水蚀风蚀交错区不同植被类型对土壤养分的影响--《西北农林科技大学》2008年硕士论文
水蚀风蚀交错区不同植被类型对土壤养分的影响
【摘要】：
水蚀风蚀交错区是我国水土流失最为严重的区域,实施生态修复,加强生态环境植被建设,是有效遏制水土流失和土地退化的重要措施和促进社会经济进一步发展的重要战略任务。干旱和贫瘠一直是限制该地区生态环境植被建设顺利实施的重要制约因素。因此,确定该地区水分和养分条件,揭示该地区植被建设对不同植被类型的水分养分影响,不仅对保障植被建设顺利实施具有重要的科学指导作用,而且对进一步揭示该地区植被建设中土壤生态要素循环特征具有重要的科学意义。经过对水蚀风蚀交错区典型小流域—六道沟流域内不同典型植被类型对200cm土壤剖面养分影响的研究,获得了以下研究结论:
(一)硝态氮具有明显的表聚现象,且40-50 cm深度以下土壤硝态氮变化不大。但由于各植被类型根系分布及生理特征不同,硝态氮最大含量在不同植被类型下出现的位置深度不同。无论在任何层次裸地农田的硝态氮含量均高于其他植被类型,黑豆、油松、榆树、沙蒿、苜蓿、柠条对硝态氮具有耗竭作用,其耗竭作用强度顺序为柠条＞苜蓿＞榆树＞沙蒿＞沙打旺＞裸地农田。硝态氮与其他养分的相关性随植被类型的变化而变化,但硝态氮在大部分植被类型下表现出与铵态氮和速效钾具有显著或极显著的相关关系。
(二)除苜蓿外,其他植被类型下铵态氮均在0-30 cm内表现出表聚作用,且下层铵态氮含量变化不大。沙蒿和苜蓿对铵态氮的耗竭作用影响深度超过200cm,沙打旺和油松耗竭作用深度约为110cm,而柠条、榆树和黑豆耗竭作用深度为30cm。0-30 cm范围内不同植被类型铵态氮平均含量顺序为农田裸地＞黑豆农田＞榆树＞柠条＞沙打旺＞梯田苜蓿≈坡地苜蓿＞油松＞沙蒿。植被类型对铵态氮与其他养分的相关性具有重要影响,但从总体来看,铵态氮在大部分植被类型下与硝态氮、全氮和有机质具有显著的相关关系。
(三)不同植被类型对速效磷剖面分布特征具有明显影响。柠条、坡地苜蓿、梯田苜蓿、梯田沙蒿和沙打旺等植被类型下的速效磷在0-200cm剖面基本不随深度变化,油松、裸地农田和黑豆农田的速效磷含量先随深度下降,然后趋于稳定。榆树林地的速效磷在剖面则是呈S型分布。柠条和沙蒿对速效钾具有耗竭作用,其耗竭作用深度为100cm,黑豆和油松对速效磷影响不大。沙蒿、苜蓿和沙打旺对速效磷具有耗竭作用,其作用程度大于200cm,且耗竭作用强度沙打旺＞苜蓿＞沙蒿。速效磷在大部分植被类型中与全氮和有机质具有极显著的相关性。
(四)所有植被类型均对速效钾具有表聚作用,速效钾含量在表层随深度逐渐下降,30-40cm以下速效钾含量随深度变化不明显。榆树、梯田苜蓿、油松和沙蒿在0-200cm内对速效钾影响不大,柠条、沙打旺和黑豆约在30 cm以下对速效钾具有正效应,且柠条和黑豆作用强度相近,但均大于沙打旺。在大部分植被类型中,速效钾主要与有机质、全氮存在极显著相关关系,其次与速效磷在较多植被类型中存在相关关系。
(五)所有植被类型均对全氮具有表聚作用,全氮含量在表层随深度逐渐降低50 cm后趋于稳定。榆树对全氮的耗竭作用深度超过了200cm。黑豆和油松在0-40 cm深度内对全氮具有耗竭作用,且油松对全氮的耗竭作用强于黑豆。200 cm剖面内全氮平均含量顺序为沙打旺＞沙蒿＞裸地农田=黑豆＞油松＞榆树,沙打旺和沙蒿对全氮具有正效应。植被类型除对全氮和有机质的相关性没有影响外,对全氮与其他养分的相关性均产生了影响。
(六)不同植被类型均对有机质具有表聚作用,上层有机质含量随深度逐渐降低,50cm深度以下有机质含量深度变化不大。总体上,榆树、油松、沙打旺、沙蒿和黑豆均对有机质产生了耗竭作用,且耗竭作用深度超过200cm。200cm剖面内各植被类型对有机质的耗竭作用强度顺序为榆树＞油松＞黑豆＞沙蒿＞沙打旺。有机质除与全氮在所有植被类型下具有相关关系,与铵态氮、速效钾和速效磷也具有明显的相关关系。
(七)C/N是指土壤有机物中碳素总量和氮素总量的比例,是土壤质量的敏感指标,对土壤中有机碳和氮的循环具有重要影响。各种植被类型下的土壤C/N剖面变化不大,油松林地、黑豆农田、榆树林地、沙蒿梯田和沙打旺草地土壤C/N在整个剖面内低于裸地农田,从整个剖面总体来看,沙蒿对土壤C/N的影响最大,油松最小。
