残茬高度对土壤风蚀量影响的试验研究

在内蒙古自治区武川县建立农田土壤风蚀试验区,采用内蒙古农业大学研制的移动式风蚀风洞和旋风分离式集沙仪,观测不同残茬高度条件下农田土壤的风蚀情况.试验结果表明:土壤风蚀量和扬起沙尘的高度随风速的增加而增加,随着作物秸秆残茬高度的增加而降低,且风蚀量与高度变化符合指数函数关系,土壤颗粒主要集中在近地表层内运动.保护性耕作可明显地提高起沙风速,减少农田土壤损失,当秸秆高度为30 cm时,风蚀量仅为传统耕地的1/4左右.     

土壤风蚀量随残茬高度的变化规律研究

在内蒙古自治区武川县建立农田土壤风蚀试验区,采用内蒙古农业大学研制的移动式风蚀风洞和旋风分离式集沙仪,直接在农田上观测不同残茬高度条件下的农田风蚀土壤损失情况。试验结果表明:土壤风蚀量和扬起沙尘的高度随风速的增加而增加,随着作物秸秆残茬高度的增加而降低,且输沙量与高度变化符合指数函数关系,土壤颗粒主要集中在近地表层内运动。保护性耕作可明显地提高启沙风速,减少农田土壤损失,当秸秆高度为30 cm时,风蚀量仅为传统耕地的1/4左右。     

作物残茬覆盖对农田土壤风蚀的影响

为定量评价干旱半干旱地区农田土壤抗风蚀效果,采用移动式风洞及其配套测试系统对内蒙古武川县上秃亥乡农田地表进行了原位测试研究。结果表明,不同风速下土壤风蚀量随作物残茬盖度的增加呈指数规律减少;40%以上残茬盖度可明显提高土壤颗粒起动风速并减少风蚀量;当风速为14~18 m/s时,地表作物残茬盖度为60%~80%具有较好的抗风蚀效果。     

不同土壤水分条件对内蒙古荒漠草原地表风蚀影响的风洞模拟研究

内蒙古荒漠草原由于地表植被覆盖度低,土壤颗粒分散,极易发生土壤风蚀现象。土壤水分能够增强土壤抗侵蚀能力,但其影响程度目前尚不明确。基于此,文中以内蒙古苏尼特右旗选择短花针茅(Stipa breviflora Griseb.)荒漠草原原状土为研究对象,根据研究区风季的风速数据及测定的土壤质量含水量情况,设置1.5%、2.5%、3.5%三个水分梯度与10、13、17m/s三个风速梯度,开展了不同土壤含水量条件下的土壤起动风速,不同土壤含水量及风速交互作用下的土壤风蚀率、风沙流垂直分布的风洞模拟试验,以探究土壤含水量、风速及其交互作用对土壤风蚀特征的影响。结果表明：1)土壤含水量的增加能够增大起动风速,从而提高土壤抗风蚀能力,土壤含水量对风蚀率的作用随着风速的增大逐渐减小。2)低风速下土壤含水量的增加显著降低土壤风沙流沙物质含量,随着风速的增加,近地表风蚀输沙量比例逐渐升高。3)含水量通过与风速的交互作用起到降低风蚀的作用,但影响程度较低,研究区土壤含水量条件下的风速影响阈值为13m/s,风速超过13m/s,土壤含水量对于风蚀率的影响不明显。因此,风速是研究区土壤风蚀的主导因素,但在一定的风...     

农田耕作方式与土壤风蚀强度关系的风洞模拟实验

以土壤风蚀严重的河北坝上康保县为研究区,采用风洞试验的技术手段,对农田耕作方式与土壤风蚀强度的关系进行研究。结果表明,农田留茬与翻耕、农田垄向及农作物残茬高度的差异对土壤风蚀强度有较大影响。垄向平行主风向的风蚀强度大于垄向垂直主风向的风蚀强度。风速越大,垄向不同造成的风蚀强度的差异越大,尤其是当风速≥15m/s时,风蚀强度的差异表现得较为明显;风蚀强度与留茬高度呈负相关;翻耕地的风蚀强度大于任何留茬地的风蚀强度;风蚀强度与风速变化呈现出指数函数变化规律。因此,农田垄向垂直主风向、作物收获后不进行翻耕、留有适度茬高、优先种植残茬硬度较大的莜麦作物,这样的耕作方式可有效降低土壤风蚀强度,缓解河北坝上地区农田土壤风蚀状况。     

