亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        保護(hù)性耕作對(duì)農(nóng)田土壤風(fēng)蝕影響的室內(nèi)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究

        2012-05-07 11:07:00穆興民劉振東
        水土保持研究 2012年3期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)蝕風(fēng)洞保護(hù)性

        趙 云,穆興民,2,3,王 飛,2,3,蔣 沖,劉振東,李 銳,2,3

        (1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院,陜西 楊凌712100;2.中國(guó)科學(xué)院 水利部 水土保持研究所,陜西 楊凌712100;3.中國(guó)科學(xué)院 研究生院,北京100049)

        土壤風(fēng)蝕是指松散的土壤物質(zhì)被風(fēng)吹起、搬運(yùn)和堆積的過(guò)程以及地表物質(zhì)受到風(fēng)吹起的顆粒的磨蝕等,是風(fēng)成過(guò)程的全部結(jié)果[1]。農(nóng)田風(fēng)蝕是中國(guó)北方干旱半干旱地區(qū)土地退化的主要原因之一。土壤風(fēng)蝕是土地沙漠化過(guò)程的重要組成部分和首要環(huán)節(jié)[2]。中國(guó)是世界上土地荒漠化最為嚴(yán)重的國(guó)家之一,全國(guó)荒漠化土地面積263.62萬(wàn)km2,占國(guó)土總面積的27.46%,其中沙化土地面積173.97萬(wàn)km2,占國(guó)土總面積的18.12%[3]。在黃土高原的西部地區(qū)和北部地區(qū)由于氣象條件和土壤狀況等因素的影響,土壤風(fēng)蝕較為嚴(yán)重[4]。許多研究[5-9]表明 保護(hù)性 耕作(特別是秸稈覆蓋、留茬、免耕少耕)可以提高地表空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度、分解風(fēng)對(duì)地表的剪切應(yīng)力,消耗一定的風(fēng)能、降低風(fēng)速和阻擋沙塵,同時(shí)還可以保持土壤水分,能有效的防止土壤風(fēng)蝕,保護(hù)農(nóng)田土壤。本文在前人研究基礎(chǔ)上,以陜西省安塞縣黃綿土為例進(jìn)行室內(nèi)風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn),研究不同作物留茬、不同秸稈覆蓋量對(duì)土壤風(fēng)蝕的影響,定量分析在不同處理下土壤風(fēng)蝕規(guī)律,為有效防治土壤風(fēng)蝕提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)方法

        實(shí)驗(yàn)在中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。風(fēng)洞全長(zhǎng)19m,該風(fēng)洞由風(fēng)機(jī)段、調(diào)風(fēng)段、整流段、試驗(yàn)段、收集段、導(dǎo)流段構(gòu)成。風(fēng)洞主要截面寬1m,高1.2m,風(fēng)機(jī)出口段截面直徑1.4m。通過(guò)配套的變頻儀0~50Hz調(diào)節(jié)風(fēng)速,風(fēng)速可在0~20m/s內(nèi)連續(xù)均勻地調(diào)節(jié),見(jiàn)圖1。

        在試驗(yàn)段前30cm處設(shè)置不同高度的渦輪式風(fēng)速儀,集沙段設(shè)置集沙儀收集不同高度的風(fēng)蝕物。本實(shí)驗(yàn)風(fēng)速以30cm高度為基準(zhǔn),共設(shè)4個(gè)風(fēng)速,分別為7.5,10,12.5,14.5m/s。集沙儀總共為5層,每次吹蝕時(shí)間為10min。

        圖1 風(fēng)洞結(jié)構(gòu)示意圖 (標(biāo)注單位:mm)

        1.2 取樣地氣候以及土質(zhì)基本情況

        試驗(yàn)土樣采集于安塞境內(nèi),安塞位于東經(jīng)108°05′44″—109°26′18″,北緯36°30′45″—37°19′3″,該地區(qū)四季長(zhǎng)短不等,干濕分明,屬中溫帶大陸性半干旱季風(fēng)氣候。年平均氣溫8.8℃,年平均降水量505.3 mm,年日照時(shí)數(shù)為2 395.6h,日照百分率達(dá)54%,全年無(wú)霜期157d。主要自然災(zāi)害有:干旱、大風(fēng)、冰雹、霜凍等。

