盐结皮土壤形成发育过程影响下的能量平衡动态变化

地表能量平衡是地气交互作用的关键环节,探究不同下垫面的地表能量平衡特征对了解地表的热量传输具有重要意义。然而,目前对于能量平衡在盐结皮土壤形成过程下的变化特征的研究未见报道,主要难点在于缺少盐结皮形成过程中土壤表面反照率的计算方法,严重影响了盐渍化土壤热量传输的精确定量描述。因此,利用模拟试验结合能量平衡模型,应用反照率计算方法,定量分析了盐结皮土壤形成发育过程下能量平衡的动态变化特征。结果表明:(1)Logistic增长模型可以很好地拟合盐结皮在土壤表面的形成发育过程(R2=0.99)。(2)在持续照射条件下(1000 W·m^(-2),16 d),随着盐结皮的持续发育,盐结皮土壤的反照率比对照高出0.15~0.41,从而显著降低了土壤对热量的吸收,导致盐结皮土壤表面温度比对照降低了16℃。(3)盐结皮土壤的净辐射、感热通量、潜热通量和土壤热通量在反照率和表面温度影响下分别比对照减少了47.9%、52.4%、46.8%和47.4%,显著影响了土壤的剖面温度。研究结果对进一步探讨盐结皮影响下的土壤水热传输过程具有重要的科学价值。

Na_(2)SO_(4)盐结皮对风沙土水分蒸发的影响

干旱区盐结皮对土壤水分蒸发有着重要影响,但Na_(2)SO_(4)盐结皮研究不足.利用风沙土进行盐水土柱蒸发试验,观测并分析了盐结皮的形态以及盐晶体的变化情况,结果表明:1)当Na_(2)SO_(4)盐水土柱表面结皮形成后降低了风沙土水分的蒸发速率,从而使盐水土柱的土壤水分平均蒸发速率比纯水土柱降低了14.30%;2)土壤内部有盐结晶形成也会降低土壤水分蒸发,蒸发期间盐水土柱土壤水分蒸发速率比纯水土柱降低了19.34%;3)当盐结皮由无水Na_(2)SO_(4)或Na_(2)SO_(4)·10H_(2)O潮解为一层液膜时,会短暂促进土壤水分蒸发,盐水土柱的土壤水分蒸发速率比纯水土柱提高了48.44%;4)Na_(2)SO_(4)表面结皮和内部结晶均会有效降低含盐风沙土水分的蒸发速率,延缓含盐土壤内部水分蒸发损失速率,而盐结皮的潮解则会加剧土壤水分的蒸发,不利于土壤的水分保持.

极端干旱区咸水滴灌林地盐结皮对土壤蒸发的影响

由于长期使用高矿化度咸水滴灌,土壤盐结皮在塔里木沙漠公路防护林带内广泛发育,它会对林带土壤蒸发过程产生重要影响。采用田间取样分析和微型蒸发器(MLS)人工控制试验相结合,分别研究了一个灌溉周期内盐结皮影响下林间裸地和防护林带内的土壤蒸发过程。结果表明,土壤水分蒸发量自表层向下层逐渐减少,且有盐结皮的土壤蒸发量小于无盐结皮土壤;土壤日蒸发量随着含水量的降低而逐渐减小,有盐结皮土壤前期高于对照,而后期低于对照;土壤累积蒸发量随着时间的变化逐渐增大,但增加量逐渐减小,有盐结皮土壤累积蒸发量小于对照;盐结皮对土壤蒸发的抑制效率随着时间的变化而不断降低,但裸地的降低速度高于林地;盐结皮抑制土壤水分蒸发的效果明显。

