风蚀作用下农田土壤细颗粒的粒度损失特征及其对土壤性质影响

以河北坝上地区作为典型研究区,采用野外观测和室内试验分析方法,通过比较农田与邻近天然草地土壤性质之间的差异,研究了农田土壤细颗粒物的损失特征及其对土壤理化性质的影响。结果表明:与风蚀较轻的天然草地相比,农田土壤中黏粒含量下降30%,粉砂含量下降14%;土壤细粒物质的损失粒径集中在0~40μm,其中1.8~24.0μm的细颗粒损失最为严重。由于土壤细颗粒物的损失,土壤砂粒含量相对增加7%,砾石含量相对增加75%,土壤平均粒径增大16%,农田土壤出现明显的粗化、沙化趋势。同时,农田土壤随着养分含量较高的细颗粒损失而变得贫瘠,表现为有机质含量减少29%,全氮含量减少24%,土壤C/N比明显下降,土壤肥力显著降低。土壤细颗粒物的损失对土壤的可风蚀性颗粒含量无明显影响,土壤风蚀可蚀性的变化趋势不明显。

土壤粉尘释放能力与土壤性质关系的初步研究

土壤粉尘释放能力是决定区域粉尘释放强度的关键因素,但一直缺少适合的土壤性质指标进行表征。采用野外取样分析与风洞实验手段,就土壤粉尘释放能力与土壤性质的关系进行初步研究。结果表明:各种与风蚀相关的土壤基本理化性质中,只有粉沙和沙粒含量对土壤粉尘释放能力的影响较显著,土壤粉尘释放能力随土壤中粉沙和沙粒含量增加具有先增大后降低的趋势,支持了有关学者提出的中等质地土壤具有最强粉尘释放能力的观点。土壤粉尘释放能力与土壤干团聚体粒度组成关系紧密,具有随土壤可蚀性颗粒中粒径<0.05 mm细颗粒含量(C<_(0.05/<0.85))增加呈线性规律显著增加,随土壤可蚀性颗粒中粒径0.1~0.5 mm跃移颗粒含量(C_(0.1-0.5/<0.85))增加呈幂函数规律显著降低的趋势。各项土壤理化性质指标中,土壤干团聚体中粒径<0.05 mm细颗粒含量(C<0.05)不仅能够反映各种土壤基本理化性质对土壤粉尘释放能力的综合影响,而且与决定土壤粉尘释放能力的两个正向指标——土壤可蚀性颗粒含量(C_(<0.85))和C_(<0.05/<0.85)均呈显著的线性正相关关系,应是表征团聚体发育土壤表面粉尘释放能力较合适的土壤性质指标,这得到土壤样品分析结果的初步证实,但还需要进一步的实验验证。

土壤风蚀中粉尘释放问题的研究进展

土壤风蚀中的粉尘释放问题是国际风沙研究的核心课题之一,近年来研究进展很快,但对研究进展的介绍还不够系统和全面。基于此,对国内外土壤风蚀中粉尘释放问题的研究历史进行了较为全面的梳理,首次进行了阶段划分,提炼了各阶段的主要研究成果,介绍了当前对粉尘释放机制的一些新认识;在对粉尘释放模型重新分类的基础上,介绍了各类模型的建模过程、优缺点及其在全球粉尘模型和区域粉尘模型中的应用。本文还提出了当前粉尘释放研究的一些热点和难点问题,希望能为相关学者开展该领域研究工作提供一定的参考。

坝上地区不同年限退耕工程对土壤的保护作用

选择河北坝上地区康保县作为典型研究区,采用野外调查取样和室内实验分析手段,以邻近农田为对照区,分析退耕对土壤理化性质的影响,探讨不同年限退耕工程对土壤的保护作用。结果表明:退耕还林还草能够起到保护地表土壤免遭风蚀的作用,使退耕地的黏粉粒含量高于相邻农田,砂粒所占比重相对降低,有机质和氮等养分含量增加,抑制了土壤进一步粗化、沙化,对增加土壤肥力有积极作用。与农田相比,退耕地的土壤砾石含量偏低,可风蚀性颗粒含量偏高,土壤风蚀可蚀性较强。退耕年限关系到土壤理化性质的改善效果,退耕前期土壤理化性质变化较小,随着退耕年限的增加,土壤质地和结构得以改善,肥力明显提高。由此可知,长期坚持实施退耕还林还草工程对保护当地土壤环境具有重要作用,对改善区域生态环境和促进可持续发展具有重大意义。

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,地表土壤中粒径<0.85 mm干团聚体颗粒的含量明显降低,临界起沙摩阻风速明显升高,输沙率明显减弱,三者均显示土壤可蚀性出现明显降低的趋势。风蚀月、风蚀季和多年3个时间尺度下,农田特别是翻耕农田土壤可蚀性均呈下降的趋势,并且时间尺度越长,土壤可蚀性的下降幅度越大。强烈的风蚀搬运作用可能是造成各时间尺度下坝上地区农田土壤可蚀性普遍下降的主因。为了降低坝上地区农田风蚀的危害,应减少新农田的开垦并尽量避免在风蚀事件高发期进行农田翻耕。