        試驗(yàn)土樣為耕地表層0—20cm黃綿土,其母質(zhì)為黃土性物質(zhì),疏松多孔,容量小,透水性良好,蓄水能力強(qiáng),耕性性好,屬壤土,顆粒組成為中粉粒(0.002~0.05mm)約占60%,黏粒含量(<0.002mm)為30%左右。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定,該土樣的含水量為1%。

        1.3 試驗(yàn)的數(shù)據(jù)測(cè)定和處理

        試驗(yàn)將土樣按照實(shí)際情況進(jìn)行處理后放進(jìn)土槽(1m×1.25m×0.25m)內(nèi),將土槽推入實(shí)驗(yàn)段使土壤表面與風(fēng)洞底部表面持平進(jìn)行吹蝕。風(fēng)速取風(fēng)速儀在1min內(nèi)的平均值。實(shí)驗(yàn)包括(表1)兩種秸稈覆蓋量(2 105kg/hm2,4 210kg/hm2,覆蓋量的設(shè)定通過(guò)當(dāng)?shù)孛?hm2秸稈產(chǎn)量的30%及60%換算得到)和裸土、30cm的玉米留茬、30cm小麥留茬在4種風(fēng)速(7.5,10,12.5,14m/s)下的風(fēng)蝕情況。集沙儀共有5層(0—10cm,13—23cm,26—36cm,39—49cm,52—62cm),每層2個(gè)集沙儀收集風(fēng)蝕物,收集的風(fēng)蝕物用1/1 000的天平精確稱量。本文中用到的風(fēng)蝕總量是指12個(gè)集沙儀收集風(fēng)蝕物的總量,是一個(gè)相對(duì)總量。集沙儀進(jìn)風(fēng)口為3m×10cm的長(zhǎng)方形,末端為10m×10cm的正方形。每次吹蝕完以后,需將土樣重新裝入土槽,因?yàn)槊看未滴g后由于氣流的分選作用使得土槽表面粗?;淖兞送敛郾韺油寥李w粒的機(jī)械組成,因此需重新裝槽消除這種影響。在每一次重新裝槽時(shí)都通過(guò)天平稱量土樣,保持土壤容重一致。

        表1 不同保護(hù)性耕作措施設(shè)計(jì)

        1.4 抗風(fēng)蝕效率計(jì)算

        由于不同耕作方式的保護(hù)性耕作對(duì)土壤具有不同程度的抗風(fēng)蝕作用,風(fēng)蝕量會(huì)有一定的減少。將風(fēng)蝕量的減少量占基準(zhǔn)風(fēng)蝕量的比率稱為保護(hù)性耕作農(nóng)田的抗風(fēng)蝕效率[10]。計(jì)算公式為:

        式中:Q1——CK的風(fēng)蝕量(g);Q2——保護(hù)性耕作措施的風(fēng)蝕量(g);n——保護(hù)性耕作農(nóng)田的抗風(fēng)蝕效率(%)。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同耕作方式的風(fēng)蝕量及抗風(fēng)蝕效率

        由表2分析表明,與CK相比,小麥留茬、玉米留茬以及秸稈覆蓋4種耕作方式都可以不同程度地減少風(fēng)蝕,特別是T4抗風(fēng)蝕效率最高,達(dá)到了95.9%,T3和T1也都能有效地抗風(fēng)蝕,抗風(fēng)蝕效率分別達(dá)到了95.5%和94.4%。T2的抗風(fēng)蝕效率比較低,只有62.4%。對(duì)比各個(gè)處理的風(fēng)蝕量發(fā)現(xiàn):在7.5m/s風(fēng)速時(shí),T1<T2<T4<T3<CK,當(dāng)風(fēng)速大于7.5m/s時(shí),T4的風(fēng)蝕量始終處于最小,T4<T3<T1<T2<CK。分析得到:與裸土CK相比,通過(guò)秸稈高覆蓋處理(T4)在各個(gè)風(fēng)速下風(fēng)蝕量最小,抗風(fēng)蝕效率最高。30cm玉米留茬(T2)在各個(gè)風(fēng)速下風(fēng)蝕量最大,抗風(fēng)蝕效率最低。