不同盐结皮光谱特征及其盐渍化信息预测研究

盐碱地是我国重要的后备耕地资源,为及时、准确获取土壤盐渍化信息,以宁夏银北地区不同盐结皮土壤为研究对象,运用土壤学和地统计学方法,以土壤野外原位光谱数据和室内盐分指标测定数据为基本信息源,系统分析不同盐结皮光谱特征,确定对结皮层pH值、电导率(EC)和盐分离子含量最敏感的土壤光谱反射率转换形式、波段和光谱盐分指数,进而建立并验证基于敏感盐分指数的盐分指标预测模型。结果表明:研究区白碱结皮光谱反射率在450～1 050 nm波段最高,马尿碱结皮次之,黑油碱结皮最低。通过野外光谱反射率可以将研究区主要盐结皮类型进行分类。反射率平滑后再经过一阶微分、倒数对数一阶微分、连续统去除和连续统去除一阶微分转换后,最大相关系数比只作平滑处理的反射率显著增大。与pH值、EC和CO2-3、Mg2+含量相关性最强的转换方式是连续统去除一阶微分,与SO2-4、Ca2+、K+含量相关性最强的转换方式是倒数对数一阶微分,与HCO-3、Cl-、Na+含量相关性最强的转换方式是一阶微分。整体上连续统去除一阶微分与各盐分指标的相关性最强。整体来看,盐分敏感区域在蓝光450、470、485 nm附近,绿光501、575 nm附近,红光680 nm附近和近红外多个波段。与各盐分指标相关性最强的盐分指数分别为:pH值为盐分指数S1,Cl-、K+含量为盐分指数SI3,SO2-4、Mg2+含量为盐分指数S2,EC和HCO-3、Na+含量为盐分指数S3,CO2-3、Ca2+含量为盐结皮指数SCI。除CO2-3含量外,利用敏感盐分指数可以准确预测土壤结皮层pH值、EC和其他盐分离子含量,其中对Na+含量的拟合度最大。该研究可为银北地区不同盐结皮土壤分类及盐渍化信息的准确预测提供科学依据。

饱和含盐土壤高温蒸发速率及影响因素分析

通过对70℃下饱和含盐砂土的蒸发实验,获得土壤水分和盐分的分布特征,重点分析初始堆积高度、初始盐分浓度等因素对蒸发速率的影响。实验结果表明,含盐土壤高温蒸发先后经历预热阶段、表层盐分浓度升高至饱和阶段、盐盖快速生长阶段以及慢速蒸发阶段。与不含盐工况相比,高温含盐土壤蒸发过程出现明显的滞后现象。蒸发速率随初始堆积高度的增加而增大,但当超过毛细特征长度以后,蒸发速率又快速下降。初始盐分浓度对蒸发速率的影响较大,尤其是高浓度下表层盐盖的生长对水蒸气扩散的削弱作用占主导因素。Pe数越大,盐分越易在表层聚集和结晶,对蒸发速率的抑制作用越强,同时盐分在土壤内部分布的不均匀性越明显。

盐结皮对土壤有机质和水分积累的影响

以喀什地区典型的盐结皮土壤为例,在不同厚度的盐结皮土壤区域采集不同深度的土壤样品。结果表明:盐结皮越厚的土壤区域,其各层土壤中的盐分含量越高,土壤有机质含量越低,土壤水分含量越高,由此说明,盐结皮不利于土壤有机质的积累,但是却起到一定的保水作用。

硅铝风化壳不同地貌单元土壤化学成分差异研究

硅铝风化壳一般呈中性到微酸性反应，土壤无石灰反应，但在不同的地形部位，土壤中可溶盐的离子组成差异较大，地下水中盐分的化学组成及矿化度也明显不同，二者有相似的盐分移动规律。洪积扇中上部土壤与湖积洼地土壤中盐分分异明显，形成两种截然不同的土壤类型，显示出地形作为五大成土因素之一的重要作用。