【关键词】：
【学位授予单位】：西北农林科技大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2008【分类号】：S157;S158【目录】：
ABSTRACT6-11
第一章 绪论11-17
1.1 研究背景及意义11-12
1.2 国内外研究综述12-17
1.2.1 土壤养分的生态功能及其循环12-13
1.2.2 土地利用/植被覆盖变化对土壤养分的影响13-17
第二章 研究区域概况、内容与方法17-25
2.1 研究区域概况17-21
2.1.1 气象特征18
2.1.2 土壤特征18
2.1.3 土地利用类型与植被状况18-21
2.2 研究内容21
2.3 研究方法21-25
2.3.1 技术路线图21
2.3.2 样品采集21-25
第三章 数据分析与讨论25-56
3.1 植被类型对土壤硝态氮的影响25-29
3.1.1 土壤硝态氮200cm剖面分布特征26-27
3.1.2 不同植被类型对土壤硝态氮的影响27-28
3.1.3 不同植被类型对硝态氮与其他养分相关性的影响28-29
3.2 植被类型对土壤铵态氮的影响29-34
3.2.1 不同植被类型下铵态氮剖面分布特征29-32
3.2.2 不同植被类型对铵态氮剖面分布的影响32-34
3.2.3 不同植被类型对铵态氮与其他养分相关性的影响34
3.3 植被类型对土壤速效磷的影响34-39
3.3.1 不同植被类型下速效磷剖面分布特征35-36
3.3.2 不同植被类型对土壤速效磷剖面分布的影响36-39
3.3.3 不同植被类型对速效磷与其他养分相关性的影响39
3.4 植被类型对土壤全磷的影响39-42
3.4.1 不同植被类型全磷剖面分布特征40-41
3.4.2 不同植被类型对全磷与其他养分相关性的影响41-42
3.5 植被类型对土壤速效钾的影响42-46
3.5.1 不同植被类型速效钾剖面分布特征43-45
3.5.2 不同植被类型对土壤速效钾剖面分布的影响45-46
3.5.3 不同植被类型对速效钾与其他养分相关性的影响46
3.6 植被类型对土壤全氮的影响46-49
3.6.1 不同植被类型对全氮剖面分布特征的影响46-49
3.6.2 不同植被类型对全氮与其他养分相关性的影响49
3.7 植被类型对土壤有机质的影响49-52
3.7.1 不同植被类型对有机质含量及剖面分布特征的影响49-51
3.7.2 不同植被类型对有机质与其他养分相关性的影响51-52
3.8 植被类型对土壤C/N比值的影响52-56
3.8.1 不同植被类型下土壤C/N比剖面分布特征53-54
3.8.2 不同植被类型对土壤C/N的影响54-56
第四章 研究结论56-60
参考文献60-66
作者简介67
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京公网安备75号柠条对土壤风蚀水蚀的防护作用-海文库
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柠条对土壤风蚀水蚀的防护作用
科研动态柠条对土壤风蚀水蚀的防护作用柠条是一种多年生豆科灌木#内蒙古地区有二十多个品种!柠条的特点是根系发达#分蘖力强#生长旺盛#抗旱耐寒#生长条件要求不高!无论荒山&沟壑&沙丘&沙滩&甚至岩石裸露的地方都能生长#柠条在纳林川流域治理土壤的风蚀&水蚀中发挥了独特的作用!纳林川是皇甫川的支流#位于鄂尔多斯高原的准格尔旗境内#总流域面积$$&&平方公里!纳林川支流很多#有长达密!与主风方向垂直则挂沙积土能力也就越大!柠条带积土形成地埂#有的可高达$!$+,米#加上柠条高形成’!’+,米防风障!%$柠条水土保持林在沟壑地区#水蚀是水土流失的主要因素!每年七&八月份雨量集中#地面迳流量大&上流速度快#冲走泥土&柴草&牲畜粪#造成严重水土流失!在这种地区可沿等高线的方向#绕坡种植柠条!坡面在),&以下#林带宽),!$&米#荒坡可适当窄些!在切割破碎的地方#可以撤播全部种植#不分带!如果坡面上有工程措施#栽植柠条可与工程措施结合起来#可在梯田&地埂&地边埂&沟头埂上栽植!这样#柠条又能加固和保护这些工程措施#减少地表迳流量#拦培柴草#使土壤堆积在这些地埂上!