發(fā)布時間：2020-05-27 01:47

【摘要】：風(fēng)蝕是重要的地表外營力侵蝕過程,是地表物質(zhì)在遭受風(fēng)力及其所攜帶物質(zhì)的破壞性作用后發(fā)生位移或損失的過程。廣泛發(fā)生于世界上干旱和半干旱地區(qū)的土壤風(fēng)蝕,不僅會對地表造成嚴(yán)重的破壞,導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的流失和土地生產(chǎn)力的下降,而且還會對人類的生存環(huán)境造成不同程度的破壞甚至災(zāi)難性的損害。植物作為重要的風(fēng)蝕影響因子,能夠增大空氣動力學(xué)粗糙度、提高摩阻風(fēng)速,有效降低近地表風(fēng)沙流的侵蝕作用。前人關(guān)于植物抗風(fēng)蝕的研究主要集中在地上部分,關(guān)于植物根系對土壤風(fēng)蝕影響的研究相對薄弱。然而,植物根系是與土壤接觸最緊密的部分,不僅能夠提高土層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,而且還能減少風(fēng)沙流對地表物質(zhì)的直接侵蝕,土壤中根系的含量對于土壤的抗風(fēng)蝕性具有重要的影響。因此,進(jìn)一步探究不同風(fēng)速條件下土壤中植物根系含量與風(fēng)蝕的量化關(guān)系,深入理解植物根系抗風(fēng)蝕的內(nèi)在機理對我國北方干旱和半干旱地區(qū)的土壤風(fēng)蝕防治工作具有重要的理論和現(xiàn)實意義。鑒于此,本文通過風(fēng)洞模擬實驗,設(shè)計了三種植物模擬根系,對中國北方干旱和半干旱地區(qū)的兩種典型土壤(黃土和風(fēng)沙土)在六組風(fēng)速環(huán)境下進(jìn)行了風(fēng)蝕,測量并探討了摩阻風(fēng)速和根系含量兩要素與土壤風(fēng)蝕的關(guān)系,初步構(gòu)建了土壤根系抗風(fēng)蝕模型,以期為土壤風(fēng)蝕防治工作提供科學(xué)的理論根據(jù)。由風(fēng)洞模擬實驗結(jié)果可知：(1)實驗用典型黃土粒度組成以粉砂(37.16%)、粗粉砂(35.31%)和極細(xì)砂(23.03%)為主,細(xì)砂和中砂含量很少；實驗用風(fēng)沙土粒度分布范圍較大,細(xì)砂含量最多為34.65%,粉砂含量為21.18%,極細(xì)砂含量為17.22%,中砂含量為13.426%,粗粉砂含量為13.47%,粗砂含量最少為0.06%；實驗用沙以細(xì)砂為主(72.63%),中砂和極細(xì)砂含量較少分別為：16.2%和11.16%。(2)風(fēng)洞模擬實驗中分別測量了凈風(fēng)床面條件和攜沙風(fēng)床面條件下的風(fēng)速廓線,凈風(fēng)條件下的風(fēng)速廓線采用對數(shù)函數(shù)擬合,風(fēng)沙流中的風(fēng)速廓線采用冪函數(shù)擬合。在半對數(shù)坐標(biāo)軸上,凈風(fēng)條件下的風(fēng)速廓線為傾斜的直線,而風(fēng)沙流中的風(fēng)速廓線為上凸的曲線；風(fēng)洞模擬實驗中觀測到的風(fēng)沙流通量廓線出現(xiàn)類似于礫質(zhì)戈壁風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)的特征,輸沙量在一定高度達(dá)到最大值,并隨著風(fēng)速的增大而增高,呈現(xiàn)出明顯的“象鼻”效應(yīng)。(3)在任何大于臨界風(fēng)蝕風(fēng)速的條件下：風(fēng)蝕速率與摩阻風(fēng)速呈現(xiàn)明顯的三次方冪函數(shù)關(guān)系,風(fēng)速越大風(fēng)蝕樣品被風(fēng)沙流侵蝕的速率越大,這和此前大多數(shù)學(xué)者的測量結(jié)果相似；土壤風(fēng)蝕速率與根系含量存在線性關(guān)系。相同風(fēng)速條件下,土壤中根系含量越多風(fēng)蝕速率越小。然而,風(fēng)蝕速率在一定根系含量時出現(xiàn)較大波動。分析認(rèn)為,植物根系繞流現(xiàn)象對土壤風(fēng)蝕的作用存在正反兩個方面,攜帶大量細(xì)小顆粒的湍流在根系與侵蝕面之間快速運動,很可能會增加土壤風(fēng)蝕量；土壤抗風(fēng)蝕模型可以用風(fēng)蝕速率與摩阻風(fēng)速和根系含量的冪函數(shù)關(guān)系表示。由此可知,風(fēng)蝕量主要取決于風(fēng)速,風(fēng)對顆粒的搬運能力決定了風(fēng)沙流的侵蝕和搬運能力,植物根系在一定條件下能夠有效地降低土壤的風(fēng)蝕量,提高土壤的抗風(fēng)蝕能力。因此,在實施防風(fēng)固沙生物工程和干旱區(qū)耕作性土壤保護等工作中,應(yīng)該提高對植物根系的重視,合理布置植物密度,充分發(fā)揮根系的抗風(fēng)蝕效能。
【圖文】：

實驗樣品的合理制備是本實驗?zāi)芊耥樌瓿傻年P(guān)鍵，，風(fēng)蝕樣品不僅要體現(xiàn)壤風(fēng)蝕的主要特征，又要反應(yīng)出不同類型和含量的植物根系對于止壤風(fēng)蝕作差異。實驗不考慮含水量對于±X譚縭吹撓跋歟笛檠肪巳斯ず娓紗懟ｅ義涎樽爸玫暮俠戇滄壩氳魘允潛Ｕ鮮笛樗忱瓿傻鬧匾跫笛樗婕暗降暮透ㄖ璞贛蟹縞扯ρХ綞礎(chǔ)⒈賢泄�、房O倮咭恰ⅲ祝桑裕櫻遙羌騁�、沙及为模拟房c潮囈綺愣杓頻募馀⒌舶搴痛痔竊�。实验过秤懪d幸瞧靼部吭誦辛己謾ｅ義希筆笛檠返鬧票稿義銜溝檬笛榻峁哂幸歡ㄆ氈樾�，实验样�

本文編號：2682746