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...     

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...     

植被沙障对近地表风沙流特征影响的风洞实验

植被沙障在一些地区已成为沙害防治的有效手段,其应用也越来越广泛,但对其治沙机理尚不很清楚.在盖度为10%,15%,20%,30%,40%,60%情况下,对植被沙障的防风固沙效益进行了风洞试验.实验风速设置为6,8,11 m/s,测定不同植被盖度的风速廓线特征、风沙流结构特征及其防沙效果.实验结果表明:①积沙总量随盖度增加而逐渐降低,风沙流中的砂粒分布在一定的高度范围内,但分布的高度随盖度的增加呈下降趋势;②植株的茂密程度对风沙流的结构有明显影响,盖度越高,积沙量越集中在下部;③盖度并不是导致积沙量为零的唯一指标,风蚀是否发生,还与植被的疏透度、防护林的高度等有关.     

民勤地区沙面蒸发及影响因素的初步研究

对土壤的水分状况、太阳辐射、气温、空气湿度、风速、植被盖度等因素与沙面蒸发的关系，进行了探讨。     

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。     

土壤风蚀量随风速的变化规律研究

使用野外风洞作为风蚀研究的试验手段,通过农田土壤、沙及生土的风洞试验研究发现,农田土壤的风蚀量随风速呈指数函数变化,沙及生土的风蚀量随风速呈幂函数变化。试验研究还表明,农田土壤的风蚀量与表土层(3cm)的含水量呈显著负相关,沙的风蚀量与含水量的相关性不显著。风蚀导致土壤中的细颗粒成分大量损失,这是土壤颗粒粗化的原因所在。     

草地退化对水土流失的影响

植被是土地的保护伞 ,它具有拦截雨滴 ,缓和雨点冲击 ;阻挡水的流动 ,减缓径流的速度 ;固结土壤 ,防风保土 ;增加土壤有机质 ,改善土壤结构等四大功能。植被一旦退化 ,土壤侵蚀便会发生 ,如土地荒漠化、水土流失等。目前全国土地荒漠化面积 2 62 .2万 km2 ,占国土面积2 7.3%。全国水土流失面积为 367万 km2 ,占国土面积 38%。内蒙古水土流失面积为 2 7.1 7万km2 ,占全区土地总面积 2 2 .97% ,占草原面积 2 1 .5 % ;风蚀面积 7636万 hm2 ,占内蒙古土地总面积 65 % ,全区草地风蚀面积 5 949万 hm2 ,占草地总面积 75 .5 %。各种试验表明 ,植被减少是导致土壤侵蚀的重要原因 ,凡是植被盖度和密度小的草地 ,水蚀和风蚀程度最为严重。因此 ,保护草原植被是改善生态环境的根本措施。为此 ,必须确定合理的草地载畜量 ,增加对草原的投入 ,依法管理草原。     

耕作地表土块状况及其对近地表风场的影响

为深入理解非可蚀性土块吸收风能、降低侵蚀力的机制,利用野外风速资料,对半干旱区农田传统耕作模式下犁耕、耙耱及抹平等的地表土块大小、土壤表面粗糙度、近地表风速及空气动力学特征进行了研究。结果表明,犁耕后农田土块长、宽、高均在15 cm以上,盖度为27.67%,耙耱、抹平后土块大小和盖度显著降低,抹平地表土块盖度仅为2.13%;土块的破碎导致土壤表面粗糙度降低,近地表风速增大;与犁耕地表比较,耙耱后土壤表面粗糙度降低34%~64%,抹平后降低幅度甚至在90%以上;耙耱抹平后地表以上0.5 m高度内风速显著增大,空气动力学粗糙度由1.1 cm降低至0.05 cm,侵蚀力增强。因此认为,合理选择犁耕、耙耱和抹平的时间对农田风蚀防治有实际意义。     

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。     

Interactive effects of wind speed,vegetation coverage and soil moisture in controlling wind erosion in a temperate desert steppe,Inner Mongolia of China