防止水土流失!根据沙圪堵伏路水保站观测资料#样带内迳流比对照区减少,*+./#含泥量降低)*!’&公里的干察板沟&圪秋沟&虎石沟&可可利沟&乌兰沟&束鸡沟&忽鸡兔沟!)&公里左右长的沟有$*条!纳林川上游为沙质丘陵区#中&下游为土质丘陵沟壑区!上游土壤植被稀疏#有流动&半流动沙丘!下游沟壑纵横&支离破碎&沟深坡陟&土较薄!属大陆性气候$冬寒冷#夏炎热#多风#多暴雨!这里水土流失主要是以风蚀和水蚀!种植柠条在本区防止水蚀和风蚀已收到了明显的效果!一&柠条对防风蚀和水蚀的作用’&+’/!二&改良土壤#增加土壤肥力柠条根系发达#生有根瘤菌#能起到固氮的作用!另外#根系腐烂#增加土壤的腐殖质!根据当地群众的经验#种过三&四年柠条的地#种糜子都能成倍增产!由于柠条地埂有很好的引洪澄地的作用#也可增厚土层和土壤肥力!三&条柠的种植与管理柠条种子在0月中旬成熟#采后去皮置于干燥通风处!播种时可用耧播&撒播!每亩下种&+$,公斤#深)寸左右#播种时间以雨季最好#土壤墒情好的地方可以在春季或地冻前播!柠条的管理$封禁#柠条头一二年因为幼小#要禁止放牧!平茬#柠条再生力强#’!%年后就可以平茬#以后每隔$!’年平茬一次!平茬的好处是促进柠条生长发育#使老柠条更新复壮#平茬的时间要在地冻以后#留茬一寸左右!#$设置柠条防护林这里风多&风大!造成风蚀的主要风向是西北风!年平均风速是$+,米-秒#大风日数%%+,天&暴风日数$’+,天!春季土壤干燥&植被稀少#所以春季风蚀特别严重!设置柠条防护林以防风蚀$与主风方向垂直的方向栽植)$!).行柠条为主林带#与主林带成(&&!)&&&植副林带#副林带(行#主副林带互相交错构成网格!如果是耕地#带宽可$&!$,米%荒地风蚀严重地区&带宽可(!)&米!由于柠条生长很快#$!’年可长一米多#能够减低风速!根据实验在林高’&!%&厘米处#可比空旷的地方减低风速$&/!随着柠条的生长和本身堆沙积土自然形成的地埂#防风能力逐渐增长!柠条带的防风能力与林带高成正比#与带宽成反比!由于柠条耐沙压#枝条茂密#所以当风吹沙起时#能够挂沙挂土#对防风蚀起着主要作用!柠条带的挂沙积土能力和很多因素有关#如林带高低#与主风方向交角#枝叶是否茂的有效措施!!鄂尔多斯市草勘队高秀芳&王淑琴&鄂尔多斯市草原工作站!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!玉米秸秆的还田#就是用秸秆还田机&铡草机及其它秸秆加工处理设备和技术手段#使玉米秸秆转化为肥料#实现玉米秸秆的科学利用!在玉米秸秆还田上应注意的是$一是有病害的秸秆不能直接还田#如玉米黑穗病&大小叶斑病等!二是秸秆还田的数量每亩以不越过’&&公斤为宜!三是秸秆还田的方法技术要掌握$第一是玉米一经成熟#要及时粉碎还田#一般切碎长度为(!)&厘米!第二是秸秆还田后#每亩增施碳铵$&!’&公斤#以促进秸秆腐解!第三是下茬作物播种前要及时浇水#以加速土壤沉实和秸秆腐解!五&大力推广秸秆还田是培肥地力&改良土壤和减少环境污染最为省力的有效措施秸秆还田可以改善土壤的理化性状#增加土壤有机质!实验表明#连续三年秸秆还田#可增加土壤有机质&#$&%个百分点&#培肥地力#提高产量!就目前来看#有些秸秆特别是玉米秸秆浪费严重#不能充分利用#有的在田间焚烧#多数做为烧柴使用#没有充分发挥其利用价值!在秸秆还田上要大力提倡玉米秸秆还田#特别是大力提倡和推进城郊玉米秸秆的还田和秸秆的利用#减少环境污染!同时要依靠科技#大力提倡和推进秸秆的综合作用!目前#可大力提倡和推广城郊!赤峰市松山区种子管理站张庆达牧仁郝玉玲&现代农业!&
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土壤风蚀原理和研究方法及控制技术
科学出版社
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所属分类：
天麻栽培技术问答
适读人群 ：本书可供从事土壤风蚀、土壤侵蚀、流体力学、环境保护科技工作者和相关专业的师生和管理者参考使用。
《土壤风蚀原理和研究方法及控制技术》可供生态学?地理学?水土保持?环境保护等领域科研?工程技术人员和高等院校相关专业师生和管理人员参考?
