不同时间尺度下农田土壤风蚀可蚀性的变化

土壤风蚀可蚀性(简称土壤可蚀性)作为风蚀模型的必要输入参数之一,会随风蚀事件过程、耕作措施以及气象气候等因素发生显著变化,但目前对其变化趋势尚认识不足.本文采用野外观测、采样分析与空间换时间的方法,就次风蚀事件、风蚀月、风蚀季、多年4个时间尺度下坝上地区农田土壤可蚀性变化问题进行研究.结果 表明:严重风蚀事件过程中,地...     

河北坝上农田、退耕地和天然草地土壤的可风蚀性

对河北坝上农田、退耕地和天然草地土壤干团聚体稳定性（DASt）、土壤可蚀度（EF）和理化性质进行分析,讨论了这3种土地利用类型土壤风蚀可蚀性的差异及其与土壤理化性质的关系。结果表明：农田和天然草地EF与DASt值差异性显著（P<0.05）,天然草地和退耕地、退耕地和农田差异性不显著,对于EF和DASt,天然草地 > 退耕地> 农田;对于平均粒径,农田≈退耕地>天然草地;对于土壤机械组成黏粒与粉粒含量,天然草地 > 退耕地 > 农田;对于砾石含量,农田 > 退耕地 > 天然草地;对于土壤有机质和全氮含量,天然草地 > 退耕地 > 农田。农田、退耕地、天然草地的DASt、EF系数与砾石含量、平均粒径有着显著相关性,有机质、全氮含量和DASt在天然草地上极显著负相关;EF与有机质、全氮含量在3种地类显著负相关。坝上地区草地和退耕地土壤肥力较高,但表层土壤具有很高的风蚀潜力,因此要限制开垦草地,在必要的地区继续退耕还林还草,提高地表植被的覆盖度,防风固沙,提高土壤肥力,减少土壤风蚀。     

土壤可蚀性研究述评

土壤可蚀性是土壤对侵蚀作用的敏感性。对土壤可蚀性的研究是认识土壤侵蚀机理的一个重要环节。土壤可蚀性可以通过测定土壤的理化性质、水冲、模拟降雨、小区和风洞试验测定,可以使用土壤侵蚀模型与诺谟图计算土壤可蚀性。研究中产生了许多可蚀性指数和计算公式。土壤可蚀性是一个相对的概念,它受空间变化、土壤性质的时间动态变化和人类活动等因素的影响。在土壤可蚀性的研究中存在着一些不足,具体表现为:农田土壤是土壤可蚀性研究的主要对象,区域之间的土壤可蚀性缺乏对比,因此加强对土壤可蚀性机理、实验与风水复合侵蚀作用下土壤可蚀性的研究有着十分重要的意义。     

土壤可蚀性动态变化规律研究

通过回顾已有的研究成果，分析评价了现有具有代表性的土壤可蚀性评价指标的优缺点，提出了建立适用于土壤侵蚀预报的可蚀性评价指标的原则。并运用野外观测资料，计算分析了我国黑土、黄土，以及日本火山灰土等土壤可蚀性的季节变化规律，深入研究了土壤可蚀性随次降雨强度、不同强度段降雨组合的变化趋势。结果表明，单位降雨侵蚀力所对应的土壤流失量是反映土壤性质与流失量之间定量关系的最好指标，但不能把目前使用的土壤可蚀性指标直接移植于次降雨模型中。土壤可蚀性具有明显的季节变化，而其变化规律还存在地域差异性。采用最大30分钟雨强大于25－30mm/hr降雨的侵蚀产沙资料，计算的土壤可蚀性值比较稳定且接近该土类可蚀性的多年平均值。     

坝上高原土壤不可蚀性颗粒与耕作方式对风蚀的影响

对河北省坝上高原农田土壤风蚀及其三个主要影响因素（土壤不可蚀性颗粒、土壤微地形和作物残余物）的野外观测和研究结果表明，在棵露平坦的秋翻地，土壤风蚀量随不可蚀性颗粒含量的增加而减少；春翻地土垄高度（犁沟深度）和留茬地作物残余物盖度的增加使土壤风蚀量大大减少，而且土壤微地形作物残余物和土壤不可蚀性颗粒的综合影响，对降低土壤风蚀量更为有效。据此认为，在防护林体系很不完善的坝上高原，只要实行合理的耕作方式，即秋季留茬、增加作物残余物，春季深翻，增高土垄（或加深犁沟深度）可有效地控制土壤风蚀、减轻风蚀危害。     