        表2 不同耕作方式的風(fēng)蝕量及抗風(fēng)蝕效率

        2.2 風(fēng)蝕量與風(fēng)速的關(guān)系

        2.2.1 不同作物留茬風(fēng)蝕量與風(fēng)速的關(guān)系 風(fēng)是土壤風(fēng)蝕的直接動(dòng)力來(lái)源,風(fēng)速的大小直接影響風(fēng)蝕的輕重。圖2表明,風(fēng)蝕量與風(fēng)速成正相關(guān)關(guān)系,即土壤風(fēng)蝕量隨著風(fēng)速的增加而增加。將各個(gè)風(fēng)速下風(fēng)蝕量相比,CK為1∶8∶50∶146,T2為1∶9∶126∶260,T1為1∶4∶25∶119,表明:T1,T2和CK都出現(xiàn)了風(fēng)蝕量隨風(fēng)速的變化均存在突然增大的轉(zhuǎn)折點(diǎn),與CK、T2相比,T1的轉(zhuǎn)折點(diǎn)明顯滯后,CK,T2的轉(zhuǎn)折風(fēng)速大約是7.5m/s,T1的轉(zhuǎn)折風(fēng)速大約是10m/s。CK,T2從風(fēng)速7.5m/s開(kāi)始,風(fēng)蝕量就隨著風(fēng)速的增加突然增大,而T1存在當(dāng)風(fēng)速小于轉(zhuǎn)折風(fēng)速時(shí),隨著風(fēng)速的增加,它們的風(fēng)蝕量增加緩慢,當(dāng)風(fēng)速超過(guò)轉(zhuǎn)折風(fēng)速時(shí),風(fēng)蝕量會(huì)急劇增大。通過(guò)對(duì)風(fēng)蝕量對(duì)比(表2),當(dāng)風(fēng)速為7.5m/s時(shí),T1∶T2∶CK=0.13∶0.24∶1,風(fēng)速為10m/s時(shí),T1∶T2∶CK=0.07∶0.26∶1,當(dāng)風(fēng)速為12.5m/s時(shí),T1∶T2∶CK=0.07∶0.60∶1,當(dāng)風(fēng)速為14.5m/s時(shí),T1∶T2∶CK=0.05∶0.41∶1,得出:隨著風(fēng)速的增加,T1的風(fēng)蝕量與CK比值逐漸變小,T2風(fēng)蝕量與CK的比值逐漸變大,T1的風(fēng)蝕量與T2的比值也逐漸增大。即隨著風(fēng)速的增加,風(fēng)蝕量增加速率關(guān)系上:CK>T2>T1。分析得出,30cm小麥留茬的抗風(fēng)蝕能力要好于30cm玉米留茬。

        圖2 不同作物留茬的風(fēng)蝕量

        2.2.2 不同覆蓋度下的抗風(fēng)蝕效率與風(fēng)速的關(guān)系由表3表明,在各個(gè)風(fēng)速下隨植被蓋度的增加土壤抗風(fēng)蝕效率增強(qiáng)。在T3,T4中,在同一風(fēng)速下,抗風(fēng)蝕效率關(guān)系為T(mén)4>T3;當(dāng)風(fēng)速為7.5m/s時(shí),兩者的土壤抗風(fēng)蝕效率分別51.05%,74.61%,分別為各個(gè)處理的最低水平;在風(fēng)速大于10m/s時(shí),它們的抗風(fēng)蝕效率都大于93%;當(dāng)風(fēng)速為14.5m/s時(shí),兩者的土壤抗風(fēng)蝕效率分別為95.84%,96.47%,為各個(gè)處理的最高,即隨著風(fēng)速的增加土壤的抗風(fēng)蝕效率也會(huì)逐漸增強(qiáng)。

        2.3 土壤風(fēng)蝕的風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)

        沙流結(jié)構(gòu)是氣流中輸沙率隨高度的分布,其結(jié)構(gòu)受風(fēng)速、可風(fēng)蝕顆粒含量及下墊面等因子的影響[11]。風(fēng)土壤顆粒運(yùn)動(dòng)形式可以分為3種:躍遷、蠕動(dòng)、懸浮,其中躍遷物質(zhì)在風(fēng)沙流中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),也是產(chǎn)生風(fēng)蝕危害的主要形式[12],躍遷顆粒機(jī)械組成主要是中砂和細(xì)砂,分布高度集中在0~10cm高程內(nèi)。