《土壤风蚀原理和研究方法及控制技术》以土壤风蚀原理?研究方法及控制技术为核心, 详细介绍了土壤风蚀的影响因素?起尘机理和造成的综合影响?土壤风蚀研究方法和预报预测方法?控制措施和效果评估等? 内容包括: 土壤风蚀的基本概念?国内外土壤风蚀的研究现状?我国土壤风蚀分区; 土壤风蚀的影响和危害;土壤风蚀形成的机理和影响因素; 土壤风蚀起尘机制和运动规律; 土壤风蚀研究方法; 土壤风蚀预报WEPS 模型; 同位素示踪研究方法; 土壤风蚀的控制技术及效果评估等?
第1章绪论土壤是人类赖以生产和生活的基本自然资源之一，“万物土中生”，多数陆地植物均以土壤为生长基质，土壤也是人类衣食住行的基础?然而，自然力和人力的双重作用导致土壤风蚀量超过土壤最大容许流失量，进而影响土壤肥力?造成空气污染等，产生了一系列生态环境问题?因而，土壤风蚀已成为全球环境?土壤?生态?水土保持等领域研究的热点问题?本章从土壤风蚀基本概念着手，介绍了国内外土壤风蚀研究的发展历程，土壤风蚀的分类分级，然后简要介绍土壤风蚀研究的主要内容，为从总体上宏观了解土壤风蚀服务?1.1土壤风蚀的基本概念科学的风蚀概念以侵蚀概念为基础?侵蚀(erosion)的定义为:在各种外在物质，即外在地貌因子作用下，土壤层或其下基岩，即土壤圈和岩石圈的破损?这些外在地貌因子包括水?雪?冰?气(风)?风化物?有机体(植物和动物)及人类等?按外营力性质可将侵蚀分为水蚀?风蚀?重力侵蚀?冻融侵蚀和人为侵蚀等类型?风蚀是一种主要的侵蚀类型?根据侵蚀的概念将风蚀定义为:气流(风力)作用下土壤圈或岩石圈的破损?土壤侵蚀分类分级标准(SL190―1996)中给出的风蚀定义为:在气流冲击作用下，土粒?沙粒或岩石碎屑脱离地表，被搬运和堆积的过程?土壤风蚀是指松散的土壤物质被风吹起?搬运和堆积的过程以及地表物质受到风吹起的颗粒的磨蚀作用?可见，土壤风蚀是在风力作用下，土壤颗粒发生位置移动的过程?1.2国内外土壤风蚀研究发展历程1.2.1国外土壤风蚀研究历程国外土壤风蚀研究可以追溯到古希腊时代，但是直到20世纪30年代，土壤风蚀造成的土地沙化?空气污染等才引起了全世界的广泛关注，由此推动了土壤风蚀科学的产生和发展?总体来看，国外土壤风蚀研究可大致分为以下几个阶段?(1)第一阶段:20世纪30年代以前，土壤风蚀研究萌芽阶段20世纪30年代以前，土壤风蚀研究尚处于定性描述阶段?人们对风蚀的科学认识多是在探险或野外考察基础上逐渐积累起来的，多属于感性认识，如Ehrenberg在1847年描述了从非洲输送到欧洲的大气粉尘，奥布鲁切夫于1895年分析了中亚地区的风化作用和吹扬作用?尽管这一阶段的风蚀观察或探险研究相对简单，土壤风蚀原理和研究方法及控制技术缺乏系统性，但是这些定性描述为后来进一步研究土壤风蚀提供和积累了宝贵的原始资料?以Free为代表的科学家从风与土壤颗粒的相互作用?风蚀物质的流失与搬运等方面初步总结了土壤风蚀的认识成果，并认为通过增加土壤水分和有机质含量，改良土壤结构，增加作物残留物?构建防风带等措施均可减轻土壤风蚀?(2)第二阶段:20世纪30~50年代，土壤风蚀研究定量化阶段这一阶段是土壤风蚀研究从定性描述到科学化?定量化研究飞跃的阶段?20世纪30年代中期，R.A.Bagnold以其深入利比亚沙漠所获得的丰富的野外观测资料及大量室内风洞模拟实验结果为基础，创立了风沙物理学，使土壤风蚀研究进入崭新的动力学研究阶段?其代表作《风沙和荒漠沙丘物理学》(1941年)标志着土壤风蚀定量化研究的开始，从此开始了土壤风蚀研究的历史新纪元?《风沙和荒漠沙丘物理学》论著全面系统地分析了单个沙粒的运动物理学?小尺度作用?泥沙集聚?沙丘内部结构?沙丘演变与移动和鸣沙等方面，得出许多重要结论?该书多年来一直是人们风蚀研究的必备经典书籍?20世纪30年代末至50年代，美国中西部大平原和原苏联中亚地区的灾难性“黑风暴”事件，激发了科学界对土壤风蚀研究的热情?