西藏高原土壤可蚀性及其空间分布规律初步研究

采用数学模型和GIS分析相结合的方法，以西藏自治区土壤普查资料为数据源。计算出西藏高原各土种的土壤可蚀性K值。在此基础上，以县为单元并运用面积进行加权平均，获得该区的土壤可蚀性K值分布图。对高原特殊成土条件下可蚀性的研究与探索，有利于深入理解西藏高原的土壤侵蚀特点、规律及其成因，提高土壤侵蚀的预报精度。     

土壤可蚀性模拟研究中的坡长选定问题

土壤可蚀性是评价土壤对侵蚀敏感程度的重要指标,是土壤侵蚀预报的重要参数,准确评价土壤可蚀性、建立不同土壤类型的土壤可蚀性K值库具有重要意义。在总结前人研究成果的基础上,运用室内模拟试验、野外模拟降雨试验资料和野外观测小区资料,计算了不同坡长小区的K值,并对坡长对K值的影响加以分析研究。结果表明,坡长较短时,土壤可蚀性随坡长的增加而增大,且变化明显;坡长大于15 m时,K值相对趋于稳定,该结论为K值模拟研究中小区的坡长选择提供了一定的理论依据。     

乌兰布和沙漠流动沙丘风蚀空间分布规律及其影响因素

为科学治理黄河乌兰布和沙漠沿岸风沙入黄问题,以该河段风沙危害严重的刘拐沙头流动沙丘为研究对象,开展沿岸沙丘风蚀与沉积规律及其影响因素研究。结果表明：（1）沙丘不同部位风蚀与沉积存在差异,与风速在沙丘的空间分布相关。迎风坡坡脚、坡中以风蚀为主,风蚀速率分别为1.07、1.31 cm·d^-1;坡顶风蚀和沉积交替进行,风蚀速率2.16 cm·d^-1,沉积速率1.36 cm·d^-1;沙丘背风坡受反向气流影响以沉积为主,沉积速率2.19 cm·d^-1,风蚀主要出现夏秋季节反向风时期;丘间地受上风向沙丘阻挡的影响,一般以沉积为主,平均沉积速率0.12 cm·d^-1。丘间地净风蚀量与背风坡显著差异（P<0.05）,但与坡脚、坡中和坡顶差异不显著（P>0.1）;背风坡净风蚀量与坡脚、坡中和坡顶极显著差异（P<0.01）。从总风蚀速率来看,风沙活动活跃强度排序：坡顶 > 背风坡 > 坡中 > 坡脚 > 丘间地。（2）冬春季节风蚀与夏秋季节存在显著差异（P<0.05）,风力和降水的季节性差异是造成风蚀季节性差异的主要因素。研究结果可为沿岸流动沙丘风沙入黄防治和完善黄河沿岸风沙防护体系提供参考。     

滇东北山区坡耕地土壤可蚀性因素

通过对滇东北山区坡耕地３类代表性土壤－红壤、黄壤和紫色土建立标准试验小区并进行连续３年实测,建立起计算滇东北山区坡耕地土壤Ｋ值的修正诺模公式;在确定各个土壤参数基础上,计算了滇东北山区坡耕地主要土壤的Ｋ值,为建立坡耕地土壤流失方程、进行土壤侵蚀预测预报、制定水土保持措施奠定了可靠的基础。     

青海湖流域土壤可蚀性K值研究

以土壤亚类为基础,依据青海省第二次土壤普查资料建立了青海湖流域土壤亚类理化性质数据库.使用Wischmeier建立的通用方程计算土壤可蚀性K值,利用三次样条函数插值方法转换不同粒径标准的土壤质地;分别使用土壤有机质含量和土壤最小饱和水力传导率来确定土壤的结构和渗透级别.根据计算结果,建立了青海湖流域土壤可蚀性的分级指标.结果显示,中等和高等可蚀性K值的土壤面积分别占流域土壤总面积的72.1%和15.5%,土壤易于侵蚀.使用Arc/Info对青海湖流域土壤地图进行数字化得到值的K空间分布图,分析了流域可蚀性K值的分布规律及其土壤沙化原因,这对青海湖流域水土保持及流域长期规划具有重要意义.     