沙漠苔藓结皮层土壤风化淋溶特征探讨

土壤风化淋溶作用对土壤形成、发育具有特别重要的影响,而流动风沙土固定的显著特征就是地表形成生物土壤结皮层(BSC),并影响其养分循环和维管植物群落发育。因此,探讨BSC土壤风化淋溶变化特征对进一步认识BSC生态功能及其和风沙土发育的关系具有现实意义。采用野外典型样地取样和室内分析方法,研究了沙漠区人工固沙植被不同年龄下BSC土壤风化淋溶系数变化。结果表明,随着BSC形成时间的增加,BSC各盐基(SiO2除外)氧化物含量总体呈现出增加的趋势,并且高于对照风沙土;BSC土壤ba值逐渐增加,盐基淋溶较弱,并引起MgO、CaO含量的增加;相对于风沙土,BSC层土壤μ值、Saf值或Sa值逐渐降低,风化程度较强。干旱风沙环境下,BSC土壤存在着盐基淋溶和风化过程,其数据变化值则随着BSC形成时间增加而变好,成土作用明显,保肥能力强。

Na_2SO_4对古尔班通古特沙漠细沙盐结皮特性的影响

盐晶体胶结土壤颗粒形成的一层盐结皮层质地致密且强度较高,具有较高的抗风蚀能力,在土壤风蚀治理中具有重要作用.盐结皮特性与盐的种类及质量分数有关,为探究w(Na_2SO_4)对结皮特性的影响,选取古尔班通古特沙漠东南缘流动风沙土的主要颗粒(100～200μm),于70℃下在烘箱内进行13个w(Na_2SO_4)的12 h胶结试验,即风沙土中w(Na_2SO_4)为0. 1%、0. 2%、0. 5%、1. 0%、2. 0%、3. 0%、4. 0%、5. 0%、6. 0%、7. 0%、8. 0%、10. 0%、12. 0%,分析w(Na_2SO_4)对风沙土盐结皮的表观、抗压强度及韧性特征3个抗风蚀能力指标的影响.结果表明:(1)随着w(Na_2SO_4)的增大,结皮表面颜色由红棕色变为浅红棕色再变为灰白色,表面盐晶越来越多.(2)w(Na_2SO_4)≤3. 0%时结皮表面平整,4. 0%～7. 0%时结皮表面呈现起伏"波浪状",≥8. 0%时结皮表层遭孔隙应力破坏并脱离土体.(3)w(Na_2SO_4)≤3. 0%时,样品抗压强度随着w(Na_2SO_4)的增加呈线性上升;≥3. 0%时受孔隙压力破坏的影响,结皮抗压强度随w(Na_2SO_4)的增加反而下降.(4)结皮的韧性与w(Na_2SO_4)存在密切关系,w(Na_2SO_4)≤3. 0%时,韧性随w(Na_2SO_4)的增加而增大,≥3. 0%时韧性随w(Na_2SO_4)的增加反而减小.沙漠中风沙土主要组成物质是细沙(100～200μm),且主要粒径沙土结皮特性与自然风沙土的结皮最相似.所以,若采用质量分数为3. 0%的Na_2SO_4胶结风沙土形成盐结皮,具有较好的抗压强度和韧性,且表面平整无破坏,胶结体具有较好的抗风蚀性能,可用作流动沙地的治理.

土壤盐结皮人工培育及其破损程度对土壤蒸发的影响

土壤盐结皮在干旱半干旱区广泛发育,对地表土壤水文过程具有重要影响,而外力对盐结皮的机械破损干扰现象普遍存在。该文以塔克拉玛干沙漠流动风沙土为例,通过室内试验利用不同矿化度(5、10、20和30 g/L)的不同盐溶液(NaCl、Na2SO4、CaCl2、KCl)模拟咸水灌溉下盐结皮的形成发育过程,根据盐结皮理化性质确定了其最适人工培育条件,并在此基础上模拟了盐结皮不同破损程度(破损100%、破损50%、破损25%和无破损)影响下的土壤蒸发过程。结果表明:盐结皮的硬度、抗剪切力、pH值和电导率通常随着灌溉水矿化度的增加而增大,采用30g/LNaCl溶液培养盐结皮厚度和硬度均较大;土壤日蒸发量随盐结皮破损程度的增加而增加,并随灌水天数呈递减趋势;土壤累积蒸发量随灌水天数以及破损程度的增加而增大,盐结皮破损100%的土壤日蒸发量和累积蒸发量与其他各处理之间有显著性差异;盐结皮对土壤蒸发的累积蒸发抑制效率随灌水时间的延长呈递增趋势,随破损程度的增加而降低,盐结皮无破损处理的累积蒸发抑制效率最高达58.84%,而破损50%的处理最大仅为30.20%。总之,土壤盐结皮的人工培育在方法上是可行的,其对土壤水分蒸发具有明显的抑制作用,且其破损程度对蒸发过程具有显著影响。这对于揭示干旱半干旱区盐渍土壤水文过程和指导水土资源的合理利用具有重要意义。

