沙漠化对土壤风蚀的影响——以青海共和盆地为例

沙漠化程度对土壤风蚀强度具有重要的影响,一个区域的沙漠化程度在一定意义上可以预示该地区的土壤风蚀程度,探讨二者之间变化关系具有重要意义。以青海共和盆地为例,对该地土壤风蚀随土地沙漠化程度的变化进行探讨,得出共和盆地强烈发展中沙漠化土地年增长率为2.7%,严重沙漠化土地增长率为1.2%。当严重沙漠化土地每增加1 km2,土壤风蚀就要随之增加0.43 t。盆地的土壤风蚀导致龙羊峡水库每年有20.82万t的沙尘落入库区,使3000万m3的流沙进入库区,造成5000多万元的经济损失。在此基础上,利用该地区自然、人文因子的变化资料,结合其沙漠化程度的变化资料分析了土壤风蚀加剧的原因,从而提出了防治对策与意见。     

毛乌素沙地土壤风蚀的气候因子分析

在大量调查与资料收集的基础上,分析了毛乌素沙地周边部分旗县近20年的风速、降雨等气候因子及其它们之间相互叠加效应的变化特征,得出该沙区气候存在着长期持续干旱少雨,而且大风频繁发生的现象。此特征决定了该地区长期以来存在着土地沙漠化的潜在危险性。     

青海共和盆地土壤风蚀的137Cs法研究

选择青海共和盆地作为研究区 ,探讨1 37Cs法在土壤风蚀研究中应用的可行性。通过野外考察和大量的1 37Cs取样分析 ,初步查明了共和盆地不同类型地表的1 37Cs含量及其剖面分布 ,确定了区域1 37Cs背景值为 2 691 78± 196 0 8Bqm- 2 ,建立了风蚀速率的1 37Cs评估模型 ,估算出四个样方的土壤风蚀速率 ,并由此转化为区域风蚀速率 ,计算出共和盆地区域土壤风蚀速率为 12 5 5 6thm- 2 a- 1 ,通过蚀积平衡检验 ,其误差水平小于 10 %。     

我国北方半干旱地区土壤的沙漠化演变过程与机制

土地沙漠化是我国北方干旱半干旱地区土地退化最严重的类型之一。但迄今为止,人们对这一地区土地沙漠化过程中土壤沙化过程和机制的了解还不够透彻。2002-2003年,我们在科尔沁沙地选择具有明显沙漠化梯度的一个区域,调查和研究了土壤沙漠化演变过程和机制。结果表明,在科尔沁沙地,不同粒径土壤颗粒的理化特性具有较大差异,其中土壤粘粉粒和粗沙相比,具有较低的土壤容重和较高的土壤结持力、起沙风速、毛管持水力和养分含量。从土壤粘粉粒到粗沙,容重增加了10.32%,结持力、毛管持水量、有机碳、全氮分别下降了99.15%,51.23%,83.73%和80.24%。沙漠化过程中,土壤的理化性质随着土地沙漠化程度的增强而明显恶化。和非沙漠化土地相比,严重沙漠化土地的土壤粗沙含量、非毛管孔隙度和容重分别增加了35.04%,117.50%和21.7%,细沙含量、粘粉粒含量、总孔隙度、毛管孔隙度、田间持水量、毛管持水量、土壤有机碳、全氮、全磷、有效氮和有效磷分别下降了77.78%,70.00%,15.38%,27.49%,54.34%,37.54%,64.15%,70.77%,65.90%,66.32%和50.59%。相关分析结果表明,沙漠化过程中,土壤有机碳、全氮、全磷、土壤含水量和土壤结持力的变化与土壤粘粉粒的减少呈明显正相关,与土壤粗沙含量的增加呈明显负相关。这说明,沙漠化过程中,由于风蚀而导致的富含养分和具有较高持水能力的土壤细颗粒的损失,是沙漠化过程中土壤退化的主要机制。     

沙漠化逆转过程中毛乌素沙地土壤风蚀可蚀性影响因子的变化特征

[目的]揭示毛乌素沙地沙漠化逆转过程对土壤风蚀可蚀性的影响,为该区风蚀防治和生态重建提供科学参考。[方法]选取1986—2021年共8期遥感影像,以ENVI 5.3和ArcGIS 10.7为平台对毛乌素沙地不同时期土地沙漠化进行反演,同时构建研究区2021年沙漠化差值指数(DDI),并按照自然断裂法将毛乌素沙地土地分为非、轻度、中度、重度和极重度5种沙漠化类型代表沙漠化逆转的不同阶段。根据反演结果,应用空间代替时间的方法,对不同沙漠化类型土壤进行样品采集,并对土壤机械组成、土壤有机质含量、土壤结皮、植被因子等土壤风蚀可蚀性影响因子进行测试分析。[结果]毛乌素沙地1986—2021年沙漠化整体呈逆转趋势,沙漠化土地面积由1986年的47 877.81 km²缩减至2021年的45 914.06 km²,以56.11 km²/a的速率逆转。该区土地沙漠化可分为3个时期：1986—2001年为沙漠化发展期,土壤黏粒、粉粒百分含量、有机质含量呈降低趋势,土壤砂粒百分含量、结皮因子和植被因子值呈增加趋势;2001—2011年为沙漠...     

