天然灌草植被防治土壤风蚀机理

通过对毛乌素沙地不同下垫面上风速、地表粗糙度、临界起沙风速、风沙流结构的观测,发现植被覆盖可以有效防止地表风蚀。植被盖度为40％的固定沙地近地表0．2m高度平均风速比流动沙地降低43％,侵蚀风的持续时数降低85％,临界起沙风速提高70％,地表粗糙度提高180倍;当风沙流速度相同时,20％覆盖度的半同定沙地较流动沙地可平均降低输沙62．33％;而植被盖度为40％的同定沙地较流动沙地可平均降低输沙93．07％。实验证明,单株植物同样可以降低风速。疏透结构和透风结构的单株沙蒿分别可以使植株后0．5m高度的风速较植株前方平沙地同高度的风速下降59．4％和19．8％。     

乌兰布和沙漠绿洲农田不同土地利用方式地表风蚀特征研究

土壤风蚀是干旱地区绿洲农田开发的一个突出生态问题,如何针对不同的立地单元采取保护性措施是人们长久以来关注的重点。本文选择乌兰布和沙漠绿洲农田流沙地、沙质耕地、黏质耕地、撂荒耕地及留茬地5种典型土地利用方式,对其风速特征、地表蚀积量进行野外原位测定,并分析了不同下垫面的地表粗糙度和沉积土壤粒径特征。结果表明:研究区土壤颗粒组成以细砂含量占主导地位,粉粒、中砂与粗砂含量相对较低。与对照相比,各土地利用方式均能有效增加地表粗糙度,表现为:留茬地(0.32 cm)撂荒耕地(0.29 cm)沙质耕地(0.25 cm)黏质耕地(0.19cm)流沙地(0.02 cm)。土壤风蚀深度整体表现为流沙地沙质耕地撂荒耕地黏质耕地留茬地,5种利用方式下,留茬地风蚀程度最轻,风蚀深度仅为0.04 cm/d,分别较流沙地、沙质耕地、黏质耕地及撂荒耕地降低了99.03%、96.83%、94.29%与90.24%。因而,留茬地具有较好的防风蚀效益,是一种值得推广的土壤风蚀防治措施。     

A wind tunnel experiment to investigate the effect of polyvinyl acetate,biochar, and bentonite on wind erosion control

Due to the heavy costs of wind erosion control measures, the correct selection of technical methods is indispensable for a sustainable land management in arid and semiarid regions. Thus, the main goal of this research was to investigate the feasibility of using the clay minerals (i.e., bentonite), polyvinyl acetate and palm biochar for reducing the wind erosion in deserts surrounding the cities. The treatments were sprayed uniformly onto the containers (5 × 35 × 105 cm, 0.37 m²) with sand (collected from sand dunes surrounding Isfahan city, central Iran) in 3 replicates. The experiments were conducted in a wind tunnel with sequential repetitions after 1, 10, and 20 weeks. Among the studied treatments, the bentonite planters demonstrated to be the most effective soil erosion control measure by reducing soil loss and improving sand ablation. On the contrary, the palm biochar had less influence on the soil erosion control and only a slight effect on the threshold speed. For the future, further studies are required to select the best and most relevant soil erosion control measures under field conditions considering all the environmental aspects in arid regions of Iran.     

青藏高原柴达木盆地东部地区的土壤侵蚀现状调查

[目的] 开展柴达木盆地的土壤侵蚀现状调查研究,旨在为柴达木盆地土壤侵蚀防治和青藏高原环境治理提供科学依据。[方法] 考察组分别于2019,2020,2021年7月3次赴柴达木盆地,沿德令哈市、格尔木市、都兰县一带,对选取的77个样地内不同土地利用类型植被、土壤、侵蚀特征和水土保持措施进行了调查和分析。[结果] 柴达木盆地以风蚀为主,在作物生长季,耕地没有明显的风蚀现象,说明作物的水土保持效果显著。不同利用类型土地的平均土壤风蚀速率大小顺序为：沙地>耕地>撂荒地>灌草地;土壤侵蚀沟多出现于山前洪积扇和山坡上的灌草地,洪积扇上的沟蚀较为严重;植物沙堆分布广泛,种类多样,沙堆体积与植物冠幅相关性强,植物拦沙作用明显。同时,该区还存在部分耕地因灌溉系统管理不善而造成土壤侵蚀和地下水位上升大;种植枸杞的沙田管理不到位,水土保持措施不完善,水土保持投入不足等问题。[结论] 柴达木盆地土壤侵蚀类型复杂多样,需要在加强水土保持工作的同时,完善灌溉系统的维护,加强土壤盐渍化治理和沙田保育,切实保障柴达木盆地的土地资源可持续性。     