        通過(guò)對(duì)不同耕作方式0~62cm高度共5層范圍內(nèi)輸沙量的觀測(cè)結(jié)果(表4)分析表明:風(fēng)洞內(nèi)風(fēng)蝕沙流結(jié)構(gòu)特征體現(xiàn)在以下3方面:

        (1)同一風(fēng)速下,各種耕種方式的風(fēng)蝕量隨著高度的增加而減少。大部分風(fēng)蝕量都集中在0~10cm高度,而52~62cm的風(fēng)蝕量最小。超過(guò)90%的風(fēng)蝕量都集中在0~36cm高度范圍內(nèi),這與賀寶根等人[13]的研究中認(rèn)為土壤風(fēng)蝕過(guò)程中風(fēng)沙活動(dòng)屬于近地面運(yùn)動(dòng),且在風(fēng)沙流中90%沙物質(zhì)高度低于31cm的結(jié)論一致。

        (2)隨著風(fēng)速的增大,0~10cm風(fēng)蝕量所占比例會(huì)逐漸增加,52~62cm風(fēng)蝕量所占比例會(huì)逐漸減少。這說(shuō)明近地表的風(fēng)蝕明顯加強(qiáng),躍遷物質(zhì)量也明顯增多。

        (3)與CK,T1,T2相比,T3和 T4在0~10cm高度的風(fēng)蝕量所占比例始終較高,而且秸稈覆蓋量越高,這種趨勢(shì)越明顯。這說(shuō)明秸稈覆蓋可以有效的阻止風(fēng)蝕物上揚(yáng),讓風(fēng)沙在近地表活動(dòng)。

        3 結(jié)論

        (1)小麥留茬、玉米留茬以及秸稈覆蓋都可以有效的減少風(fēng)蝕。抗風(fēng)蝕效率方面:小麥秸稈覆蓋量4 210kg/hm2>小麥秸稈覆蓋量2 105kg/hm2>裸土、30cm小麥留茬>30cm玉米留茬>裸土。總的來(lái)說(shuō),小麥秸稈覆蓋越高,土壤抗風(fēng)蝕效果越好;小麥留茬比玉米留茬抗風(fēng)蝕效果好。

        表4 不同耕作方式和風(fēng)速下輸沙量垂直分布特征

        (2)風(fēng)蝕量與風(fēng)速成正相關(guān)關(guān)系,隨著風(fēng)速的增加,各個(gè)處理的風(fēng)蝕量都會(huì)增加。風(fēng)蝕量隨風(fēng)速的變化均存在突然增大的轉(zhuǎn)折點(diǎn),30cm小麥留茬會(huì)明顯滯后于30cm玉米留茬和裸土。當(dāng)風(fēng)速一定時(shí),隨秸稈蓋度的增加土壤抗風(fēng)蝕效率增強(qiáng);風(fēng)速越高,秸稈覆蓋土壤的抗風(fēng)蝕效率越強(qiáng)。

        (3)隨著高度的增加風(fēng)蝕量逐漸減小。隨著風(fēng)速的增加,0~10cm高度的輸沙量比例逐漸升高,52~62cm高度的輸沙量比例降低,說(shuō)明近地表輸沙強(qiáng)度增加。超過(guò)90%的風(fēng)蝕量都集中在0~36cm高度范圍內(nèi)。

        [1] 朱朝云,丁國(guó)棟,楊明遠(yuǎn).風(fēng)沙物理學(xué)[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,1992.

        [2] 劉玉璋,董光榮,李長(zhǎng)治.影響土壤風(fēng)蝕主要因素的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)沙漠,1992,12(4):41-49.

        [3] 國(guó)家林業(yè)局.中國(guó)荒漠化和沙化狀況公告[M].北京:中國(guó)綠色,2005.

        [4] 劉秉正,吳發(fā)啟.土壤侵蝕[M].西安:陜西人民出版社,1996:216-233.

