生物炭对荒漠风沙土水力性质和抗风蚀性的影响

为探讨生物炭对荒漠风沙土水力性质和抗风蚀性的影响,以500℃下制备的玉米秸秆生物炭为试验材料,设置5个生物炭添加量梯度(0、0.5%、1%、2%和4%),分析测定土壤孔隙、土壤水分特征参数和土壤抗风蚀性指标,同时测定土壤比表面积(SSA)、阳离子交换量(CEC)、有机碳(SOC)、全氮(TN)和碳氮比(C/N),并对以上指标进行相关性分析。结果表明:1)生物炭添加改变了土壤孔隙结构,从而提升了荒漠风沙土对水分的保持能力。与对照相比,2%和4%的生物炭添加量显著地增加了荒漠风沙土饱和含水量(10.28%、20.72%)、田间持水量(32.03%、65.87%)、凋萎含水量(102.65%、187.42%)以及植物可利用含水量(13.30%、33.33%)。2)生物炭添加可以增强荒漠风沙土的抗风蚀性能。随生物炭添加量的增加,荒漠风沙土物理稳定性指数增加12.91%~105.51%、可侵蚀因子降低17.15%~86.24%。3)生物炭添加量、SOC、TN、C/N、CEC、SSA与土壤水分特征参数、土壤抗风蚀性指标呈极显著相关关系。添加2%以上的玉米秸秆生物炭可以治理风蚀荒漠化土地。

保水剂处理土壤的抗风蚀性能研究

将不同浓度的保水剂,在不同风速和不同喷洒量的条件下施用于黄土、粉煤灰、风沙土中,对其胶结作用所具有的抗风蚀性能进行了野外及风洞实验。结果显示:在净风条件下,保水剂固沙、抑制扬尘效果显著;在风沙流条件下,保水剂大浓度(50g·m-3)时具有明显的抗风蚀、抑制沙尘的效果;不同土类在风力为20m·s-1内,保水剂对黄土、粉煤灰、风沙土的固定、抑制扬尘效果显著。20m·s-1以上时,保水剂对黄土、粉煤灰、风沙土的固定、抑制扬尘效果随保水剂浓度的增大抗风蚀强度随之增强。但保水剂和固沙复合材料共同施用于风沙土,防风蚀效果更为显著;生产应用中,建议保水剂对风沙土的应用浓度为560g·m-3,对黄土的应用浓度为140～280g·m-3,对粉煤灰的应用浓度为50～140g·m-3。

水蚀风蚀交错区土壤养分特征的空间变异及影响因子分析

以黄土高原水蚀风蚀交错区为研究区域,通过近1 000 km2的实地调查和7个典型剖面样品的采集,在主要土壤养分种类和环境因子测试分析的基础上,研究了土壤养分特征的空间变异和侵蚀环境的发展态势。得如下结论:(1)研究区各养分含量都较低,土壤养分含量对环境因子的综合响应特征体现出从东北向西南增加的规律。南线西段的养分含量高于北线的养分含量;(2)土壤水分含量与土壤粘粒含量呈正相关,粘粒含量与土壤养分含量呈正相关。西南段土壤水分含量高于东北段,在水蚀风蚀交错区的北线土壤含水量最低;(3)在水蚀风蚀交错区的中段,因严重的水土流失,呈现出土壤养分含量为全区最低;(4)整个区表现为东北段的干旱化程度和土壤粗化现象严重于西南段,而温度的上升则西南段高于东北段,侵蚀环境的演变具有东北段向南扩张和西南段向北移动的迹象。

阴山北麓农牧交错带裸露耕地抗风蚀因素特征研究分析

土壤抗风蚀性能主要取决于土壤颗粒质量及土壤质地等因素。土壤风蚀特征是建立土壤风蚀模型及土壤保持的基础。本研究选择了干旱的阴山北麓农牧交错带裸露耕地的表土颗粒为研究对象,对该区域的抗风蚀因素进行了试验研究和分析,并结合研究区域地表土壤性质,提出了定量反映风蚀过程中表土物质的损失程度的物理量--增失比例系数(WEVI),即WEVI=粗化颗粒含量/易蚀颗粒含量。结果表明:2004～2007年,增失比例系数从2.10增加到3.46,定量地反映出了2004～2007年的土壤颗粒粗化和细颗粒的流失程度,进而说明了裸露耕地的退化程度。

黄泛平原区风沙土物理结皮硬度和厚度特征及其影响因素

[目的]开展黄泛区沙地结皮硬度、厚度特征及其影响因素研究,为该区域结皮抗蚀机理研究提供科学参考。[方法]以黄泛区风沙土为研究对象,设置一年两熟耕地(T_(1))、一年一熟耕地(T_(2))、裸地(T_(3))、自然恢复地(T_(4))4种下垫面条件,开展土壤结皮硬度、厚度以及土壤、气象和植被等影响因子的定位观测,并采用统计检验和相关性分析方法探索土壤结皮厚度和硬度与其影响因子之间的关系。[结果]4种下垫面条件下的土壤结皮平均硬度大小依次为:T_(3)>T_(4)>T_(1)>T_(2)。T_(1),T_(2)土壤结皮硬度与温度、植被高度、植被覆盖度和近地表风速具有显著相关关系(p<0.05)。土壤平均结皮厚度大小依次为:T_(1)>T_(3)>T_(2)>T_(4);T_(1),T_(2)土壤结皮厚度和近地表风速呈显著正相关关系(p<0.05);T_(3),T_(4)土壤结皮厚度和累计补水量、土壤温度显著相关(p<0.05)。耕作条件下,植被高度对结皮硬度和厚度变化的贡献度最高,贡献度达37%以上;无耕作条件下,近地表风速和累计补水量分别对结皮硬度和厚度变化的贡献度最高,贡献度分别达到51%和45%以上。[结论]人为耕作不利于黄泛平原风沙区风沙土结皮的形成和硬度的保持。植被、近地表风速、温度是影响风沙土结皮硬度和厚度的重要外部因素。风沙土结皮厚度、硬度变化趋势与表层含水量表现出同步变化的特征,其中土壤结皮硬度的响应存在一定的滞后性。有无耕作,风沙土土壤结皮硬度和厚度的主要驱动因子也不相同。

