阴山北麓保护性耕作地表抗风蚀效果的试验研究

论文摘要

中国北方干旱、半干旱地区是荒漠化发展最快、生态环境最为脆弱和人民生活较贫困的典型风蚀沙化区。土壤风蚀沙化已经成为制约当地农业可持续发展最为突出的问题。本文以阴山北麓的武川县农田地表为研究对象,利用移动式风蚀风洞在野外实地对传统耕作和保护性耕作农田地表的抗风蚀能力进行了试验研究。通过对播种作业前后传统耕作和保护性耕作地表分别在各种风速的净风和挟沙风吹蚀下的输沙量及其空间分布和空气动力学粗糙度进行对比研究,对相应耕作措施的抗风蚀效果进行了评价,验证了保护性耕作的抗风蚀作用,从而为试验区的保护性耕作措施(包括残茬高度和植被覆盖率等重要参数)的选取提供了科学依据。1.农田地表在各种风速情况下,土壤颗粒主要集中在近地表层内运动。输沙量和扬起沙尘的高度随风速的增加而增加,随着作物秸秆残茬高度和覆盖率的增加而降低。传统耕作约以垄高为界,保护性耕作约以植被高度为界,下层气流受植物单体的影响强烈,输沙量在垂直高度上的分布随植被层特征的变化呈现明显的随机性特征。上层气流受植物单体的影响微弱,输沙量的变化主要受制于整个植被层的特征,输沙量在垂直高度上的分布随植被层特征变化呈现有规律的变化,按照指数规律分布。2.净风吹蚀下,残茬高度和覆盖率一定时,输沙量随风速的增加均呈指数规律增加。在各种风速下,输沙量随残茬高度的增加呈线性规律减小,随植被覆盖率的增加呈指数规律减少。3.挟沙风吹蚀下,残茬高度和覆盖率一定时,输沙量随风速的增加均呈幂函数规律增加。在各种风速下,输沙量随残茬高度和覆盖率的增加均呈指数规律减少。4.保留直立的作物残茬和秸秆覆盖均可以明显地提高起沙风速,减少近地表的土壤风蚀。直立秸秆越高,输沙量降低的程度越大。当秸秆高度为30 cm、覆盖率为30%时,输沙量仅为传统耕地的1/4左右。继续增大覆盖率,不会使输沙量明显的降低。因此,在寒冷干旱易沙化的农业区推行保护性耕作过程中,应使作物的残茬高度不低于30 cm、覆盖率不低于30 %。5.净风和挟沙风情况下,在播种作业前后,保护性耕作均能明显提高地表的空气动力学粗糙度,显著改善地表的抗风蚀能力,降低土壤风蚀。在各种风速下,地表的空气动力学粗糙度随残茬高度和覆盖率的增大而增大。6.播种作业会明显的增大农田地表土壤的输沙量。研究和推广使用对土壤表层

论文目录

• 1 引言
• 1.1 基本概念
• 1.2 研究背景
• 1.3 课题研究的意义
• 1.4 国内外保护性耕作研究概况
• 1.4.1 保护性耕作的起源——治理沙尘暴
• 1.4.2 国外保护性耕作研究概况
• 1.4.3 国内保护性耕作研究概况
• 1.5 国内外土壤风蚀研究概况
• 1.5.1 国外土壤风蚀研究概况
• 1.5.2 国内土壤风蚀研究概况
• 1.6 国内外移动式风洞在土壤风蚀试验研究中的应用状况
• 1.6.1 国外移动式风洞在土壤风蚀试验研究中的应用状况
• 1.6.2 国内移动式风洞在土壤风蚀试验研究中的应用状况
• 2 研究方案
• 2.1 研究目标
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究的技术路线
• 2.4 试验区位置选择
• 2.5 试验时间的选择
• 2.6 试验设备
• 2.7 试验步骤
• 3 不同类型地表理化性质的测定和可蚀性分析
• 3.1 不同类型地表土壤物理机械组成
• 3.2 不同类型地表土壤含水量
• 3.3 不同类型地表土壤有机质和养分含量
• 3.4 地表可风蚀性的计算与分析
• 4 净风状态下的土壤风蚀研究
• 4.1 传统耕作农田土壤风蚀研究
• 4.2 保护性耕作农田残茬高度对土壤风蚀的影响研究
• 4.3 覆盖率对土壤风蚀的影响研究
• 4.4 保护性耕作防治土壤风蚀原因的分析
• 4.5 小结
• 5 播种作业对土壤风蚀的影响研究
• 5.1 播种作业对传统耕作农田地表土壤风蚀的影响
• 5.2 播种作业对保护性耕作农田地表土壤风蚀的影响
• 5.3 播种作业对地表土壤粒度组成的影响
• 5.4 小结
• 6 挟沙风状态下的土壤风蚀研究
• 6.1 试验设计
• 6.2 挟沙风吹蚀对传统耕作农田土壤风蚀的影响
• 6.3 挟沙风吹蚀的情况下作物残茬高度对土壤风蚀的影响研究
• 6.3.1 挟沙风吹蚀下作物残茬高度对土壤风蚀的影响
• 6.3.2 挟沙风和净风情况下，作物残茬高度对土壤风蚀影响的比较
• 6.4 挟沙风吹蚀的情况下作物覆盖率对土壤风蚀的影响研究
• 6.4.1 挟沙风吹蚀下作物覆盖率对土壤风蚀的影响
• 6.4.2 挟沙风和净风情况下，作物覆盖率对土壤风蚀影响的比较
• 6.5 挟沙风吹蚀情况下播种作业对风蚀的影响
• 6.6 挟沙风吹蚀情况下保护性耕作防治土壤风蚀原因的分析
• 6.7 小结
• 7 不同地表的空气动力学粗糙度
• 7.1 净风状态下不同地表的空气动力学粗糙度
• 7.1.1 净风状态下不同残茬高度地表的空气动力学粗糙度
• 7.1.2 净风状态下不同覆盖率地表的空气动力学粗糙度
• 7.2 挟沙风状态下不同地表的空气动力学粗糙度
• 7.2.1 挟沙风状态下不同残茬高度地表的空气动力学粗糙度
• 7.2.2 挟沙风状态下不同覆盖率地表的空气动力学粗糙度
• 7.3 播种对空气动力学粗糙度的影响
• 7.3.1 净风状态下播种对不同地表的空气动力学粗糙度的影响
• 7.3.2 挟沙风状态下播种对不同地表的空气动力学粗糙度的影响
• 7.4 小结
• 8 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 问题与建议
• 8.3 创新点
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介