The rapid desertification of grasslands in Inner Mongolia of China poses a significant ecological threaten to northern China. The combined effects of anthropogenic disturbances(e.g., overgrazing) and biophysical processes(e.g., soil erosion) have led to vegetation degradation and the consequent acceleration of regional desertification. Thus, mitigating the accelerated wind erosion, a cause and effect of grassland desertification, is critical for the sustainable management of grasslands. Here, a combination of mobile wind tunnel experiments and wind erosion model was used to explore the effects of different levels of vegetation coverage, soil moisture and wind speed on wind erosion at different positions of a slope inside an enclosed desert steppe in the Xilamuren grassland of Inner Mongolia. The results indicated a significant spatial difference in wind erosion intensities depending on the vegetation coverage, with a strong decreasing trend from the top to the base of the slope. Increasing vegetation coverage resulted in a rapid decrease in wind erosion as explained by a power function correlation. Vegetation coverage was found to be a dominant control on wind erosion by increasing the surface roughness and by lowering the threshold wind velocity for erosion. The critical vegetation coverage required for effectively controlling wind erosion was found to be higher than 60%. Further, the wind erosion rates were negatively correlated with surface soil moisture and the mass flux in aeolian sand transport increased with increasing wind speed. We developed a mathematical model of wind erosion based on the results of an orthogonal array design. The results from the model simulation indicated that the standardized regression coefficients of the main effects of the three factors(vegetation coverage, soil moisture and wind speed) on the mass flux in aeolian sand transport were in the following order: wind speedvegetation coveragesoil moisture. These three factors had different levels of interactive effects on the mass flux in aeolian sand transport. Our results will improve the understanding of the interactive effects of wind speed, vegetation coverage and soil moisture in controlling wind erosion in desert steppes, and will be helpful for the design of desertification control programs in future.     

民勤50年来水热风组合变化及其与风沙活动的关系

利用民勤50年来的气象数据,对各季、年的水热风组合状况及其与风沙活动的关系进行了分析,得到的结论为:1)民勤春季以暖湿弱风蚀和暖干强风蚀组合出现较多,基本不存在冷干组合、湿强风蚀组合和冷强风蚀组合;夏季以暖干弱风蚀组合出现较多,水热组合具有明显的反相位对应关系;秋季和冬季水热风组合均比较复杂,各种组合均有出现,且都不占优势;从全年来看,民勤基本不存在冷干组合,很少出现湿强风蚀组合。民勤春季、秋季、冬季和全年未来气候可能向暖湿弱风蚀趋势发展,夏季可能向暖干弱风蚀趋势发展;2)民勤春冬季水热风组合特征对风沙活动强度可能具有滞后效应,滞后期约为3年,该滞后效应可能是由年均气温所引起,具体作用机制有待进一步研究;民勤未来气候变化趋势将有利于风沙活动强度的减弱。     

乌兰布和沙地人工绿洲防护林体系模式生态和经济效益评价

对乌兰布和荒漠沙地生态经济型防护林体系的生态、经济、社会效益评价结果表明 :1 )在封沙育草灌木固沙林生产系统中 ,宽带模式的植物盖度比窄带模式提高 1 7～ 3 3 % ;风蚀量比窄带减少约 50 % ;花棒、杨柴、沙拐枣林带的全 N含量分别比裸沙地提高 75.3 5、66.2 0、6.3 4% ;全 P含量分别提高 1 2 8.1 8、1 40 .3 3、3 7.0 2 % ;全 K含量分别提高 0 .3 5、0 .76、0 .1 0 % ;有机质含量分别提高 1 49.0 5、1 75.65、76.5%。宽式林带的经济效益为窄式林带的 2 .0 1倍。2 )在防风阻沙林生产系统中 ,防风阻沙带防护范围内 ,风蚀量比荒漠区降低 91 .3～ 97.5%。小美旱杨与花棒和新疆杨与沙棘乔灌结合混交林的投入产出比分别是 1∶ 8.44、1∶ 1 8.0。 3 )在农田防护林生产系统中 ,林—农结构生产系统经济效益是农田生产系统的 1 .99倍 ;林—果结构生产系统经济效益比用材林增加 44 .8% ;林—牧结构人工草场比天然草场经济效益提高 4倍左右 ,即年盈利额平均为 461 7.84元 / hm2 。林—药结构生产系统模式 ,年盈利额平均高达1 90 86.3 6元 / hm2 。林—农、林—果、用材林等各生产系统的年盈利额分别为 2 2 89.3 0、1 3 2 7.50、91 6.80元 / hm2。 4) 1 982～ 1 994年 ,护渠林较无护渠林保护的干渠减少清淤投资     