考虑冻融作用的东北黑土地耕作土壤风蚀统计模型研究

目前风蚀的计算模型较多,但是考虑冻融作用参与下的风蚀模型目前很少。通过野外大量实测试验数据以及室内冻融循环及风洞风蚀模拟试验,总结出冻融次数与土壤风蚀量存在指数函数关系,风蚀量与风速之间为幂函数关系,土壤含水量与风蚀量之间为对数关系的看法,运用统计学理论,建立了黑土地耕作土壤冻融风蚀统计模型,模型中包括7个比较容易直接观测的变量参数,模拟误差小于5%,可用于黑土耕地冻融作用下的风蚀模拟与预测。     

华北农田冬绿肥覆盖的抗风蚀研究

研究华北农田不同冬绿肥覆盖对农田土壤风蚀损失量的防治效果,并确定其最佳覆盖模式。结果表明:冬绿肥覆盖与冬闲相比,地表覆盖度、粗糙度增大,表层含水率提高,有机碳含量增加,土壤物理稳定性指数上升;5种冬绿肥覆盖模式可以不同程度减小土壤风蚀,风蚀量由大到小依次为:冬闲>草木樨>黑麦草>冬油菜>二月兰>毛苕子;综合看,冬油菜、毛苕子和二月兰覆盖的抗风蚀能力较强;风蚀大小与地表覆盖度、粗糙度、土壤有机碳含量、物理稳定性指数相关系数较高,而与土壤含水量相关系数较小。     

黄河源高寒退化草地典型鼠丘土壤风蚀及养分流失规律研究

黄河源高寒草地啮齿动物活动区存在大量鼠丘,在干燥、大风等气候影响下极易产生土壤风蚀,为阐明鼠丘土壤风蚀侵蚀特征与规律,本研究以黄河源流域不同海拔与植被覆盖度下14个试验区的高原鼠兔和高原鼢鼠鼠丘为研究对象,采用野外模拟风力侵蚀试验装置,对不同风速下各区域鼠丘土壤流失量及其养分流失规律进行分析和讨论。结果表明：(1)鼠丘土壤风蚀量在各区域之间存在显著性差异(P<0.05),风速较小时,2种不同鼠丘土壤流失差异不显著,当风速增加到12 m·s^-1时,高原鼠兔鼠丘土壤流失量>高原鼢鼠鼠丘土壤流失量(P<0.05);风速从3 m·s^-1增大到12 m·s^-1,2种鼠丘土壤流失的平均增幅分别为238.16%和146.31%。(2)各试验区鼠丘土壤风蚀率总体呈现先快后慢的递减趋势,植被盖度是低风速下影响鼠丘土壤流失的显著因子,且与海拔高度有关。(3)随草地退化程度加剧,土壤全氮含量、碱解氮、速效钾、有机质含量都有明显下降,而全磷、全钾、速效磷呈现上升的趋势。本研究表明黄河源不同区域鼠丘土壤风蚀作用的差异性与土壤含水...     

河北坝上不同土地利用方式对土壤风蚀的影响

对河北坝上康保地区天然草地、人工林、农田和退耕地四种土地利用方式的输沙量、风速廓线以及土壤的理化性质进行观测和分析。结果显示:天然草地的地表硬度最大,输沙量最小,表层土壤粗颗粒含量最低;农田地表含水量和硬度最小,输沙量最大,有机质含量最低,表层土壤粗颗粒含量最高;人工林地土壤水分含量较高,输沙量较低,有机质含量较高;退耕还灌木地表层含水量较低,地表硬度和空气动力学粗糙度较大,输沙量大于林地,有机质含量低于林地。表明土壤风蚀受地表含水量、硬度以及空气动力学粗糙度的共同作用影响,三者均不同程度受地表植被的影响,反映了地表植被类型对土壤风蚀的潜在影响。因此,在优先保护原生植被的前提下,重视植被生态恢复建设,着重提高地表植被覆盖度,以改善土壤结构,提高土壤有机质含量,增强土壤抗风蚀能力。     

河北坝上风蚀对农田土壤肥力水平影响研究

河北坝上地区风多风大,冬春季节降水少,使得大片农田长期处于强烈的风蚀之中.由于地表土壤养分的大量流失,农田土壤生产能力下降,导致荒漠化进程加剧.针对传统和保护性耕作农田土壤及风蚀物养分的变化,研究分析了土壤的风蚀和有机物及养分衰减的定量关系及其衰减的机理.结果表明:风蚀过程是农田土壤退化的重要路径,可以通过风蚀物中有机质和养分的含量估算农田土壤的有机质和养分的损失量.土壤风蚀过程中,保护性耕作比传统耕作可以减少风蚀量62.56%.有机质损失减少31.05%,全氮损失减少29.15%,全磷损失减少32.25%,全钾损失减少66.11%;有机质及养分主要集中在细微的土壤颗粒之中.风蚀对土壤营养物质及有机质的流失高于土壤的流失,风蚀是土壤退化的重要原因,恶化环境的同时造成了严重的经济损失.可以采用保护性耕作技术防止农田沙漠化和提高作物产量.     