土壤风蚀研究从此大规模展开，研究内容涉及风蚀动力学机制?风沙流的磨蚀作用?风蚀流失量估算?土壤理化性质对土壤风蚀的影响?土壤风蚀防治措施等研究工作，初步构建了土壤风蚀研究的理论体系，标志着土壤风蚀研究向定量化研究飞跃?美国的W.S.Chepil的工作较全面和系统，成为现代土壤风蚀科学研究的开拓者?他对土壤风蚀领域的重要贡献主要涉及风蚀力学机制?土壤风蚀因子?土壤风蚀流失量估算?风蚀强度等级及土壤特性，如地表粗糙度?土壤结构稳定性?土壤水分?土壤容重?土壤机械组成?土壤结构?土壤有机质等因子与土壤抗蚀性间关系以及土壤风蚀采样器―――集沙仪等方面?50年代中期，苏联的雅库波夫等通过野外观测和风洞模拟试验，研究了微地形?土壤?植被等环境条件与土壤风蚀的关系，为建立和完善防治土壤风蚀的综合农业措施做出了突出贡献?与此同时，包括机械措施?生物措施?农田管理等在内的一系列防治土壤风蚀的措施在实验室模拟研究和野外应用同步开展起来，此时土壤风蚀定量研究已转向土壤风蚀防治措施研究，即土壤风蚀研究从理论研究向应用研究转变?(3)第三阶段:20世纪60~70年代，土壤风蚀理论的检验与完善阶段这一阶段从广度上继续进行土壤风蚀的研究?20世纪60年代，计算机的广泛应用为土壤风蚀研究增加新的手段，数学?物理学?系统科学等的深入渗透使土壤风蚀研究在理论领域得以长足发展?1965年，美国学者Woodruff和Skiddoway基于大量的实验观测数据提出了第一个用于估算田间年风蚀量的著名的风蚀模型(WEQ)?该模型包括气候因子?土壤可蚀性因子?地表粗糙度参数?地面裸露区域的长度和植被覆盖因子共5组11个变量，其中土壤可蚀性与气候因子是最关键的变量?WEQ是美国农业部多年土壤风蚀研究的核心成果，目的在于确定各风蚀因子在土壤风蚀中的作用，进而制定风蚀防治措施?WEQ成为美国官方预报土壤风蚀的正规模型，被编入《农业手册》和《中西部地区水蚀和风蚀量的计算(蓝皮书)》?WEQ风蚀模型中各变量间的关系相当复杂，难以用简单明确的数学公式表达?E.L.Skidmore等于1970年用FORTRAN语言设计程序和滑动计算尺求解WEQ的各种函数关系，以方便该模型的使用?土壤风蚀模型的构建是土壤风蚀研究史上最具有里程碑意义的重要事件，这一风蚀模型的提出标志着土壤风蚀研究实现从现状研究向预测研究的重大转变?这一阶段的模型研究基本上是经验性的，主要考虑的是影响风蚀的关键变量?科学家开始更多地关注风蚀起尘释放的颗粒粒径?化学和矿物学特征及风蚀尘的远距离输送问题;20世纪60年代以后，随着风蚀机理的发展，一些能模拟风蚀物理过程的数学模型逐渐被建立起来?但是，因风蚀问题涉及面广，风蚀基本规律中仍然有许多问题不清楚?(4)第四阶段:20世纪80年代以来，土壤风蚀研究深化阶段这一阶段，从深度和广度上继续深化土壤风蚀模型和起尘机理研究?20世纪80年代，随着人们对于认识土壤风蚀对全球大气?陆地和海洋影响作用的逐步深入，地理信息系统(GIS)和遥感技术(RS)以及流体力学软件的发展及其在土壤风蚀研究中的广泛应用，可移动式风蚀风洞?风蚀测量仪器和方法以及保护性耕作技术设备的日臻完善，土壤风蚀科技工作者在土壤风蚀尘的起?扬?飘?落的实地观测?卫星遥感观测?风洞模拟和模型模拟以及流体力学模拟等方面开展了大量理论和实证研究与应用?就起尘模型而言，在一些野外风蚀起尘观测和室内风洞实验研究以及风沙物理学理论的支持下，一些学者提出了很多半经验模型，从而可以在时空变化上考虑风蚀过程，克服了经验模型的不足?例如，美国农业部专家组综合风蚀科学?数据库及计算机技术等推进土壤风蚀预报研究，经过修正风蚀方程(RWEQ)的过渡，于20世纪90年代推出了风蚀预报系统(WEPS)，取代曾广泛使用的WEQ?WEPS具有模拟田间条件和土壤风蚀时空变异的能力，不仅能模拟基本的风蚀过程，还能模拟改变土壤风蚀易感性的过程，同时可以分别给出跃移?