m/s以内,风蚀速率处于缓增区,当风速超过14 m/s风蚀速率加快.6 m/s风速条件下,保护性耕作较传统耕作防风蚀效果非常显著;随风速增大,NT-W(WR)、NT-In-W-30 cm较相应的传统耕作,风蚀效果降低明显.【结论】低于6 m/s风速,保护性耕作较传统耕作防风蚀效果更优,随风速增大,不同免耕处理的防风蚀效果变化不一,其中NT-W(WR)、NT-In-W-30 cm较相应的传统耕作,防风蚀效果较好.     

基于PIV的保护性耕作对土壤风蚀的影响

利用风洞模拟试验研究了不同耕作措施的防风效益。研究表明,保护性耕作可明显增加地表粗糙度,提高土壤颗粒起动风速。免耕（NT）措施下地表垫面粗糙度最大,其次为翻耕覆膜（PT）,常规耕作（CT）最小。相应地,NT和PT措施下起动风速分别比CT增加31.89%和16.70%。保护性耕作还可减少农田土壤风蚀速率,CT措施下平均风蚀速率是NT和PT措施的3～4倍。由此可知,覆盖措施（覆膜和冬小麦）对减少农田土壤风蚀的作用更突出。     

北京冬春覆盖作物对农田土壤风蚀扬尘的影响

为了确定北京主要越冬作物对农田土壤风蚀及扬尘排放的影响,通过野外观测的方法,对比研究了春季玉米根留茬地、金银花地、越冬油菜地的近地表风速、风蚀量及颗粒物排放量的差异。结果表明:(1)冬春季地表绿色覆盖能够显著降低农田近地表风速(P<0.05),金银花地的平均风速比玉米根留茬地低15.86%;(2)油菜地的月平均输沙量比玉米根留茬地低67.06%;(3)金银花地与玉米根留茬地相比,TSP和PM10浓度降低35.18%和35.42%,差异显著(P<0.05),冬油菜地的PM2.5浓度比玉米根留茬地低11.63%,差异显著(P<0.05)。因此,可以通过推广冬春覆盖作物来减少北京或华北地区的农田土壤风蚀扬尘,提高土地生产力。     

阴山北麓农牧交错区农田土壤风蚀影响因子及防治对策

土壤风蚀是阴山北麓农牧交错区土地退化的主要原因之一.从风蚀气候因子、地表粗糙度、植被覆盖度、土壤性质和人为影响因素等方面对农田土壤风蚀的主要影响因子进行了分析,探讨了这一地区农田土壤风蚀的防治对策,提出了以实施保护性耕作为主,辅之以间作、轮作的防治风蚀措施.这种措施既能发挥保护性耕作带残茬降风速、保水土、抗风蚀的作用,并对翻耕带形成保护;又可满足地区种植结构,解决保护性耕作带来的杂草防治和农家肥施用难题,对实现地区可持续农业发展具有重要意义.     

新疆卡拉贝利工程区不同地表风蚀特征

为研究干旱地区因开发建设项目区而产生较为强烈的以风蚀为主水土流失风蚀特征,选取新疆卡拉贝利工程区作为研究地点,以原始地表和破坏地表作为研究对象,采用集沙仪和风速仪进行风沙的收集和风速的监测,利用土壤筛和天平进行风蚀物粒径分级测量,并利用Spss进行数据统计分析,最终得到了该地区近地表不同下垫面风蚀规律特征。研究表明:破坏地表不同程度地增加了土壤风蚀的可能性,反复碾压地表和弃土场是该地区破坏地表的主要风蚀源;该地区风沙主要集中在距地表高度30cm内,主要土壤风蚀粒径0~500μm;输沙量和风蚀物粒径均随着高度的增加而减小,且输沙量沿高度呈指数函数递减;下垫面性质的不同直接影响了近地表土壤风蚀特征,破坏地表对输沙量的影响主要在近地表30cm内,反复碾压地表对风蚀物粒径的影响主要集中在距地表50cm内,弃土场对风蚀物粒径的影响则超过55cm。新疆卡拉贝利工程区不同下垫面地表在土壤可侵蚀性、土壤风沙流结构方面均表现出不同的特征。     

土壤风蚀影响因子分布规律研究的最大熵方法

土壤风蚀是一个综合的自然地理过程,包括气候、植被、土壤、地形地貌等多种因子。作为随机变量的风蚀因子,其分布规律直接或间接地影响着风沙的运动规律,一方面导致土壤风蚀程度及方向的变化,另一方面变量之间的非线性相互作用的结果导致风沙流的混沌特性。为此把影响风沙运动规律的各因子作为研究对象,应用最大熵原理与遗传算法相结合的方法,建立了风蚀影响因子概率密度函数模型,采用Matlab语言编制了相应的计算程序,并以阴山北部农牧交错带为例对所建模型的合理性和可行性进行了验证。结果表明,风蚀影响因子的熵概率密度函数不仅合理可行而且具有较高的精度。     

浑善达克沙地公路固沙带防沙效益分析

通过对浑善达克沙地固沙带风速、输沙量的测定,分析了固沙带内的风速、下垫面性质的变化以及风沙流结构特征,进一步阐明了固沙带的防护效益和设计合理性。结果表明,浑善达克沙地的固沙带是公路沿线两侧形成植物能够适时发芽、生长的前期保护带,使公路沿线两侧植物最终能形成稳定的植物群落,是防护体系中实现持久生态防护的重要功能带。     