风沙半干旱区风沙土防风蚀技术研究

针对风沙半干旱区风沙土易旱、易风蚀特性,开展了防风蚀技术研究。结果表明,农田防护林网主林带背风面距林缘1~6H处削弱风速约50%,随树高（H）倍数的增加效果递减;林网内扁杏//花生（间作）增强了花生裸茬抗风蚀能力,土壤防风蚀效果达90%;林网内玉米//花生（间作）玉米收获后秸秆站立（农田休闲期）玉米带完全不受风蚀,花生裸茬防风蚀效果达95%;林网内作物残体平伏覆盖防风蚀效果达120%,综合评价作物残体覆盖玉米秸秆站立的防风、保土和保水效果最佳。

科尔沁沙地南缘不同林草措施土壤抗冲性及其与物理性质的关系

【目的】研究水蚀风蚀交错区土壤抗侵蚀特性对不同林草措施的响应。【方法】采用室内抗冲槽原状土冲刷和土壤物理性质分析相结合的方法,研究了科尔沁沙地南缘不同林草措施土壤抗冲特性及其与物理性质的关系。【结果】土壤冲刷过程中,不同林草措施下出现产流后的4 min之内变化较大,随着冲刷试验的进行逐渐降低,并逐渐达到相对稳定状态;不同林草措施土壤冲刷过程平均径流含沙量表现为荒草地>花生地>灌木林地>樟子松林地;不同林草措施土壤抗冲性变化与土壤冲刷过程含沙量呈反比,随冲刷时间延长,总体来说与冲刷时间越长,抗冲性能越强的规律相符合,且这种变化规律不受林草措施变化而改变。径流结束时不同林草措施下的土壤抗冲性表现为花生地<荒草地<灌木林地<樟子松林地。土壤抗冲性与土壤体积质量极显著负相关,与土壤孔隙度显著正相关,土壤抗冲性指数与砂粒极显著负相关、与粉粒和黏粒正相关,但均不显著,与土壤持水性并无显著性关系。【结论】林草措施能够显著提高土壤抗冲性能,以樟子松效果最强。

NaCl含量对风沙土盐结皮特性及其抗风蚀性能的影响

土壤盐结皮能够抑制水分蒸发,减少地表粉尘释放,在干旱区生态环境中具有十分重要的作用。为了获得干旱或半干旱区风沙土盐结皮的合理盐溶度,选取新疆塔克拉玛干沙漠东部风沙土为试验土壤,分别加入0.1%、0.2%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%、5.0%、6.0%和7.0%(盐占混合物的百分比)的NaCl进行盐结皮试验,测试盐结皮的强度和韧性。利用电镜观察盐结皮微观结构,分析NaCl盐溶度对结皮抗压强度以及其抗风蚀性能的影响。试验结果表明:NaCl含量对风沙土结皮抗压强度和韧性有较大影响,随着NaCl含量的增加盐结皮的强度和韧性均呈先增加后降低的特殊现象;但盐结皮的抗压强度峰值和韧性峰值不同步,NaCl含量3.0%时,盐结皮韧性达到峰值;NaCl含量4.0%时,盐结皮的抗压强度才达到峰值。盐结皮表观和微观结构显示,盐含量大于4.0%后结皮盐晶体出现盐斑聚集,这种盐晶体聚集导致盐结皮不均匀,进而导致盐结皮抗压强度复杂变化。

五道梁地区土壤风蚀变化特征及气象影响因子分析

利用五道梁气象站2004~2019年的风蚀、气温、降水、风速、相对湿度等资料,应用数理统计方法,分析了该地近16a来风蚀及气象因子的变化特征,并分析了气象因子对风蚀强度的影响。结果表明:(1)16a来五道梁地区风蚀量整体呈逐年递减的趋势,变化倾向率为-1.073cm/10a;春、秋、冬三季风蚀量也呈逐年减少趋势,夏季风蚀量呈增加的趋势。(2)年平均气温呈升高趋势,升高倾向率为0.5℃/10a;年降水量、平均风速及平均相对湿度整体上呈增加趋势,增加倾向率分别为69.9mm/10a、0.1m/s·10a、3.1%/10a;气温、降水、相对湿度变化幅度明显,均通过0.05显著检验。(3)风蚀强度与风速、气温呈正相关关系,与降水、相对湿度呈负相关关系,风速增大、气温升高利于风蚀发生发展,降水和相对湿度增加对降低风蚀强度有利,风速、相对湿度、降水量是影响风蚀强度的主要气象因子。