艾比湖湿地不同厚度盐结皮与土壤物理性质的相互关系及其影响因素

为探讨艾比湖湿地土壤盐结皮与其覆盖下土壤物理特性的相互关系,采用野外调查与室内试验相结合的方法,在湿地内选取具有代表性的30个样点,对不同类型盐结皮覆盖下的土壤物理特性进行分析,并探讨其对盐结皮厚度的影响。结果表明:1)盐结皮衰退期和生长期覆盖下土壤粒度以1.00~0.05 mm为主,盐结皮成熟期覆盖下土壤粒度以0.01~0.001 mm为主。土壤容重由高到低依次为盐结皮生长期(1.81 g/cm^(3))、成熟期(1.58 g/cm^(3))和衰退期(1.34 g/cm^(3))。土壤孔隙度由盐结皮衰退期(50.8%)、成熟期(40.7%)到生长期(32.6%)逐渐下降。土壤含水量由高到低依次为盐结皮生长期(32.5 g/kg)、成熟期(21.7 g/kg)和衰退期(16.2g/kg)。土壤饱和含水量和土壤含水量由高到低依次为盐结皮衰退期、成熟期和生长期。2)盐结皮厚度与土壤物理性质相关性分析表明,盐结皮厚度与0~20 cm土壤的毛管孔隙度和土壤粒度(1.00~0.05 mm)显著正相关(P<0.01),与土壤容重呈负相关(P<0.05);而且随深度增加盐结皮厚度与土壤物理特性相关性逐渐降低。3)主成分分析表明:影响盐结皮厚度主要包括第一主成分(78.1%)土壤毛管孔隙度,第二主成分(16.5%)土壤粒度(0.01~0.001 mm)。孔隙度增大能够促进盐结皮产生和积累,使盐结皮越厚。土壤中粒度0.01~0.001mm含量增多,能抑制盐结皮产生和积累,使盐结皮越薄。总之一方面不同厚度盐结皮的覆盖会使土壤物理特性(含水量、孔隙度、粒度)发生变化,另一方面土壤物理特性会影响盐结皮厚度,两者相互作用相互影响。

NaCl与Na_(2)SO_(4)风沙土盐结皮力学特性比较分析

可溶性盐与风沙土胶结形成的盐结皮能提高风沙土抗风蚀能力,减弱沙尘灾害.风沙土中Na^(+)、Cl^(-)、SO_(4)^(2-)三种离子含量较大,因此本文选用NaCl、Na_(2)SO_(4)两种盐与风沙土进行结皮实验.各设置6个盐浓度梯度与风沙土胶结形成结皮,观测盐结皮的表观形态、晶体覆盖度、结皮强度、盐-土胶结颗粒质量、结皮层厚度、结皮应力-进深曲线,探讨两种盐结皮的力学特性.结果表明:含盐量较低时,盐结皮抗压强度和抗风蚀能力受含盐量影响较大;含盐量较高时,盐晶体性质对结皮抗压强度和抗风蚀能力影响较大.Na_(2)SO_(4)的结晶体相变会对结皮结构产生破坏,盐结皮的抗压强度和抗风蚀能力减小.通过对两种盐结皮力学特性的对比分析发现:盐浓度为1.5 mol/L的Na_(2)SO_(4)溶液形成的结皮的抗风蚀性能最强.

