阴山北麓农牧交错区地表土壤抗风蚀能力测试研究

论文摘要

本文以内蒙古自治区武川县农田和召河草原为研究对象,采用野外定点原位测试与实验室分析相结合的方法,利用移动式风蚀风洞对无退化草地、退化草地、传统耕作农田和保护性耕作农田等4种典型地表土壤的抗风蚀能力进行原位测试研究,同时利用便携式风速风向自动采集仪研究麦薯带状间作农田的抗风蚀能力。在此基础上,对不同土地利用方式的土壤抗风蚀能力进行效果评价,提出防治土壤风蚀最适宜的土地利用方式和部分技术指标。主要结论如下:1.4种典型地表土壤风蚀量在高度上的分布具有一定规律。其中,无退化草地、退化草地和传统耕作农田地表土壤风蚀量随高度的变化遵循指数规律;而保护性耕作农田土壤风蚀量随高度的变化十分杂乱,呈明显的随机性特征。由于直立残茬和植被覆盖的共同作用结果,集沙仪收集的保护性耕作农田最大土壤风蚀量集中在距地表18cm～40cm的高度范围内。2.利用移动式风蚀风洞对无退化草地、退化草地、传统耕作农田和保护性耕作农田等4种典型地表土壤的原位测试计算结果与利用风蚀潜在方程计算结果相一致,其抗风蚀能力的顺序为:无退化草地﹥保护性耕作农田﹥退化草地﹥传统耕作农田,表明阴山北麓农牧交错区最适宜的土壤利用方式是无退化草地,其次是保护性耕作农田。3.4种地表的土壤风蚀量随风速的增加而增加。其中,12m.s-1风速是退化草地、传统耕作农田地表土壤风蚀量急剧增加的转折点。而无退化草地和保护性耕作农田地表土壤风蚀量随风速的增加而增加的幅度不大。4.保护性耕作地表对外来风蚀物具有明显的截留作用。残茬高度和植被覆盖度对截留率的影响较大。其中,在5种风速的吹蚀下,30cm茬高和50%覆盖度的保护性耕作地表对外来风蚀物的平均截留率为92.46%。5.麦薯带状间作是阴山北麓农牧交错区防治农田土壤风蚀的有效措施,是一种实现农业可持续发展的种植方式。其传统耕作带的最佳抗风蚀宽度为≤5m,保护性耕作带的宽度要选择传统耕作带宽度2倍以上的整数倍。从防治土壤风蚀的角度看,麦薯带状间作农田的保护性耕作带最佳留茬高度为30㎝,最佳植被覆盖度为50%。

论文目录

• 1 引言
• 1.1 与风蚀有关的概念
• 1.2 研究背景
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 国内外风蚀研究概况
• 1.4.1 国外风蚀研究概况
• 1.4.2 国内风蚀研究概况
• 1.5 几种常用的土壤风蚀测试方法比较
• 1.5.1 野外观测和网络监测
• 1.5.2 室内风洞模拟试验研究
• 1.5.3 移动式风蚀风洞野外原位试验研究
• 2 研究区概况
• 2.1 阴山北麓农牧交错区的地理位置
• 2.2 阴山北麓农牧交错区的自然状况
• 2.2.1 气候条件
• 2.2.2 环境条件
• 3 研究目标、研究方法、研究内容、技术路线和实验设备
• 3.1 研究目标
• 3.2 研究方法
• 3.3 研究内容
• 3.4 技术路线
• 3.5 实验设备
• 3.5.1 移动式风蚀风洞
• 3.5.2 风速廓线仪
• 3.5.3 风洞集沙仪
• 3.5.4 排沙器
• 3.5.5 便携式风速风向自动采集仪
• 4 典型地表土壤可风蚀性研究
• 4.1 研究内容与方法
• 4.2 典型地表状况的测定结果与分析
• 4.2.1 土壤物理机械组成
• 4.2.2 土壤含水量
• 4.2.3 土壤有机质和养分含量
• 4.2.4 地表空气动力学粗糙度
• 4.3 典型地表土壤可风蚀性计算结果与分析
• 4.4 小结
• 5 利用移动式风蚀风洞对典型地表抗风蚀能力原位测试研究
• 5.1 研究内容与方法
• 5.2 几种典型地表土壤风蚀物垂直分布规律
• 5.2.1 同一风况下不同地表的土壤风蚀量与高度的关系
• 5.2.2 同一地表在不同风况下的土壤风蚀量与高度的关系
• 5.3 几种典型地表土壤风蚀量随风速的变化规律
• 5.3.1 不同类型地表对土壤风蚀量的影响
• 5.3.2 不同类型地表风蚀量与风速的关系
• 5.4 地表植被覆盖度对土壤风蚀的影响
• 5.5 相同残茬高度不同植被覆盖度的保护性耕作地表对风蚀物的拦截效果
• 5.5.1 净风况下土壤风蚀量与风速的关系
• 5.5.2 挟沙风况下土壤风蚀量与风速的关系
• 5.5.3 相同残茬高度不同植被覆盖度的保护性耕作地表对风蚀物的截留率计算结果
• 5.5.4 相同残茬高度不同植被覆盖度的保护性耕作地表对风蚀物的截留率与风速的关系
• 5.6 相同植被覆盖度不同残茬高度的保护性耕作地表对风蚀物的拦截效果
• 5.6.1 净风况下土壤风蚀量与风速的关系
• 5.6.2 挟沙风况下土壤风蚀量与风速的关系
• 5.6.3 相同植被覆盖度不同残茬高度的保护性耕作地表对风蚀物的截留率计算结果
• 5.6.4 相同植被覆盖度不同残茬高度的保护性耕作地表对风蚀物的截留率与风速的关系
• 5.7 小结
• 6 麦薯带状间作农田地表土壤抗风蚀能力测试研究
• 6.1 研究内容与方法
• 6.2 麦薯带状间作对近地表风速的影响
• 6.3 麦薯带状间作对土壤水分的影响
• 6.4 麦薯带状间作对土壤机械组成的影响
• 6.5 麦薯带状间作对土壤风蚀量的影响
• 6.6 麦薯带状间作对土壤有机质和养分含量的影响
• 6.7 麦薯带状间作对风蚀物的拦截效果
• 6.8 小结
• 7 研究结论、建议和创新点
• 7.1 研究结论
• 7.2 建议
• 7.3 创新点
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介