乌兰布和沙漠东北缘地温变化特征及其影响因子

基于内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站监测数据,分析2014年1—12月不同土层的地温数据及同期气象数据,进而阐明乌兰布和沙漠东北缘地温变化特征。结果表明：（1）乌兰布和沙漠地温及气温具有显著的日变化特征,气温最高值与最低值出现时刻相对巴丹吉林沙漠提前2 h,相对东部地区滞后1 h;地温与气温季节变化特征一致,各季节地温最值出现时刻相对气温滞后1 h;（2）地温变化速率随着土壤深度的增加而减小,在土壤深度达到70 cm以后,地温全年在0℃以上;低于0℃的5 cm地温持续时间约为4个月;（3）地温与空气温度、太阳辐射变化趋势一致,地温相对太阳辐射及气温明显滞后。相关分析与逐步回归表明,对地温变化起决定作用的环境因子为空气温度、蒸发量、太阳总辐射、风速、空气相对湿度、降水。     

乌兰布和沙漠农田沙害特征及其时空变化规律

风沙严重威胁着乌兰布和沙漠农田的健康运行。通过野外调查与室内分析相结合的方法,对农田沙害形式、特征及时空变化规律进行了分析。结果表明:①流沙入侵和土壤风蚀是危害农田的主要形式,其沙源主要为绿洲内部土壤风蚀和零星分布的流动沙丘及绿洲外部的流沙前移和风沙流活动;②农田沙害具有普遍性、季节性、各向异性、累积性和影响因素的多样性等特性;③绿洲内农田土壤风蚀由绿洲边缘向绿洲中心逐渐减弱,风蚀深度和强度下降。同一林网内,则由边缘向中心增加,防护林及地埂后一定距离内表现为沉积,其余地段表现为风蚀;沙质农田较黏质农田的风蚀深度和强度大。时间变化上,表现为秋季弱,春季强的特点。     

乌兰布和沙漠北部全新世地貌演化

根据对乌兰布和沙漠北部地区全新世风沙和湖泊沉积记录及其沉积时代进行分析,认为全新世以来,乌兰布和沙漠北部地区地貌演化经历了4个主要的发育时期:Q₃³~Q₄¹湖泊地貌发育时期,Q₄¹风沙地貌发育时期,Q₄²湖(河)(屠申泽)地貌发育时期和Q₄³风沙地貌发育时期。全新世中期屠申泽最为繁盛的时期,湖泊相互沟通,范围几乎占据了整个乌兰布和沙漠北部地区,之后经历了自南向北的萎缩、分化过程,而屠申泽的萎缩、分化过程正是乌兰布和沙漠晚全新世风沙地貌发育并不断扩张的过程,这是一个以自然环境变化为主因、以人为影响为辅因的变化过程。     

乌兰布和沙漠腹地古湖存在的沙嘴证据及环境意义

通过大范围的系统野外考察发现,在乌兰布和沙漠腹地存在众多干盐湖,其周围存在不同高度的湖岸堤.其中,贺日木西尼沙嘴最为典型.该沙嘴呈NW-SE走向,海拔高度从1052 m下降至1035 m,长达11 km.是古湖泊发育和存在的重要证据和标志.通过对湖滨沉积物的OSL年代测定,该沙嘴形成于全新世的8.6-7 ka BP阶段,与中国西部许多沙漠出现的相对湿润环境状况相一致.其主要由强劲的风力作用和吉兰泰古湖沿岸流以及丰富的松散物质传输堆积而成.依据该沙嘴的海拔高程和形成年代来推测,在乌兰布和沙漠腹地曾经发育面积巨大的古湖,其范围西到吉兰泰盆地,东延河套盆地西部,形成早全新世的吉兰泰古湖.之后,受区域构造运动和干旱气候的影响,古湖水位下降,水域面积缩小,古大湖解体,导致该沙漠腹地的古湖部分水体逐渐向西退缩,形成了吉兰泰盐湖.在古湖退缩过程中,乌兰布和沙漠腹地残留众多湖泊,随着气候干旱化和蒸发作用的加剧,这些湖泊逐渐演变成盐湖.在强劲的风力驱动下,古湖周围的松散物质被侵蚀、搬运、扩散、堆积成现在的乌兰布和沙漠.     