盐结皮对艾比湖湿地土壤特性的影响及其自然要素分析

为探讨艾比湖湿地内土壤盐结皮(SSC)与土壤特性的相互作用关系,以及影响SSC厚度的自然要素。采用野外调查与室内试验相结合的方法,在湿地内选取30个具有代表性的样点,并在其周围选取无SSC的样点(30个)作对比,对研究区内有SSC和无SSC覆盖的土壤特性(有机质、容重、质量含水量、总盐、全氮、全磷和pH)进行对比分析,并结合气候要素(风速、气温、湿度和降水量)探讨其对SSC厚度的影响。结果表明:(1)SSC覆盖的土壤总盐平均含量为27.7 g/kg,质量含水量为16.8 g/kg,显著高于无SSC覆盖的土壤总盐(17.8 g/kg)和质量含水量(10.7 g/kg),有SSC覆盖的土壤有机质、全磷和全氮含量分别为6.9、0.88和0.63 g/kg,低于无SSC覆盖的土壤有机质(8.8 g/kg)、全磷(1.05 g/kg)和全氮(0.87 g/kg),有SSC覆盖的土壤碱性更强、容重更大;(2)SSC覆盖下的土壤总盐、容重和pH随深度增加而下降,质量含水量、全磷和全氮随深度增加而增加。SSC厚度与土壤总盐(0.676^(**))、质量含水量(0.513^(**))和容重(0.484^(*))成正相关,与有机质(-0.426^(*))、pH(-0.402^(*))、全磷(-0.233)和全氮(-0.303)呈负相关,随深度增加相关性逐渐减弱;(3)主成份分析表明SSC厚度>3 cm时,土壤总盐、质量含水量和风速对其影响最大,权重分别为0.42、0.25和0.17。总之,SSC可以提高土壤保水性,增加土壤容重,但不利于养分的积累,会使土壤碱化、盐化更强烈。SSC的厚度受土壤总盐、质量含水量和风速的影响较大。

不同初始盐分浓度下土壤盐结皮的形成过程及其对蒸发的影响机理

土壤盐结皮对土壤水文过程具有重要影响,初始盐分浓度(Initial salt concentration,ISC)的差异会对盐结皮的形成过程产生不同程度的影响,从而导致土壤蒸发的差异。但目前不同ISC下盐结皮形成过程对土壤蒸发的影响机理尚不明确。因此,通过试验模拟与理论分析相结合,动态监测及分析不同ISC下砂土的盐结皮形成、蒸发、土壤表面温度动态变化过程,以期阐明不同ISC下盐结皮形成过程及其对土壤蒸发的影响机理。结果表明:ISC越高,盐结皮在土壤表面出现的时间越早,覆盖率越大,且在同样光照强度和光照时间条件下土表温度增幅越小,蒸发量也越小;对数函数能较好地拟合不同ISC与累积蒸发量之间的关系(R^(2)>0.90);随着ISC的增加,盐结皮对土壤蒸发抑制效率从24.14%(10 g·L^(-1))增大到71.99%(250 g·L^(-1))。ISC会显著影响盐结皮形成的过程,并通过影响土表温度的变化进而导致土壤蒸发出现巨大差异。

不同盐结皮覆盖对土壤水分时空动态的影响

在喀什地区疏勒县盐结皮厚度2、3、5cm典型区域设置样地,利用数理统计方法比较分析了盐结皮覆盖土壤及无结皮覆盖(CK)土壤含水量,确定了不同土壤盐结皮厚度覆盖下的土壤水分时空分布动态。结果表明:上层土(0~30cm)变异性较大,中层土(30~40cm)有盐结皮覆盖的土壤含水量均大于无盐结皮覆盖的土壤含水量,下层土(40~50cm)在盐结皮较厚(3、5cm)时,有盐结皮覆盖的土壤含水量均大于无盐结皮覆盖的土壤含水量,在盐结皮较薄(2cm)时,无盐结皮覆盖的土壤含水量均大于有盐结皮覆盖的土壤含水量。研究表明不同厚度盐结皮覆盖会影响土壤水分的迁移,从而使不同层次的土壤含水量呈现不同的规律。