基于不同风蚀模型的区域土壤风蚀变化及影响因素研究——以内蒙古自治区为例

基于遥感数据、气象数据等,利用RWEQ模型和风蚀预报模型对内蒙古自治区2000—2017年土壤风蚀进行评估并分析其驱动因素。结果表明：（1） RWEQ模型（R²=0.85,P<0.01）和风蚀预报模型（R²=0.43,P<0.01）的预测值与¹³⁷Cs示踪技术风蚀的值具有较好的相关性,其中RWEQ模型预测精度更好。（2）时间上,RWEQ和风蚀预报模型模拟的结果均表明2000—2017年内蒙古自治区土壤风蚀呈下降的趋势,下降趋势分别为0.73,1.18 t/（hm²·a）,2个模型模拟的土壤风蚀模数在2011年均达到最低值。空间上,2000—2017年,2个模型的模拟结果均表明内蒙古自治区土壤风蚀以微度和轻度侵蚀为主,其中剧烈侵蚀在整个研究区的占比较小（RWEQ 1.79%,风蚀预报模型5.45%）,主要分布于北方风沙区的西南部。趋势上,89.74%（RWEQ）和72.05%（风蚀预报模型）的土壤风蚀模数呈下降趋势,其中显著降低的区域主要分布于北方风沙区的巴丹吉林沙漠和乌兰布和沙漠。（3）大风天数对土壤风蚀具有显著影响,随着大风天数的增多,土壤风蚀呈显著上升趋势,植被覆盖度和降水量的增长在一定程度上可抑制土壤风蚀的进程。     

延怀盆地不同土地利用类型土壤风蚀物特征

研究延怀盆地典型土地利用类型地表土壤风蚀物分布特征,可为了解该区域风蚀过程、改善生态环境提供数据支撑。以怀来县为研究对象,采用野外监测和室内分析相结合的方法,分析了葡萄、果桑、欧李、玉米免耕、玉米翻耕5种土地利用类型在冬季休耕期(上年11月—次年2月)和春季备耕期(3—5月)风蚀物质量、粒径及碳氮含量随高度的变化特征。结果表明:(1)欧李与玉米翻耕地土壤风蚀物质量分数垂向分布遵循幂函数递减规律; 果桑、葡萄与玉米免耕地土壤风蚀物质量分数在监测高度范围内随高度增加无规律性变化。(2)春季备耕期5种土地利用类型输沙通量均高于冬季休耕期。(3)冬季休耕期5种土地利用类型风蚀物的粒径范围集中分布在500～2 μm; 春季休耕期5种土地利用类型风蚀物的粒径范围集中分布在250～2 μm。(4)5种土地利用类型冬季休耕期风蚀物碳氮含量高于春季备耕期。风蚀物质量、碳氮含量及粒径的垂直分布受土地利用类型和人为活动的影响,其中人为活动对输沙通量影响较大,因此在该区域土壤风蚀防治过程中可以采用构建防风草篱、合理调整土地利用布局的方式,达到降低近地表风速、拦截风沙的作用。     

晋北沙漠化地区土壤风蚀动态及防治效果

[目的]对晋北沙漠化区土壤风蚀状况及空间差异进行研究,以期为区域土地退化和京津风沙源治理工程的效益评估提供科学依据。[方法]基于耕地和林草地不同地表类型的土壤风蚀模型,逐像元地计算2001—2014年晋北沙漠化地区土壤风蚀状况及空间差异。[结果](1)2001—2014年晋北沙漠化区的平均土壤风蚀模数达到4.67t/(hm~2·a),处于轻度风蚀状态。区域分布上,北部区域风蚀状况明显高于南部。(2)研究区2001,2005,2010和2014年的平均土壤风蚀模数分别为6.83,3.89,4.36和2.55t/(hm~2·a);土壤风蚀总量分别为2.09×10~7 t,1.19×10~7 t,1.31×10~7 t和7.65×106 t。(3)晋北沙漠化地区植被覆盖度提高和风力减弱是区域土壤风蚀强度削弱的主要原因。研究发现风力作用的减弱贡献率约为77.7%,而植被覆盖度的提高的贡献率为22.3%。[结论]晋北土壤风蚀状况空间差异较大,风速减弱是导致区域土壤风蚀削弱的主要原因。晋北沙漠化地区植被覆盖度尚未恢复到良好的状态,生态工程建设还需进一步实施,生态工程实施的成果需加强保护。     