蠕移和悬浮土壤流失量，这对于研究土壤风蚀对城市环境空气质量的影响至关重要?WEPS是目前最完整?手段最先进的风蚀预报模型，是进行风蚀定量评价?指导风蚀防治实践?协助环境规划与管理的重要技术工具?这一时期，还出现了波查罗夫模型?德克萨斯侵蚀分析模型(TEAM)?Gillette等的模型?修正风蚀方程(RWEQ)?Shao等(1996)的风蚀评价模型(WEAM)?DPM起尘释放模型?Dustran模型等?但这些模型多数是针对农田风蚀而建立的，计算复杂，在实际中的可操作性和可利用性较差?这些模型有助于人们认识起尘机制，为治理风蚀和环境评价提供参考依据?90年代以后，又将土壤风蚀模型与地理信息系统集成起来，可更方便预测预报土壤风蚀?美国农业部WEPS模型目前已经更新到1.3.9()版本，下载网址:https://www.ars.usda.gov/services/software/download.htm?softwareid=415&modecode=54-30-05-20?该模型已经在国外广泛应用，尤其是美国正在应用该模型开展全国的土壤风蚀估算?集沙仪是风蚀研究中重要的风蚀物采集仪器?就集沙仪而言，自20世纪40年代拜格诺研发的第一代集沙仪问世以来，长期以来一直处于探索阶段，直到80年代才开始进入发展黄金期，并向市场化方向发展?这一时期，典型的集沙仪有两款:一款是Wilson和Cooke于1980年设计并由Kuntze于1990年进行了稍许改进的MWAC集沙仪;另一款是土壤风蚀原理和研究方法及控制技术Fryrear于1986年研发并于1993年改进的BSNE集沙仪?其中，MWAC集沙仪由100mL塑料瓶?玻璃进风管和出风管3部分构成，该集沙仪结构简单，进风管可保证时刻正对风向，并能单点采集不同高度的尘粒，Goossens和Offer(2000)通过比较6种集沙仪之后发现，MWAC集沙仪的收集效率可达到90%~95%，且受风速影响较小;而Sterk(1993)的研究表明，MWAC集沙仪的收集效率只有47%?BSNE集沙仪制作简单，操作方便，可用于长期野外风沙观测而无需频繁维修，既可保证其进沙口正对风向，也可单点采集不同高度的风蚀物?目前，国外BSNE集沙仪已较多地用于田间土壤风蚀观测中，而且市场上销售的BSNE集沙仪有标准型?改进型和组合型3种类型?对BSNE集沙仪集沙效率的实验研究表明，在10.4~15.7m/s风速下，洗过的沙粒或者粒径小于250mm的沙粒的集沙效率平均高于89%?风蚀风洞是土壤风蚀研究中必备的室内外模拟装置，在风蚀研究中具有举足轻重的地位，尤其是可移动式风蚀风洞的研发为野外真实地表土壤风蚀研究创造了条件?可移动式风蚀风洞的应用可追溯到20世纪40年代初，Chepil和Milne便开始使用可移动式风蚀风洞研究农田土壤的飘移问题，但设计者和建造者没有公开或发表该风洞的设计资料?美国农业部土壤风蚀实验室对土壤风蚀研究与发展以及风蚀风洞的设计与制作做出了重要贡献，自1947年，逐步研发了室内风沙环境风洞和野外可移动式风蚀风洞?Zingg(1951)设计了一座可移动式风蚀风洞，并首次发表了该风洞的设计和结构资料，该风洞目前仍然在使用?Ambrust和Box于1967年在BigSpring风蚀试验站建造了改进型的可移动式风蚀风洞，用于测定种植作物对跃移颗粒磨蚀的敏感度，研究裸露农田作物的抗风蚀作用?Gillette等(1978)在美国国家大气研究中心设计建造了一座可移动式风蚀风洞，用于研究沙漠?农田土壤风蚀的临界摩阻风速?原苏联在哈萨克斯坦国家农业机械化和电气化科学研究所建造了一座可移动式风蚀风洞，研究土壤风蚀量变化问题?Raupach等(1990)在澳大利亚建造了一座可移动式风蚀风洞，认为实验段矩形截面优于三角形截面，并描述了可移动式风蚀风洞设计的空气动力学准则，该风洞设计相关资料被我国学者参考?