        [5] 董治寶,陳渭南,李振山,等.植被對(duì)土壤風(fēng)蝕影響作用的實(shí)驗(yàn)研究[J].土壤侵蝕與水土保持學(xué)報(bào),1996,10(2):1-8.

        [6] Wolfe S A,Nickling W G.The protective role of sparsevegetation in wind erosion[J].Progress in Physical Geography,1993,17(1):50-68.

        [7] 孫悅超,麻碩士,陳智,等.陰山北麓干旱半干旱區(qū)地表土壤風(fēng)蝕測(cè)試與分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2007,27(12):1-5.

        [8] 馮曉靜,高煥文,王麗潔,等.北京周邊典型農(nóng)田風(fēng)蝕風(fēng)洞試驗(yàn)與防治分析[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2008,39(7):64-67.

        [9] 陳智.陰山北麓農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)地表土壤抗風(fēng)蝕能力測(cè)試研究[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2006.

        [10] 孫悅超.內(nèi)蒙古后山地區(qū)不同地表覆蓋條件下土壤抗風(fēng)蝕效應(yīng)測(cè)試研究[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.

        [11] 陳智,麻碩士,趙永來(lái),等.保護(hù)性耕作農(nóng)田地表風(fēng)沙流特性[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2010,26(1):118-122.

        [12] 呂甚悟,陳謙,袁紹良,等.紫色土坡耕地水土流失試驗(yàn)分析[J].山地學(xué)報(bào),2000,18(6):520-525.

        [13] 賀寶根,周乃晟,等.農(nóng)田非點(diǎn)源污染研究中的降雨徑流關(guān)系—SCS法的修正[J].環(huán)境科學(xué)研究,2001,14(3):49-51.

        猜你喜歡
        風(fēng)蝕風(fēng)洞保護(hù)性
        黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯(cuò)帶迎風(fēng)坡水蝕影響的風(fēng)蝕特征
        斑頭雁進(jìn)風(fēng)洞
        黃風(fēng)洞貂鼠精
        基于NI cRIO平臺(tái)的脈沖燃燒風(fēng)洞控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        秦王川灌區(qū)種植春小麥與披堿草對(duì)耕地風(fēng)蝕的影響差異
        綠色科技(2018年16期)2018-09-22 08:29:26
        寧夏保護(hù)性耕作的必要性及技術(shù)模式探討
        保護(hù)性開(kāi)發(fā)利用高鋁煤炭資源的必要性及相關(guān)建議
        玉米保護(hù)性耕作的技術(shù)要領(lǐng)
        保護(hù)性耕作機(jī)具選型中注意事項(xiàng)
        令人震撼的侵蝕地貌(一)
        青青草视频在线观看绿色| 精品国产yw在线观看| 欧美国产综合欧美视频| 国产专区国产av| 在线观看免费a∨网站| 欧美精品久久久久久三级| 亚洲av中文字字幕乱码| 亚洲中文字幕乱码在线观看| 国产亚洲精品在线视频| 亚洲va欧美va日韩va成人网| 日日躁夜夜躁狠狠躁超碰97 | 提供最新的在線欧美综合一区| 免费精品美女久久久久久久久久| 国产精品亚洲一区二区三区妖精| 色视频网站一区二区三区| 激情第一区仑乱| 亚洲av无码成人黄网站在线观看 | 日韩有码中文字幕第一页| 大香蕉国产av一区二区三区| 麻豆一区二区三区蜜桃免费| 亚洲精品国产综合一线久久| 国产后入内射在线观看| 日本一道本加勒比东京热| 无遮挡1000部拍拍拍免费| 亚洲av电影天堂男人的天堂| 国产欧美日韩专区毛茸茸| 亚洲国产精品日韩av专区| 麻豆免费观看高清完整视频| 亚洲国产中文在线二区三区免 | 国产精品夜间视频香蕉| 亚洲一区sm无码| 在线女同免费观看网站| 国产婷婷色一区二区三区| 亚洲中文字幕无码久久2020| 无码啪啪熟妇人妻区| 国产av精品一区二区三区不卡| 揄拍成人国产精品视频| 国产成人av免费观看| 国产粉嫩高清| 国产自产二区三区精品| 国产绳艺sm调教室论坛|