不同土地利用背景下土壤侵蚀空间分布规律研究

在 RS与 GIS技术的支持下 ,对不同土地利用背景下的土壤侵蚀空间分布规律进行了定量研究。具体表现为通过空间分析 ,对不同土壤侵蚀下的土地利用类型、不同地貌特征下的土壤侵蚀状况、不同土地利用结构下的土壤侵蚀进行了动态分析。研究结果表明 :我国的土壤侵蚀以水力侵蚀为主 ,其次为风力侵蚀和冻融侵蚀。我国的水力侵蚀以微度水力侵蚀为主 ,随着侵蚀强度的增加 ,侵蚀面积在逐渐减少 ;我国的风力侵蚀以剧烈风力侵蚀为主 ,随着侵蚀强度的增加 ,侵蚀面积逐渐增加 ;在冻融侵蚀区以微度冻融侵蚀为主 ,随着侵蚀强度的增加 ,侵蚀面积逐渐减小。对我国威胁最大的是风力侵蚀 ,因此 ,研究如何防治风力侵蚀 ,阻止土壤沙漠化 ,在目前是一项十分紧迫的任务。     

沙地土壤风蚀动力因子分析

地表粗糙度反映地表对风速减弱的作用以及对风沙流的影响 ,其值大小取决于地形、植被覆盖及作物的播种方向 ,粗糙度越大风蚀强度越小。吉林省西部流动沙丘的起沙风速为 1 0 3m/s,风蚀耕地的起沙风速为 6 3～ 7.9m/s。春季侵蚀性风能为 1 72 1 8(v·u)。该区风蚀性气候因子和侵蚀性风能自东向西递增 ,西北部的通榆为最大     

延怀盆地葡萄种植区不同土地利用方式表土风蚀特征分析

研究延怀盆地葡萄种植区不同土地利用方式下土壤风蚀特征,可为区域土地利用布局调整、生态环境建设提供数据支撑。以怀来县为研究对象,采用野外调查和室内分析相结合的方法,分析了葡萄、果桑、欧李、玉米留茬免耕、玉米翻耕5种土地利用方式的2018年11月—2019年3月土壤含水量、粒径及风蚀量月变化特征。结果表明:(1)未出现降水事件之前,5种土地利用方式土壤含水量均呈现随时间增加而下降的趋势,3种林果用地中土壤水分下降幅度表现为葡萄欧李果桑。(2)研究区5种土地利用方式表层土壤粒度主要为砂砾,含量达47%～63%。0.05～0.002 mm的粉粒是该区域风蚀过程中损失的主要颗粒。(3)5种土地利用方式中地表风蚀量表现为玉米翻耕地葡萄玉米留茬免耕欧李果桑。在该区域土壤风蚀防治过程中可以通过在小尺度上合理调整果桑等林果用地与葡萄、粮食用地土地利用布局的方式,达到降低近地表风速、拦截风沙、降低风蚀的作用。     

基于土壤粒度和大风日数的风蚀风险预报

为寻求一种较为简便、广泛适用的土壤潜在风蚀风险评价方法体系,选取内蒙古中西部的吉兰太戈壁、乌兰布和半固定沙地、毛乌素沙地、武川农田和希拉穆仁草原5种典型风蚀试验区,基于数字图像技术,获取地表不可蚀颗粒含量,结合地区大风日数资料,建立土壤潜在风蚀风险指数方程,并进行实地验证。结果表明:吉兰太戈壁、灌丛地表已经处于粗化过程后期,抗风蚀能力较强,平均抗风蚀指数分别为91.40%和81.40%。由于灌丛群落的存在,乌兰布和沙漠半固定沙地土壤颗粒空间分布差异明显,导致土壤抗风蚀能力呈现不同程度的差异。毛乌素沙地风成沙物质颗粒较细,抗风蚀指数仅为13.40%,极易起沙。应用土壤潜在风蚀风险方程实地表征所得结果与实际情况吻合,与人类活动关系最为密切的农田、草原土壤潜在风蚀风险最高。研究结果可实现科学、有效地预测地表潜在风蚀风险,为干旱、半干旱地区风蚀荒漠化监测提供理论依据和技术支撑。     

毛乌素沙地新垦地土壤风蚀特征

为了理解近期沙地农业开发的土壤风蚀风险及其对区域沙漠化的影响。该文对毛乌素沙地灌丛沙堆地、沙质草地以及耕地不同位置进行了多组风沙同步观测,并对所收集的沙物质进行粒度分析。结果表明:草地与灌丛地被开垦为耕地后,土壤风蚀强度成倍数增长。在可蚀性颗粒充足的耕地,输沙率顺风向趋于增加的同时,随高度的增加,输沙率在0~10 cm高度内以指数函数规律递减,在10~20 cm高度内以幂函数规律递减;总输沙率与风速呈较好的幂函数关系,侵蚀模数约为9 657 t/(km^2·a)。该文认为,新垦地的出现对区域沙漠化具有重要影响,其面积应作为评价区域沙漠化的重要指标;减小裸露耕地面积,建立防风固沙林,保留一定高度的留茬,可有效控制新垦地的土壤风蚀问题。     