乌兰布和沙漠流动沙丘下风向降尘粒度特征

选择乌兰布和沙漠典型流动沙丘进行定点野外观测,分析了沙丘下风向不同距离及不同高度降尘的粒度特征及其来源。结果表明:乌兰布和沙漠降尘空间变化大,降尘以细沙为主,随着距离的增加,细沙物质逐渐减少,粉沙和极细沙含量显著增加。降尘平均粒径2.5~3.1 Φ,且随距离、高度的增加而变大。分选系数随着距离、高度的增加而变差; 2 m高度偏度近乎对称,若设沙丘高度为H,则只有在距离为8 H时正偏,高0.5 m处降尘在距沙丘0.5~1 H近对称,2~8 H皆是正偏;峰度随距离的增加逐渐变窄,且2 m高度的变化晚于0.5 m高度。乌兰布和沙漠降尘以局地物质为主,远源物质及区域物质比例很低。<70 μm的远源物质及区域物质的降尘与下风向距离呈正相关,主要来源于沙漠边缘的荒地、河湖沉积物、农田草地,而>70 μm的局地物质的降尘与下风向距离呈负相关,主要来源于沙丘下垫面沙粒的气流短距离输送。     

乌兰布和沙漠西南部风况对穹状沙丘形成的影响

风是塑造沙丘形态的主要动力,目前对穹状沙丘的形成动力学过程尚不清楚.为探讨风况对穹状沙丘形成和演化的影响,以乌兰布和沙漠西南部穹状沙丘为例,利用吉兰泰气象站风速风向数据和Google Earth影像测量沙丘形态参数,分析风况对穹状沙丘形成的影响.结果表明:(1)乌兰布和沙漠西南部主风向为西北风,次风向为西南风和东北风,...     

近50年黄河乌兰布和沙漠段辫状河道演变

依据水沙资料和断面资料,对黄河乌兰布和沙漠段辫状河道形态近50年演变特征及趋势进行探讨分析。结果表明：在大流量条件下（1966-1993年）,河流横向侵蚀、搬运堆积过程强烈,风沙入黄（河）量大,河道横向摆动频繁,辫状河道发育强烈。当黄河流量减小时（1993-2013年）,河流横向摆动能力减弱,黄河主河槽远离左岸乌兰布和沙漠沙丘,河流输沙能力减弱,汊道泥沙淤积导致心滩边滩相连,河流分汊数量明显减少,辫状河道萎缩,黄河乌兰布和沙漠段辫状河型有向弯曲型河道转变的趋势。     

乌兰布和沙漠东海子湖全新世湖相沉积结构分析及其环境意义

根据乌兰布和沙漠北部东海子湖沉积纪录,对146 cm的连续沉积进行146个样品的沉积结构分析,并运用沉积结构直方图对比、平均粒径值(M_z值)、沉积物标准离差(σ₁值)、风力降尘作用指标(Kd值)等方法对沉积物代表的环境进行分析研究。依据东海子湖沉积剖面的沉积结构特征,可以将乌兰布和沙漠北部地区中全新世以来划分为4个环境变化阶段:①中全新世湖泊(河流湖泊)沉积阶段,沉积纪录年龄为6 550~2 550 aBP,是环境普遍温暖、湿润的阶段。②晚全新世风力作用渐强阶段,沉积纪录年龄为2 550~1 211 aBP,是一个风力作用不断加强的环境变化时期。③晚全新世强风力作用阶段,沉积纪录年龄为1 211~275 aBP,也是乌兰布和沙漠风成沙堆积最旺盛的阶段。④近代强风力作用阶段,沉积纪录年龄为275 aBP以来。这样的环境变化过程表明,乌兰布和沙漠的形成、演化与中国北方环境演变的总体规律是相一致的。     

历史时期乌兰布和沙漠北部的环境变迁

乌兰布和沙漠北部在先秦时期即已形成沙漠,由于黄河及屠申泽等水分条件的影响,当时尚存在着几处绿洲,西汉临戎等3座县城就建立在这些绿洲上。其后,由于黄河干流改道,屠申泽干涸,导致了绿洲的沙漠化。