不同盖度沙蒿群丛防风作用研究

以天然沙蒿群丛为研究对象,初始盖度为60%,人工降低其盖度为50%,40%和30%,用多剖面自计式遥测风速仪连续观测记录沙蒿林内距离地面0.1 m,0.5 m,1.0 m,2.0 m,3.0 m,4.0 m,5.0 m和6.0 m高度处的风速变化。当沙蒿群丛盖度由30%增加到60%,风速廓线变化不明显,风速廓线方程、空气动力学粗糙度、边界层位移厚度和边界层动量损失厚度的值较为接近,没有随盖度呈现出规律性的变化,在这个盖度变化范围内,沙蒿群丛降低风速的作用相似。     

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。     

准噶尔盆地东部土壤风蚀敏感性分级及其区划研究

选取影响准东地区土壤风蚀的4个敏感性因子(风场强度、植被覆盖度、地形起伏度、土壤干燥度),结合GIS空间分析技术,将4个因子的敏感性划分为极敏感、高度敏感、中度敏感、低度敏感和不敏感5个等级,利用层次分析法(AHP)确定敏感性因子权重,最后确定准东地区土壤风蚀综合敏感性分级及其分布规律,并对准东地区进行区划研究。结果表明:准东地区土壤风蚀敏感性在空间分布上存在显著差异,总体呈现为北高南低,西高东低的分布态势;极敏感区、高度敏感区、中度敏感区、低度敏感区和不敏感区分别占准东地区总面积的15.27%、17.20%、22.66%、19.49%和25.38%。通过对准东地区土壤风蚀敏感性分级研究,并提出其分区保护与建设措施,以期为准东地区经济发展与环境保护提供科学参考。     

Impact factors of soil wind erosion in the center of Taklimakan Desert

The development and progress of soil wind erosion are influenced by the factors of climate,terrain,soil and vegetation,etc. This paper,taking Tazhong region,a town in the centre of the Taklimakan Desert,as an example and using comparative and quantitative methods,discussed the effects of climate,surface roughness(including vegetation cover) and surface soil properties on soil wind erosion. The results showed that the climate factor index C of annual wind erosion is 28.3,while the maximum of C is 13.9 in summer and it is only 0.7 in winter. The value of C has a very good exponential relationship with the wind speed. In Tazhong region,the surface roughness height is relatively small with a mean of 6.32 × 10-5 m,which is in favor of soil wind erosion. The wind erosion is further enhanced by its sandy soil types,soil particle size,lacking of vegetation and low soil moisture content. The present situation of soil wind erosion is the result of concurrent effects of climate,vegetation and surface soil properties.     

黄土高原风蚀和风水蚀复合区的风蚀气候侵蚀力变化

利用黄土高原风蚀和风水蚀复合区30个气象站1961-2010年的观测资料,根据联合国粮农组织给出的风蚀气候因子指数（C值）的计算公式和线性趋势法、Pettitt变点检测、Morlet小波分析等方法,研究风速的空间分布、时空变化、突变特征和周期特性及其对C值的影响。结果表明：① 该区多年平均风速为2.2 m•s^-1,内蒙古和宁夏境内的部分地区风速较大,陕北、晋西北、陇东和青海部分地区较小。近50 a来风速整体呈显著减小趋势,1970s风速最大,2000s最小。② 年尺度83%的站点风速发生了突变,区域整体突变发生于1982年,四季风速突变时间与年尺度基本一致。③ 近50 a风速存在3次交替变化,1961-1977年和1995-2010年偏大,而1977-1995年偏小,季节尺度上也发现了类似的现象,未来一段时间内该地区风速仍然偏小。④ 该区多年平均C值的空间分布格局和时空变化趋势与风速较为一致,整体也呈现出显著减小趋势。⑤ C值与相对湿度和降水量呈负相关关系,与潜在蒸发量、干旱指数和风速呈正相关关系。风力增强（风速增加）和干旱加剧对于风蚀起到促进作用;温度上升及其造成的蒸发量增大也有助于风蚀的形成。