土壤风蚀及保护性耕作减轻沙尘暴的试验研究

发布时间：2020-07-26 09:50

【摘要】： 本文通过野外观测试验和风洞实验，结合生态学、自然地理学、风沙物理学等基本理论和方法，在以下几个方面进行了较深入的研究和探讨： 1．将传统耕作农田、保护性耕作农田、草地和沙地等4种地表同时作为土壤风蚀及沙尘暴发生的下垫面，在同一时间、同一地域进行系统的野外观测试验研究，并得出如下研究结论：(1)保护性耕作农田和草地土壤的含水量、覆盖率和粗糙度等明显高于传统耕作农田和沙地，具有较强的抗风蚀性，因而可有效的抑制土壤风蚀和减少土壤养分和有机质的损失。(2)经测定，在150cm高度层以下沙地风蚀物含量较大，但由于沙地地表颗粒组成以中砂粒和细砂粒为主，因而在150cm高度层以上沙地的输沙量低于其它三种地表。(3)土壤风蚀和沙尘暴的发生是特定的天气背景和下垫面条件下的产物，与地表覆盖度、地表土壤颗粒组成和耕作方式等有密切关系。不同地表和野外实际观测试验结果表明，试验区沙尘暴的沙尘主要来源之一是裸露的传统翻耕农田。 2．定量研究了保护性耕作防治农田土壤风蚀效应和机理，首次提出了保护性耕作防治土壤风蚀和农田扬尘的重要作业参数指标：(1)土壤风蚀量随着作物秸秆残茬高度的增加而逐渐减少，而且当秸秆残茬高度在30cm高度以上，地表土壤风蚀量明显减少；低于30cm，土壤风蚀量显著增加。(2)随着秸秆残茬覆盖率的增加土壤风蚀量逐渐减少，而且覆盖率大于32.24％的农田地表相对于覆盖率20.56％的农田，可以减少土壤风蚀量60.06％；而相对于覆盖率9.68％的农田地表，可以减少土壤风蚀量79.35％。(3)农田地表粗糙度，随作物秸秆残茬高度与覆盖率的增加呈幂函数形式增加，粗糙度与高度的关系式指数的绝对值的平均值为0.42116，而与覆盖率关系式指数的绝对值的平均值为0.39943，说明粗糙度对秸秆残茬高度的反映更灵敏。(4)耕作使表土破碎率加大，试验结果表土破坏率35％以下，可有效减少地表土壤风蚀；＞35％，加速土壤风蚀，也加速土地的沙化。 3．在对国内外土壤风蚀模型进行深入分析基础上，采用偏最小二乘回归(PLS)建立了适合本试验区土壤风蚀模型Ⅰ和保护性耕作防治土壤风蚀的预测模型Ⅱ，并利用试验数据进行了验证。两个模型有效克服了变量间的多重相关性，并首次将不同类型地表和秸秆残茬高度分别作为影响因子分别考虑进了模型Ⅰ和模型Ⅱ。模型的验证结果表明，土壤风蚀量的预测值与实测结果基本吻合，初步证明建立的土壤风蚀预测模型，能够预测和估算试验区土壤风蚀情况和不同条件下保护性耕作农田土壤风蚀量情况，为风蚀预测和制定防治农田土壤风蚀措施提供了基础。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X171
【图文】：

试验区,地表,观测点

二个观测点，每个观测点分别距地表10cm、25cm、60cm、100cm、巧ocm高度层设置一个集沙盒，可对同一场风蚀事件进行同时观测，二个观测点采集到的十壤风蚀物，可以看作是二次重复。各种类型地表如图2一2。(l)沙地。选在浑善达克沙地南端比较平坦的地段，测得地表覆盖率为12.4%，主要植被是沙篙、沙棘。浑善达克沙地是内蒙古高原的一部分，在地质结构上属于中蒙地槽〔72]。地势由南向北缓缓降低，海拔大约在1000一130Om之间，地面起伏不大。气候干早，尤其是春季风大降水少，地表受风蚀严重，土壤肥力低，沙层薄，系统的抗干扰能力比较弱，尤其是近代由于人口的增加，过大的牧业压力和长期的持续利用，严重地损害了浑善达克沙地原本覆盖良好的植被和十壤层，使脆弱的生态环境系统遭到了严重的破坏。风沙活动频繁而剧烈

保护性耕作,农田

:学位论文第三章不同类型地表特性野外观侧结果及分析鱼鱼鱼鱼里鱼鱼鱼旦鱼鱼旦里旦鱼旦旦鱼旦旦里里旦旦鱼旦旦里鱼鱼鱼旦鱼旦旦鱼鱼里鱼鱼里鱼旦旦杆残茬，这样可以截留大量的冬春降雪(图3一6中的a图和b图)，使降雪大量的覆盖地表，在相同的气温条件下，保护性耕作农田的积雪比传统耕作农田、草地、沙地上的积雪保留的时间更长，这也增加了保护性耕作农田的土壤含水量(图3一6中的c图和d图)。所以，在同等的大风条件’卜，保护性耕作农田可以大大减少土壤风蚀和扬沙。图3一6保护性耕作和传统翻耕农田截留降雪及消融对比从图3一6中的a图和b图可以看出，保护性耕作农田的作物秸秆残茬具有有效的截留降雪的功能，可使冬春季节的降雪有效的覆盖在农田之中。从图3一6中的c图和d图可以看出，当传统的秋季翻耕农田的残雪基本融化尽，己裸露出了疏松的地表，而保护性耕作农田还有近30cm厚度的积雪。这些积雪融化后

【引证文献】