保护性耕作农田地表风沙流特性

土壤风蚀是中国北方干旱半干旱地区农田土地退化的重要原因。该文利用移动式风蚀风洞对保护性耕作农田和传统翻耕农田进行原位测试,对比分析保护性耕作农田地表风沙流特性,探讨保护性耕作对土壤风蚀的影响机理,为防治农田土壤风蚀提供理论依据。研究表明,与对照秋翻地相比,由于直立残茬的作用,保护性耕作农田能迅速降低近地表风速,特别是在残茬高度内改变了风速随高度变化的对数规律,风速随高度的降低而急剧减小。其风沙流结构也发生了明显变异,风沙活动层主要集中在180～400 mm高度范围内,占总输沙量的67.94%～69.28%,最大输沙率出现在距地表240 mm高度上,风沙流结构呈现出类似象鼻形状的“象鼻效应”。风沙流总输沙率也明显小于对照秋翻地,保护性耕作是一种防治农田风蚀沙化的有效耕作措施。     

Similarities and dissimilarities between the dynamics of sand and dust during wind erosion of loamy sandy soil

Aeolian dynamics were measured during a wind erosion event on an agricultural field in Northern Germany. Because the topsoil was loamy sand, particle flow behaved as a sand–dust mixture and not as pure sand (>63 μm) or pure dust (<63 μm). Although generally similar, the erosion, transportation and deposition patterns were not identical for the two particle fractions. The difference was most pronounced for accumulation (defined as deposition minus erosion). For dust, accumulation was negative all over the field because grains were removed in dust clouds. For sand, spots of negative accumulation (erosion) alternated with spots of positive accumulation (accretion) and the net result for the field as a whole was close to zero. The study shows that accumulation maps cannot be used to reconstruct the areas of high aeolian activity. It also demonstrates that during wind erosion, the wind behaves as a selective medium. In topsoil with a median grain diameter between 40 and 160 μm, fine particles are more easily eroded than coarse. In topsoil with a median grain diameter <40 μm, the coarsest particles are more easily eroded. Topsoil with a median grain diameter around 90 μm is very susceptible to granulometric selectivity. The results show that soil lost through wind erosion in NW Germany can amount to several tons per hectare per erosion event, which suggests that wind erosion of soil is more important than water erosion in this region.     

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。     

青海共和盆地威连滩沙地冲沟风水交互作用研究

选择青海共和盆地威连滩沙地冲沟为研究区,通过野外调查,沉积物样品采集和分析,结合1982年航片和2006年快鸟影像数据,分析研究区地质历史时期风水交互作用的环境变化和沙地冲沟风水交互侵蚀的现代特征。结果表明:全新世初期,研究区由水成沉积环境逐渐过渡到风成沉积环境,并有小的沉积旋回,到了全新世中期,气候变得较温润,风沙活动减弱,风成沙逐渐生草成土,但弱砂质古土壤层较薄,从全新世晚期至今,风沙活动有所增强;冲沟形成后,沙地冲沟发生着风蚀水蚀交互作用。起伏的沟岸和弯曲的谷底发生风积,为流水侵蚀增加了沙物质。风沙流对冲沟的形成有再塑造作用。同时冲沟侵蚀也影响着风沙活动,每年冲沟侵蚀约达8.3×104 t泥沙,是沙丘不断增长的一个重要物源。冲沟的狭长地形,其"狭管效应"加大了风蚀作用,增强了风沙灾害天气。     

宁夏土壤侵蚀现状及其特征

采用美国第二代陆地资源卫星TM假彩色合成放大影像目视解译并结合野外调查 ,将宁夏土壤侵蚀划分为水力侵蚀和风力侵蚀两种类型 ,水力侵蚀面积 2 2 897 1km2 ,风力侵蚀面积 15 976 0km2 ,两者占全区总面积的 75 0 %。区内南部以水力侵蚀为主 ,到北部转为水风力混合侵蚀。水力侵蚀主要发生在 7～ 9三个月 ,风力侵蚀主要发生在冬春两季。无论是年内还是年际间 ,土壤的风力侵蚀时间过程和水力侵蚀时间过程均体现出一种互补机制     