美国华盛顿州立大学的Saxton于1994年设计了一款可移动式风蚀风洞，该风洞在哥伦比亚风蚀项目研究中发挥了重要作用，其结构设计等参数被我国学者广泛借鉴?加拿大在Guelph大学建造了一座可移动式风蚀风洞，在北美和非洲等地开展了风蚀研究?Pietersma等(1996)在美国农业部农业研究中心(USDA/ARS)设计研制了新一代风蚀风洞用于中西部平原的风蚀研究?国外土壤风蚀研究汇总情况见表1-1?表1-1国外土壤风蚀研究简况1.2.2国内土壤风蚀研究历程我国学者早就注意到土壤风蚀及其引起的沙尘问题，最远可追溯到公元前1150年
目录第1章绪论11.1土壤风蚀的基本概念11.2国内外土壤风蚀研究发展历程11.2.1国外土壤风蚀研究历程11.2.2国内土壤风蚀研究历程51.3土壤风蚀类型分区及强度分级71.3.1土壤风蚀类型71.3.2土壤风蚀强度与程度91.4我国土壤风蚀现状121.5土壤风蚀研究内容13参考文献15第2章土壤风蚀造成的影响及危害182.1土壤风蚀对土壤理化性质的影响182.1.1土壤风蚀造成土壤养分含量降低182.1.2土壤风蚀影响土壤机械组成202.2土壤风蚀对植物生长及农牧业的影响212.2.1沙尘对植物生长的影响212.2.2土壤风蚀对农牧业的影响232.3土壤风蚀对气候的影响242.3.1土壤风蚀对低层大气的加热效应252.3.2土壤风蚀对区域降水的影响252.4土壤风蚀对人类生活及健康的危害262.4.1沙尘影响环境空气质量262.4.2沙尘影响交通安全282.4.3沙尘天气影响电力通信292.4.4沙尘对人类健康的危害302.5土壤风蚀对土壤碳库的影响322.5.1土壤风蚀起沙阶段土壤碳库的变化322.5.2土壤风蚀物输运阶段土壤碳库的变化332.5.3土壤风蚀物沉积区土壤碳库的变化33参考文献34第3章土壤风蚀形成的原理和影响因素38土壤风蚀原理和研究方法及控制技术3.1土壤风蚀形成的力学原理383.1.1风力作用383.1.2土壤运动433.2土壤风蚀形成的气象条件493.2.1风493.2.2降水503.2.3土壤湿度523.2.4气温533.3土壤风蚀形成的地表状况543.3.1植被覆盖度543.3.2裸田地块长度573.3.3土壤结皮573.3.4土地利用方式583.4土壤风蚀形成的土壤内在条件603.4.1土壤含水率603.4.2土壤机械组成和团聚体结构623.4.3土壤组分特性673.5土壤风蚀形成的人为因素673.5.1耕作683.5.2放牧683.6风蚀荒漠化的成因和分布693.6.1风蚀荒漠化的成因及分布693.6.2中国部分地区风蚀简介71参考文献74第4章土壤风蚀起尘机制和运动规律774.1近地层风特性774.1.1大气边界层及近地层774.1.2近地层风的流态特征784.1.3风速沿垂直高度的分布794.2风沙运动834.2.1沙粒起动机制834.2.2沙粒起动风速及影响因素884.2.3沙粒运动形式944.3风沙流的结构特征954.3.1风沙流分布规律964.3.2风沙流结构指标984.3.3影响风沙流结构的因素分析994.4风沙流输移特性1034.4.1输沙通量的垂线分布1034.4.2输沙通量的水平分布1044.4.3输沙率106参考文献108第5章土壤风蚀研究方法1105.1输沙量调查1105.1.1输沙量野外观测1105.1.2输沙量的分布测试1125.1.3基于输沙量实验结果的数值模拟1125.1.4不同输沙量下风沙流结构的野外观测1145.2沙丘移动状况调查1165.2.1沙丘类型1165.2.2沙丘移动方式1165.2.3沙丘移动速度1175.2.4沙丘移动调查1185.3地表粗糙度调查1245.3.1粗糙度概念1245.3.2不同地表状况下的地表粗糙度调查1245.4风蚀地貌调查1325.4.1沙源调查1325.4.2风蚀地貌调查1335.5土壤抗蚀性调查1385.5.