不同地表状况对土壤风蚀的影响——以内蒙古太仆寺旗为例

通过对采取不同耕作措施和不同留茬方式的农田土壤进行野外风沙观测.观测结果表明,人为因素对农田土壤风蚀影响非常大,不同地表状况的土壤风蚀特征存在显著差异.留茬地因为表面残茬的存在显著增加了土壤表面粗糙度,从而使得其风蚀强度较小;而秋翻地人为扰动较大,表面覆盖度较小,其风蚀强度在所研究的土壤中为最大.因此,对于内蒙古太仆寺旗农田土壤风蚀较严重区域,应该采取留茬措施以减少人为扰动,增加覆盖度以提高土壤表面粗糙度,从而有效地减少土壤风蚀.     

农牧交错带缓坡丘陵区土壤风蚀研究——以内蒙古后山地区为例

土壤风蚀与风、土壤粒径组成和地表植被覆盖度有关,在农牧交错带缓坡丘陵区,风蚀是很严重的自然灾害。通过在有风的天气对丘陵不同坡向和坡位的风速和风蚀量以及土壤粒径进行测定和分析,得出丘陵不同部位受侵蚀大小是坡顶大于北坡、北坡大于南坡。该项研究为控制缓坡丘陵土壤风蚀提供了理论支持。     

河北省风蚀沙化与防治

风蚀沙化现象在河北山区普遍存在 ,在 2 0 0 0年的沙尘暴中扮演了重要的角色。分析了河北省风蚀沙化的原因 ,结果认为是干旱和人类不合理的生产活动造成了植被的严重破坏 ,发展为风蚀沙化。提出了防治沙化的 5大措施 ,即增加人工降雨改造利用沙地、发展灌溉农业提高水资源利用率、治理水土流失、优化种植结构、立体开发、建立健全监测预报系统。     

PAM控制土壤风蚀的风洞实验研究

风蚀是我国干旱、半干旱地区土壤退化的主要影响因素。本实验采用室内风洞实验,研究了不同PAM处理对土壤的风蚀控制效果。实验土壤分别是黏粒含量为28.0%的壤土和黏粒含量为15.2%的砂壤土,实验条件为固定风速14 m/s、固定吹角5°。研究表明,对土壤表层覆盖PAM可以增加土壤的抗风蚀能力,有效地减少土壤风蚀,增加PAM使用量可以进一步增加土壤的抗风蚀能力,即4 g/m2PAM用量的效果要好于2 g/m2PAM的用量;前期累积在土壤中的PAM不能明显增加土壤抗风蚀的能力;在水分和PAM的共同作用下,黏粒含量高的土壤的抗风蚀能力要强于黏粒含量低的土壤。     

基于风蚀模型的河北省土壤风蚀风险评价

[目的]对河北省空间范围开展土壤风蚀风险评价研究,以期为研究区基于土壤风蚀的土地退化和大气污染防治提供科学依据。[方法]在遥感和地理信息系统技术的支持下,采用第一次全国水力普查中推荐的风蚀模型,对研究区2009年的土壤风蚀风险进行评价。[结果]河北省土壤微度侵蚀面积所占比例最大,约占河北省总面积的65.36%,主要分布在河北平原、太行山地和冀北山地;其次为轻度侵蚀,约占河北省总面积的12.46%,主要分布在坝上高原和冀西北间山盆地;中强度侵蚀的风蚀面积最小,合计不足河北省总面积的0.1%,主要为分布在研究区北部的沙地类型;极强侵蚀和剧烈侵蚀没有分布。[结论]河北省土壤风蚀强度呈现出明显的空间差异性,干燥,风速大,植被覆盖度低的冀西北地区风蚀强度最大,湿润、风速小、植被覆盖度高的冀东北地区风蚀强度最小,南部平原和太行山区风蚀强度中等。     

土壤风蚀过程的一类随机模型

以土壤风蚀的随机理论为基础 ,建立了土壤风蚀的一类随机过程模型。并求出了在任意时刻任一类可风蚀物质的随机概率分布、数学期望 (平均风蚀量 )以及平均风蚀量的方差。与前人的研究相比 ,该模型不需要规定时间的长度 ,可以将影响风蚀的不同因素分为不同的类别 ,以便进行单一风蚀因子影响分析或通过求出各因子之间的联合概率密度分布而进行综合分析     