土壤风蚀环境下盐结皮研究及展望

盐结皮由盐结晶体胶结土壤颗粒形成于土壤上层,其广泛分布于干旱和半干旱区.盐晶体胶结土壤颗粒形成大团聚体显著地提高土壤抗风蚀能力,减少疏松地表粉尘释放量.自然盐结皮形状多样,盐结皮经历成长期、成熟期和消亡期演变阶段,三个阶段可相互转化.盐种类影响盐结皮类型,NaCl常形成表面盐结皮;Na_2SO_4形成次表层盐结皮且存在盐胀,常形成块状脊裂地表;混合盐则可以减轻盐胀,形成表面和次表层混合结皮.表面盐结皮整体覆于土壤表面,其抗风蚀性能优于块状脊裂次表层盐结皮.盐晶形状和阻水性能对土壤风蚀也存在较大影响.盐结皮及其抗土壤风蚀研究取得了一定进展,但在抵抗风沙灾害方式及其形成机理、盐性特征方面仍需进一步开展研究.

绿洲荒漠交错带风沙土盐结皮抗风蚀特性分析

为明确风沙土无机结皮的抗风蚀特性,对古尔班通古特沙漠边缘的绿洲荒漠交错带实地取样,基于实验测试和地统计学方法,分析绿洲荒漠交错带土壤盐结皮抗风蚀特性。结果表明:土壤表层形成的盐结皮中土壤粒径越大,形成盐结皮所需的水溶性盐量越多,土壤粒径越小,形成盐结皮所需的水溶性盐量越小,土壤平均粒径和水溶性盐含量呈正相关关系;土壤盐结皮与抗剪切力之间存在明显正相关关系,盐结皮厚度越大,抗剪切力也越大;土壤颗粒越小,形成的盐结皮越致密,同等厚度条件下的盐结皮较土壤粒径大的盐结皮抵抗风力侵蚀的能力越强。研究结果可作为绿洲荒漠交错带风沙治理和土壤风蚀防治的生态学参考。

不同结皮覆盖下土壤水盐及肥力特征分析

以新疆喀什市典型的物理结皮、生物结皮和盐结皮土壤为例,在不同结皮覆盖的区域采集不同深度的土壤样品,分析其土壤水分、盐分、有机质和有效氮的含量。结果表明,有结皮覆盖的土壤表层(0~20 cm)含水量均高于没有结皮覆盖下的土壤表层(0~20 cm)含水量,且含水量表现为生物结皮>盐结皮>物理结皮。结皮覆盖下的土壤总盐含量均低于无结皮覆盖的土壤;随着土壤深度的增加,物理结皮覆盖及盐结皮覆盖下的土壤总盐含量均下降,生物结皮覆盖下的土壤总盐含量增加。物理结皮及生物结皮覆盖下的土壤有机质及有效氮含量均随土壤深度增加而下降,且二者的土壤有机质及有效氮含量均大于无结皮覆盖;盐结皮覆盖的土壤有机质及有效氮含量随着土壤深度的增加而增加,且均大于无结皮覆盖土壤。

塔里木沙漠公路防护林土壤盐结皮化学特征及其对土壤蒸发的影响

盐结皮是广泛分布于塔里木沙漠公路防护林土壤表层的一个特殊层次,目前对其化学特征及其对土壤蒸发的影响尚无系统研究。文中对塔克拉玛干沙漠腹地不同定植年限防护林土壤盐结皮有机质含量、全盐量、八大离子含量和pH值进行了分析,并进行了盐结皮抑制土壤蒸发试验,结果表明:土壤盐结皮有机质含量随着防护林定植年限的增加而增加;全盐量、各离子含量、pH值均随着防护林定植年限的增加而逐渐降低。其中,全盐量均远高于流沙地;各离子含量与流沙地相比有不同程度的增加,Cl-、Na+和SO24-增加量最为明显,Mg2+、K+、Ca2+和HCO-3次之,CO23-含量极微且基本没有变化,pH值均呈碱性,定植11年防护林盐结皮pH值甚至低于流沙地;盐结皮可以有效的抑制土壤水分的蒸发。