野外土壤风蚀定量观测方法的研究

[目的]介绍野外土壤风蚀定量观测的新方法。[方法]在综合分析土壤风蚀量评估主要方法和手段优缺点的基础上,提出一种野外土壤风蚀量定量观测的新方法———风蚀圈法。[结果]风蚀圈的最大优点是简单实用、容易携带,可长期放置在野外,实现土壤风蚀的定量观测;其镶嵌在土壤中,表面基本与地面持平,可防止局部微地形对风蚀过程的影响;底部尼龙布透水通气性好,可保持风蚀圈内土样与周围土壤状态一致,观测数据接近实际;最大弊端是放、取土时部分土样容易跑出圈外,影响观测值的准确性。[结论]风蚀圈法是野外观测比较实用的方法,可用于测定单位面积的土壤风蚀量,实现风沙区风蚀季节的定量连续监测。     

风沙环境下防风挡沙墙复变作用规律的风洞模拟

  目的  风沙防护是干旱环境下人类基础设施建设和维护的关键工程问题之一,为探明不透风防风阻沙措施风沙运移的变化规律,筛选特殊风沙区域防护体系构建合适设置参数。  方法  采用风洞模拟对不同风向夹角条件下防风挡沙墙的气流速度场、风沙流结构以及沙粒阻截率/输导率的变化规律进行研究。  结果  （1）迎风侧模型4倍障高处始终为气流急剧变化的拐点,且不随着指示风速的变化而变化;当指示风速小于10 m/s,背风侧弱风区或静风区的范围随着指示风速的增大而增大,大于12 m/s则呈相反规律;同一指示风速作用下,随风向夹角的增大有效防护范围逐渐增加。（2）迎风侧积沙主要集中于近地表0 ~ 10 cm,平均占总输沙量的85.31%;45°、60°、75°与 90°4 种风向夹角条件下背风侧输沙量主要集中在20 ~ 30 cm高度范围内,分别占总输沙量的71.25%、88.75%、85.25%、86.00%。（3）背风侧0 ~ 10 cm高度层沙粒截留随指示风速的增加而增加,75°夹角时最大,平均为95.64%;10 ~ 30 cm高度层沙粒输导随着指示风速的增加有增大趋势,45°夹角时最大,平均为81.09%。  结论  指示风速的变化对防风挡沙墙气流速度场变化规律影响不显著,而对背风侧弱风区或静风区的范围影响较大,75°时有效防护范围最佳;迎风侧输沙量随高度的增加逐渐减少,背风侧随高度的增大呈现出先增加后减少的变化趋势;作为防风阻沙措施风向夹角应设置为75°左右。      

秸秆、地膜覆盖控制农田土壤风蚀机理

野外风速测定证实,不同地表覆盖措施均可减少土壤风蚀,其防风降蚀作用由大到小为玉米秸秆平铺覆盖＞玉米秸秆堆状覆盖＞地膜覆盖.     

风沙区公路防积沙的新型防护栏研究

目的防护栏是保障公路交通安全的重要防护措施,但单一的设计并不能与多种环境相适应。在风沙区的实践活动中发现,安装防护栏的路段常会出现带状积沙,本文针对这一现状,在实地调查的基础上,从空气动力学的角度进行研究,为风沙区路面积沙提供解决方案。方法以公路防护栏为研究对象,对护栏板进行不同孔隙度、不同孔型的改造,利用风洞模拟、克里金插值等方法,分析不同孔洞防护栏对路面风速流场的影响,并计算不同类型防护栏对绝对含沙量的影响,选取适当的配置,达到防止路面积沙的目的。结果传统防护栏背风侧路面近地表风速下降至原风速的80%,在风速为5、8、11 m/s的条件下风沙流绝对含沙量分别下降了44.7%、64.8%和75.1%,护栏板对风沙流的阻挡作用是导致路面积沙的重要因素;新型防护栏能提高风沙流绝对含沙量,大孔型、小孔型防护栏对绝对含沙量的影响随孔隙度没有明显的规律性,但均低于初始水平,长条状孔型防护栏对绝对含沙量的影响随孔隙度的增大而减小,孔隙度达到0.3时绝对含沙量达到初始水平;风沙流结构中含沙量最高的近地表层中,不同孔型防护栏对风速的影响呈现出一致的规律性,随孔隙度的增大而减小,其中大孔型防护栏和小孔型防护栏在不同孔隙度条件下背风侧稳定后风速均小于初始风速,孔隙度为0.3和0.4的长条状孔型防护栏后稳定速度达到初始风速;从风速流场来看,传统防护栏后沿风向形成明显的减速区和低速区,长条状孔型防护栏后风速流场结构较为稳定。结论孔隙度为0.3和0.4的长条状孔型防护栏能起到改善路面风速流场,防止沙区公路积沙的作用。未来针对防护栏的研究应在符合安全标准的基础上,针对不同的行车环境进行相适应的改造,使其充分发挥防护作用。      

黄土高原典型流域次降雨径流侵蚀产沙规律研究

【目的】研究黄土高原地区小流域次降雨径流侵蚀产沙规律,建立适宜于该地区的侵蚀产沙预报模型。【方法】根据岔巴沟流域32年实测的水沙资料,采用径流侵蚀功率、地貌分形信息维数的计算模型及多元非线性回归方法,分析了黄土高原地区岔巴沟流域的次降雨径流侵蚀产沙规律。【结果】岔巴沟流域次降雨侵蚀产沙模数Ms与径流侵蚀功率E、地貌形态分形信息维数Di有很好的相关性,模型具有较高的精度和一定的适用性。【结论】基于流域径流侵蚀功率与地貌形态分形信息维数的岔巴沟流域次降雨侵蚀产沙预报模型,能够近似反映不同尺度流域次降雨径流侵蚀产沙特性及水沙传递的关系,为建立具有广泛适用性和较高预报精度的黄土高原流域次降雨径流侵蚀产沙预报模型提供了理论依据。