基于GIS和RS的荒漠区土壤侵蚀研究

以GIS和RS为平台,对人类活动较为剧烈的鱼卡矿区及其周边区域的土壤侵蚀状况进行了研究。同时采用叠加分析法研究了土壤侵蚀与土壤类型、土地利用的耦合关系。结果表明：研究区土壤侵蚀以风蚀为主,兼有部分水蚀。从土壤类型来看,灰棕漠土、高山漠土侵蚀强烈,兼有风力侵蚀和水力侵蚀。洪积盐土风蚀强烈,高山荒漠化草原土水蚀较为强烈。从土地利用类型来看,极强度风蚀和剧烈风蚀主要分布在沙地和戈壁两种土地利用类型上,极强度水蚀主要位于沼泽和沟道两种土地利用类型上。因此,在制定水土流失整治措施和区域土地发展规划时,应首先考虑土壤类型和土地利用类型的侵蚀特性。在此基础上,制定有效的保护措施,严格控制水土流失,实现环境和经济的可持续发展。     

土壤结皮面积与结皮分布对风蚀影响的风洞模拟研究

土壤结皮在干旱半干旱地区广泛分布,是影响风蚀的重要因素。以准噶尔盆地东部矿区周边表层土壤为对象,通过控制土壤结皮率和结皮分布,利用风洞试验结合土壤风蚀传感器,对不同土壤结皮和风速条件下土壤风蚀量、风沙流结构、土壤颗粒释放的变化特征进行研究。结果表明:(1)风蚀量随风速增加显著上升,随土壤结皮率增加显著下降。均匀分布的结皮风蚀量整体低于集中分布的结皮;(2)跃移高度随风速增加而增加,高度在0~3 cm的收集物占总收集量的80%左右。14 m/s的风速能够使土壤发生跃移,而土壤结皮率达到50%能够有效抑制土壤颗粒跃移现象;(3)颗粒碰撞的数量与能量随风速的增加而增加,随结皮率增加而减少;首次出现颗粒碰撞时的风速随结皮率的增加而增加;颗粒碰撞的数量和能量在风速持续增加的时间段内增加至最大值,在风速稳定后开始下降,120 s左右降低至稳定值,随后不再发生明显起伏,在风速下降时间段内不发生颗粒碰撞。     

垄作对旱作农田土壤风蚀影响的风洞实验研究

通过风洞实验,在5个风速下对6种不同结构的垄作及平作对照地的土壤风蚀速率、O～20cm风沙流结构进行了模拟观测研究。结果表明：垄作下平均土壤风蚀速率较平作下降低20％～60％。垄作和平作下土壤风蚀速率均随风速的增大呈幂函数递增,但平作下递增较快。风速为15m／s是早作农田土壤风蚀加剧的转折点,当风速大于15m／s时垄作下风蚀速率较平作下明显降低。0～20cm内,平作和垄作下输沙率与高度分别呈负指数和负线性关系。垄作下0～4cm输沙量和输沙量百分比(Q0～4／Q0～20)均低于平作。不同结构的垄作间进行比较,垄脊高度相同时,垄沟比(垄脊高度与垄顶距的比值)越大,土壤风蚀速率越小,而Q0～4／Q0～20越大;垄沟比相同时,垄脊越高,土壤风蚀速率越大,而Q0～4／Q0～20越小。     

准东地区土壤风蚀影响因子分析与风蚀量估算

为阐明准东地区土壤风蚀现状及影响因子,通过实地采样,结合气象、土地利用数据、DEM、遥感影像,从气候因子、地形因子、土壤因子以及植被盖度4个方面进行分析,利用GIS平台结合WEQ经验模型对各因子叠加计算的土壤风蚀状况进行分级,并对各侵蚀等级进行评价分析。结果表明:气候、土壤及植被盖度共同影响该区域的土壤风蚀状况。受各因子的影响,准东地区风蚀分级状况比较明显,侵蚀强度由南向北呈增强趋势,主要表现为重度侵蚀,占研究区面积的43.02%。该区域平均侵蚀模数为4 470.64t/(km2·a),风蚀量达9 969.53万t。为验证模型的准确性,利用137 Cs示踪法推算的风蚀模数与模型值进行对比,结果表明模型计算值与137 Cs示踪法估算值间的平均相对误差7.78%,证明该模型在研究区具有很好的适用性。