【摘 要】
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马铃薯喷灌圈耕地缺少留茬、免耕等保护性耕作措施,在风季内成为风沙源地。风蚀不但使耕地土壤沙化、营养物质流失,而且产生沙物质还会对周边环境造成严重影响。圆面状耕地及深翻采收是马铃薯喷灌圈耕地的基本特征,这也造成了其土壤风蚀规律的存在一定的特殊性。本文选取库布齐沙漠东北缘沙地的马铃薯喷灌圈耕地为研究对象,并与周边未开垦的固定沙地为对照,在风季内对风速风向、输沙量、微地形、土壤粒径等指标进行野外定点观测
【基金项目】
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国家自然科学基金“阴山北麓马铃薯喷灌圈土壤风蚀机理研究”(31760237); 中国科学院“西部之光”项目“农田喷灌圈面源风蚀及其一体化防治技术研究”;
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马铃薯喷灌圈耕地缺少留茬、免耕等保护性耕作措施,在风季内成为风沙源地。风蚀不但使耕地土壤沙化、营养物质流失,而且产生沙物质还会对周边环境造成严重影响。圆面状耕地及深翻采收是马铃薯喷灌圈耕地的基本特征,这也造成了其土壤风蚀规律的存在一定的特殊性。本文选取库布齐沙漠东北缘沙地的马铃薯喷灌圈耕地为研究对象,并与周边未开垦的固定沙地为对照,在风季内对风速风向、输沙量、微地形、土壤粒径等指标进行野外定点观测与对比研究,以揭示沙区马铃薯喷灌圈耕地土壤风蚀特征,为沙区耕地土壤风蚀防治提供理论依据。主要研究结论如下:(1)马铃薯喷灌圈耕地存在严重的风蚀,风季内风蚀量达504t·hm-2。与对照相比,输沙量增加了103.35倍,向耕地外部输出的沙物质中的黏粒粉粒颗粒含量分别增加了3.52与4.97倍。(2)喷灌圈耕地内不同长度的风沙运移路径对沙物质运移产生了显著影响。地表蠕移沙物质沿路径运移时,其含量呈现先增大后减小再增大的变化趋势,整体表现为圆面状耕地上、下风向部位活动平稳,中风向部位活动剧烈。风沙流沿路径从耕地上风向运移至下风向时,虽然发育情况存在一定的差异,但各路径下的风沙流均得到了增强,其中输沙量较上风向平均增加了51.97倍,且沙物质黏粒粉粒含量在100~200cm高度范围平均增加了81.73%。(3)采收后到翌年春耕前,耕地受到风沙作用的影响,采收产生的起伏微地形演变为平坦地形,地表糙度随之下降了91.01%;受风沙运移的影响,微地形的起伏高点平均下降了9.13cm,起伏低点则平均上升了3.84cm。在微地形变化过程中,空气动力学粗糙度与摩阻速度均在减小,起伏地形显著时,过境风沙流结构出现明显变异,输沙量随高度呈现波动减小的趋势,风沙流结构特征值处于2.73~3.60之间,风沙流上层的输沙量占比相对较多,风蚀基准面抬升;在平整地形时,过境风沙流结构无变异发生,输沙量随高度呈现单调递减的趋势,风沙流结构特征值处于1.14~1.39,风沙流上层与下层输沙量逐渐接近,开始趋向于平衡状态。(4)风沙作用造成了耕地表层土壤细颗粒大量流失,导致土壤平均粒径变小,分选性向中等发展,偏度向极正偏发展,峰态向尖窄化发展,分形维数减小,土壤黏粒、粉粒、细砂颗粒含量分别下降42.14%、48.85%、42.28%。与对照相比,土壤平均粒径减小,分选性变差,偏度无明显差异,峰态向极尖窄化发展,土壤黏粒、粉粒、细砂、中砂颗粒含量分别下降65.10%、69.60%、56.45%、18.06%。
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