Interactions between wind and water erosion change sediment yield and particle distribution under simulated conditions

Wind and water erosion are among the most important causes of soil loss, and understanding their interactions is important for estimating soil quality and environmental impacts in regions where both types of erosion occur. We used a wind tunnel and simulated rainfall to study sediment yield, particle-size distribution and the fractal dimension of the sediment particles under wind and water erosion. The experiment was conducted with wind erosion firstly and water erosion thereafter, under three wind speeds(0, 11 and 14 m/s) and three rainfall intensities(60, 80 and 100 mm/h). The results showed that the sediment yield was positively correlated with wind speed and rainfall intensity(P<0.01). Wind erosion exacerbated water erosion and increased sediment yield by 7.25%–38.97% relative to the absence of wind erosion. Wind erosion changed the sediment particle distribution by influencing the micro-topography of the sloping land surface. The clay, silt and sand contents of eroded sediment were also positively correlated with wind speed and rainfall intensity(P<0.01). Wind erosion increased clay and silt contents by 0.35%–19.60% and 5.80%–21.10%, respectively, and decreased sand content by 2.40%–8.33%, relative to the absence of wind erosion. The effect of wind erosion on sediment particles became weaker with increasing rainfall intensities, which was consistent with the variation in sediment yield. However, particle-size distribution was not closely correlated with sediment yield(P>0.05). The fractal dimension of the sediment particles was significantly different under different intensities of water erosion(P<0.05), but no significant difference was found under wind and water erosion. The findings reported in this study implicated that both water and wind erosion should be controlled to reduce their intensifying effects, and the controlling of wind erosion could significantly reduce water erosion in this wind-water erosion crisscross region.     

An experimental study on the influences of water erosion on wind erosion in arid and semi-arid regions

Complex erosion by wind and water causes serious harm in arid and semi-arid regions. The interaction mechanisms between water erosion and wind erosion is the key to further our understanding of the complex erosion. Therefore, in-depth understandings of the influences of water erosion on wind erosion is needed. This research used a wind tunnel and two rainfall simulators to investigate the influences of water erosion on succeeding wind erosion. The wind erosion measurements before and after water erosion were run on semi-fixed aeolian sandy soil configured with three slopes(5°, 10° and 15°), six wind speeds(0, 9, 11, 13, 15 and 20 m/s), and five rainfall intensities(0, 30, 45, 60 and 75 mm/h). Results showed that water erosion generally restrained the succeeding wind erosion. At a same slope, the restraining effects decreased as rainfall intensity increased, which decreased from 70.63% to 50.20% with rainfall intensity increased from 30 to 75 mm/h. Rills shaped by water erosion could weaken the restraining effects at wind speed exceeding 15 m/s mainly by cutting through the fine grain layer, exposing the sand layer prone to wind erosion to airflow. In addition, the restraining effects varied greatly among different soil types. The restraining effects of rainfall on the succeeding wind erosion depend on the formation of a coarsening layer with a crust and a compact fine grain layer after rainfall. The findings can deepen the understanding of the complex erosion and provide scientific basis for regional soil and water conservation in arid and semi-arid regions.     

毛乌素沙地典型地形断面土壤水分动态

基于毛乌素沙地的野外观测资料,对毛乌素沙地典型地形断面土壤水分动态进行分析。结果表明,土壤水分季节变化可划分为土壤水积聚期、消耗期和稳定期;根据土壤水分垂直变化可把土壤剖面划分为土壤水分易变层、利用层和调节层;沿着坡度减小的方向,各地形断面对应层次的土壤水分含量逐渐升高,丘间地土壤水分含量明显高于该断面上其余各点。     