1根据土壤理化性质研究土壤抗蚀性1385.5.2利用风洞实验研究土壤抗蚀性1405.6近地表风速廓线调查1445.6.1大气边界层模拟研究1445.6.2风速廓线调查及模拟147参考文献149第6章土壤风蚀模型1546.1国外土壤风蚀模型1546.1.1WEQ风蚀模型1546.1.2帕萨克(Pasak)模型1556.1.3波查罗夫(Bocharov)模型1556.1.4得克萨斯侵蚀分析模型(TEAM)1566.1.5克拉瓦洛维克(Cravailovic)风蚀模型1566.1.6修正的风蚀模型(RWEQ)1566.1.7Gillette粉尘释放模型1606.1.8邵亚平的风蚀评价模型(WEAM)160土壤风蚀原理和研究方法及控制技术6.1.9DPM粉尘释放模型1616.1.10Dustran模型1626.1.11USEPA推荐的模型1636.1.12WEPS风蚀预报模型系统1646.2我国土壤风蚀模型1666.2.1区域土壤风蚀量统计模型1666.2.2黄富祥等毛乌素沙地模型1676.2.3土壤风蚀一类随机过程模型1676.2.4河北多元统计模型1676.2.5旱地保护性耕作土壤风蚀模型1686.2.6赵勇等的分布式土壤风蚀模拟模块1696.2.7中国科学院寒区旱区环境与工程研究所的风蚀模型169参考文献171第7章土壤核示踪技术方法1747.1土壤核示踪技术方法简介1747.2土壤核示踪技术研究现状1747.3土壤核示踪技术特点1757.4核示踪技术中示踪剂的示踪原理1767.4.1137Cs示踪技术1767.4.2210Pbex示踪技术1797.4.37Be示踪技术1817.4.4多核素联合示踪土壤侵蚀1827.5利用核示踪技术计算土壤侵蚀量与速率1837.5.1137Cs示踪技术的土壤侵蚀速率模型1837.5.2210Pbex示踪技术的土壤侵蚀速率模型1917.5.37Be示踪技术的土壤侵蚀速率模型1967.6核示踪技术在土壤风蚀研究中的应用1987.6.1137Cs示踪技术在土壤风蚀研究中的应用1987.6.2210Pb示踪技术在土壤风蚀中的应用2037.6.37Be示踪技术在土壤风蚀中的应用2037.6.4137Cs?210Pbex?7Be示踪技术比较2067.7稀土元素(REE)示踪技术2067.8不同核素的联合使用207参考文献208第8章土壤风蚀控制技术及其效果评估2128.1保护性耕作技术2128.1.1保护性耕作的概念和原理2128.1.2保护性耕作的分类2148.1.3保护性耕作技术的主要内容2158.1.4我国保护性耕作存在的主要问题2188.1.5我国发展保护性耕作的对策2198.2抑尘剂技术2208.2.1抑尘剂的概念及作用机理2208.2.2抑尘剂的发展2218.2.3抑尘剂的分类2248.2.4抑尘剂的成本及效益2288.2.5抑尘剂的应用2298.2.6抑尘剂存在的主要问题2298.2.7抑尘剂的发展建议2308.3防风林技术2318.3.1防风林的概念2318.3.2防风林分类2328.3.3防风林规划设计原则2348.3.4防风林营造技术要求2358.3.5我国防风林营造中存在的主要问题2388.3.6我国防风林建设的对策2398.4沙障技术2408.4.1沙障技术的概念2408.4.2沙障技术的材料选择2418.4.3沙障设置的技术要求2438.5防风网技术2448.5.1防风网的概念和原理2448.5.2防风网分类2448.5.3防风网防护效果的影响因素2458.5.4防风网的安装设计2468.5.5防风网技术的发展方向2488.6土壤风蚀防治效果评估技术2498.6.1地区植被恢复状况评估2498.6.2土壤风蚀量变化的测算2518.6.3土壤风蚀防治的综合效益评估252参考文献268
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