风沙土开垦中的风蚀研究

针对以往对土壤风蚀与土地开垦的关系缺乏定量研究，本文以野外实地采集的风沙土样为实验材料，对土地开垦过程中影响风蚀的两个主要因素－地表破坏与植被破坏分别进行风洞实验，结果表明，土壤风蚀率随地表破坏率的增大呈二次幂函数增加；随植被盖度的减少呈指数增加。综合地表破坏及植被盖度对土壤风蚀的影响，最后得出，土壤风蚀率随土地开垦率的增大呈指数增大。在此基础上提出了风沙土开垦中，有效地防止土壤风蚀需要掌握的临界     

国外农田风蚀发生机理与防治技术的研究

土壤风蚀是全球性土地退化的主要原因之一，也是世界上许多国家和地区的主要环境问题之一。该文简要回顾了国外对土壤风蚀发生机理、防治理念和技术的研究，提出林业上植树造林，牧业上防止草原退化，农业上实行保护性耕作是人类可以用来治理和控制土壤风蚀的3个重要原则。我国土壤风蚀和土地退化问题日趋严重，应在全国进行大力宣传，转变土壤风蚀治理的观念，使人们从思想上认识风蚀防治要从植树、种草、农田保护3个方面综合进行。同时，国家要从政策上、资金上为农田保护性耕作的大规模实施提供保证，促进保护性耕作在全国范围内的推广应用。     

不同农垦地下垫面对风蚀起沙风速的影响分析

以新疆塔里木盆地垦区为例,研究不同地表粗糙度下垫面对风蚀起沙的临界摩擦速度和起沙风速的影响。根据Shao的方法计算不同下垫面起沙风速,结果表明:塔里木盆地垦区所选的小麦、棉花、红枣这3种地类2m高度临界摩擦速度(u*t)分别为棉花地0.40m/s,红枣地0.43m/s,小麦地1.85m/s;2m高度临界起沙风速(ut)分别为棉花地5.3m/s,红枣地5.7m/s,小麦地7.5m/s,小麦地较其他2种地类更具有抵抗风蚀的作用。     

Soil erosion: An important indicator for the assessment of land degradation neutrality in Russia

This review of soil erosion (SE) studies in Russia focuses on two main tasks: (i) ensuring the completeness and reliability of SE data in Russia, a large country (17.1 million km²) with a variety of natural and socio-economic causes of land degradation, (ii) assessing the possibility of including a SE indicator among the indicators of land degradation neutrality (LDN). A wide range of statistical, remote sensing, mathematical modeling data, the results of scientific and field studies obtained at different levels were analyzed. It is asserted that in Russia the total area of eroded lands and those under erosion risk occupy more than 50% of all agricultural lands, whereas soil fertility of croplands decreased in Soviet time (from 1950s to 1980s) by 30–60% only due to water erosion. However, recent scientific studies indicate a decrease in erosion rate and in the area of eroded land during the last 30–40 years as a result of abandonment of arable land and subsequent overgrown with natural vegetation. The climate change resulting in decrease of the depth of soil freezing, flow of spring runoff also adds to the decrease of soil erosion. The SE indicator was suggested as an important complement to three global LDN indicators. At national and subnational level, it can be interpreted through such indices as “Rate of soil loss” (ton ha-1 yr-1) and “Total soil loss” (1000 tons, in certain area during selected time period). At local level the set of indices can be wider and site-specific, including those obtained through remote sensing data by using the classifier of thematic applications of remote sensing technologies; the example was tested at the local site.     

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。     

施用PAM防治松散土风蚀的机理及其抵御风沙流能力研究

采用室内风洞试验方法,研究了内蒙古西部干旱半干旱地区荒漠沙地松散土风蚀规律、风沙流对风蚀量的影响和施用PAM防治松散土壤风蚀的机理及其抗风沙流的能力。风沙流对风蚀量的影响试验,采用试样接续放置的方法,前一试样为后一试样提供风沙流;施用PAM试样抗风沙流的能力试验,采用PAM使用量为1g/m2,2 g/m2和4 g/m2等3个处理水平和0,17.6%,36.4%,7.7%等4个吹角水平。试验结果表明,相同的风速条件下风沙流对土壤的侵蚀程度比净风侵蚀程度高得多,侵蚀量显著不同;PAM用量为1 g/m2时,在7~8m/s风速的风沙流作用下只能经历5~10 min的吹蚀试样即破坏;PAM用量为2 g/m2时可以抵御8~10 m/s风速的风沙流历时30 min的吹蚀;PAM用量达4 g/m2时,可以抵御10 m/s风速的风沙流历时30 min的吹蚀试样仍未破坏,几乎可以防止自然界99%的各级风速所引起的土壤风蚀。从经济方面考虑,推荐PAM用量为2g/m2可以防止自然界中大部分风力(约97%~99%)造成的风蚀,经济上是可行的。经PAM处理的试样破坏过程和切片分析得出,在松散土表面喷施PAM之所以能够有效地防止风蚀,最根本的原因是施用PAM溶液后松散土表面可形成较厚的结皮。