土壤风蚀对表层土壤粒度特征的影响

土壤风蚀是一种严重的环境问题。文中选择我国西北干旱及半干旱区,风蚀严重的盐池县风沙土地为研究对象,利用Marven2000粒度分析仪对不同风蚀强度的表层土壤粒度进行分析,探讨土壤风蚀过程对地表粒度的影响,研究表明:随着风蚀程度的增加,表层土壤粒度逐渐变粗,由灌丛-推平耕地-草地-吹蚀地,地表中的细沙,粉沙和粘土的含量逐渐降低,而中沙和粗沙的含量逐渐增加。灌丛表面以细沙为主,占34.9%;推平耕地和草地以中沙为主,占32.7和39.1%;吹蚀地以粗沙为主,占44.2%;土壤平均粒径逐渐变粗,分别为2.48,2.08,1.91,1.12φ。土壤风蚀过程,地表的细沙,粉沙和粘土大量损失,灌丛的细沙,粉沙和粘土分别占34.86,20.01和10.98%,但在严重风蚀的吹蚀地,细沙,粉沙和粘土仅占6.09,3.72和2.52%。由此可见,土壤风蚀造成地表细颗粒物质损失,形成沙漠化土地。不同地表沙粒的分维数不同,随平均粒径增加,分维数总体降低。     

北京平原土壤机械组成和抗风蚀能力的分析

土壤遇风起沙是风沙活动产生的最根本原因,它的基本点有二:一是具有足以使砂粒产生运动的一定强度的起沙风;二是土壤颗粒小、质地干燥疏松,具有遇风起沙产生运动的属性。本文分析了北京土壤的机械组成特征和结构性能等。叙述了在永定河边部一些地块的野外风沙观测和沙风洞试验,证实土壤结构性、干松程度、植被覆盖状况是决定土壤抗风蚀性能的三要素。最后,试用不易蚀因子含量评价北京平原土壤的抗风蚀能力。     

沙漠边缘新垦酿造葡萄园土壤贮水及作物耗水特性研究

分析2002、2003年甘肃武威新地滩沙漠边缘新垦葡萄园0~100 cm不同深度土壤储水量观测资料,发现由浅向深土壤含水量呈升—降—升—趋于稳定的变化态势。用土壤水分平衡方程估算沙地葡萄年生长期平均耗水423.2 mm,比本地种植小麦平均耗水量少35.2 mm,比玉米少151.8 mm。沙地葡萄不同生育阶段耗水量,萌芽—展叶期耗水最小,平均耗水31.5 mm,最大时期出现在盛花—成熟期,平均耗水260 mm,展叶—盛花期、成熟—落叶期耗水量大致相当,分别为66 mm和65.7 mm。试验证明沙漠边缘地区开垦种植葡萄是可行的,这里种植的葡萄用水少,病虫危害和污染小,品质好,是发展酿造葡萄生产基地的理想区域。     

结皮土壤的抗风蚀性分析

土壤结皮是土壤在自然状态下形成的“保护层”,它的存在使得土壤变得稳定,使土壤的抗风蚀性有显著的提高,可以有效地抵抗冬春季节严重的风蚀,因此在干旱荒漠化地区越来越受到重视。土壤结皮分为物理结皮和生物结皮两类,由于生物结皮的生成需要长时间的积累,而且要求具有一定的湿度、温度,才可能存活和生长。而物理结皮只要土壤经过干-湿的过程很容易形成。本文通过实地观察,从不同的土质取得的原状土壤结皮样本进行扫描电镜观察,对土壤物理结皮的形成,与土壤的含水量、颗粒组成、含盐量等的关系,以及对土壤抗风蚀性的作用进行了详细的论述,以便使其在干旱、寒冷地区土壤荒漠化防治中受到足够的重视,减少人为因素对土壤结皮的破坏,利用人为手段促使结皮的形成,减少冬春季节风沙对土壤的侵蚀。     

土壤温度和水分对不同类型沙丘土壤呼吸的影响

通过实验室土壤培养试验,测定了不同土壤温度(8,18,28,38℃)和含水量对科尔沁退化沙质草地不同生境(流动沙丘,半固定沙丘和固定沙丘)土壤呼吸的影响。结果表明,在8~38℃范围内,土壤呼吸速率与温度呈正相关。在含水量为田间持水量(WFC)的5%~65%范围内,3种类型的土壤呼吸速率随含水量的增加而升高,当超过该范围时,流动沙丘的土壤呼吸速率仍呈上升趋势,而38℃培养条件下的半固定沙丘和18~38℃下的固定沙丘的土壤呼吸速率呈下降趋势。土壤温度和水分对土壤呼吸作用存在明显的交互效应,不同类型沙化土壤呼吸作用强弱存在显著差异。温度系数Q10值随含水量的变化为:流动沙丘1.90~2.15,半固定沙丘1.80~2.13,固定沙丘1.82~2.16。