大柴旦盐湖采卤区地层剖面盐渍土基本类型及其抗剪强度试验研究

选取柴达木盆地大柴旦盐湖采卤区作为试验区,对区内地层剖面盐渍土的基本类型进行划分,即通过测定Na+、Mg2+、Cl-等易溶盐离子的方法,得出区内采卤区地层剖面盐渍土的主要类型是以亚氯盐渍土为主。在此基础上,对盐渍土进行扰动试样的室内直剪试验研究,以获取抗剪强度指标粘聚力c值与内摩擦角φ值。试验结果表明,该区盐渍土的含盐量由地表开始向下呈逐渐降低趋势,即由地表的6.89%降到地下4.5 m处的1.11%。粘聚力c值主要受试样含水量大小的影响,表现出随着含水量的增加,粘聚力c值呈降低现象,即当含水量由19.8%上升至23.3%时,粘聚力c值由35.4 k Pa下降至24.9 k Pa,下降率约为29.7%;而当含水量由23.3%下降至17.4%时,粘聚力c值则由24.9 k Pa上升至34.1 k Pa,上升率约为36.9%。内摩擦角φ值则受试样粒径影响相对较为明显,随着试样中粘粒含量的增多,粗粒含量相对减少,内摩擦角呈逐渐增大的趋势,即由24.1°上升至33.3°,增加率约为37.3%。随着试样中含盐量的增加,粘聚力c值和内摩擦角φ值均呈线性增加趋势。该研究成果将有助于进一步探讨含水量、颗粒大小以及含盐量对盐渍土试样抗剪强度变化的影响,且对区内盐田及其相应的基础设施建设有一定的理论指导意义。     

青海湖北沙柳河镇薄土层含水量与水分平衡

通过对青海湖北刚察县沙流河附近厚度15 cm、20 cm、30 cm、40 cm薄土层的土壤含水量的测定,研究了此区土壤水分含量和水循环等问题.研究结果表明,沙柳河附近40 cm以上土层以粗粉砂为主.薄土层含水量从表层向下呈现出低-高-低的变化趋势,这是表层水分易于蒸发、中部蒸发较少和下部水分易于入渗流失的结果.虽然该区土壤在0.40m以上含水量较高,没有土壤干层发育,但如按1 m厚度土壤和1.5m厚度土壤计算,该区薄土层水分不足,并由中度干层和严重于层发育,±壤水分为负平衡.与厚土层相比,该区薄土层分布区土壤水分存在形式多为薄膜水,含水量较低,蓄水量少,土壤水库调节能力差,易于发生荒漠化,这样的地区应该是青海湖流域生态环境保护的重点地区.     

Theoretical expressions for soil particle detachment rate due to saltation bombardment in wind erosion

Saltation bombardment is a dominate dust emission mechanism in wind erosion. For loose surfaces, splash entrainment has been well understood theoretically. However, the mass loss predictions of cohesive soils are generally empirical in most wind erosion models. In this study, the soil particle detachment of a bare, smooth, dry, and uncrusted soil surface caused by saltation bombardment is modeled by means of classical mechanics. It is shown that detachment rate can be analytically expressed in terms of the kinetic energy or mass flux of saltating grains and several common mechanical parameters of soils, including Poisson's ratio, Young's modulus, cohesion and friction angle. The novel expressions can describe dust emission rate from cohesive surfaces and are helpful to quantify the anti-erodibility of soil. It is proposed that the mechanical properties of soils should be appropriately included in physically-based wind erosion models.     

Experimental study of the dynamic behavior of high-grade highway-subgrade soil in a seasonally frozen area

Regarding the freezing damage of high-grade highway subgrade in seasonally frozen area,the thesis explores the effect on the dynamic behavior of subgrade soil under freeze–thaw cycles and draws the change law of parameters(including dynamic strength,dynamic cohesion,and internal friction angle;and dynamic elastic modulus)of high-grade highway-subgrade soil with the number of freeze–thaw cycles.It aims to provide the reference for operation and maintenance of a high-grade highway.Conclusions:(1)Dynamic strength tends to decline evidently after freeze–thaw cycles,with 60%~70%decline after three cycles,and remains stable after five to seven cycles.(2)With the number of freeze–thaw cycles increasing,the internal friction angle fluctuates within a certain range without an obvious change law,only presenting the tendency of dropping off.The dynamic cohesion declines obviously,about 20%~40%after seven freeze–thaw cycles,and then tends to be stable.(3)With the number of freeze-thaw cycles increasing,the dynamic elastic modulus and maximum dynamic elastic modulus are inclined to decrease distinctly.After five freeze–thaw cycles,the former declines 30%~40%and then remains stable.Meanwhile,the latter falls 20%~40%.     

沙土内摩擦角与粒径、含水率及天然坡角的关系

沙的摩擦性质是影响沙丘形态的重要因素之一,研究沙土内摩擦角对于探讨床面沙波形态、沙丘流动性、沙丘稳定性、沙丘防护等都具有实际意义。本文实验研究了内摩擦角与粒径、含水率及天然坡角的定量关系。结果表明:当粒径从<0.125 mm增大到0.315～0.4 mm时,内摩擦角从32.25°减小到28.06°; 而粒径从0.315～0.4 mm增大到0.63～0.8 mm时,内摩擦角却从28.06°增大到31.47°。主要原因是,粒径小时颗粒的比表面积大,颗粒间接触面积大使得内摩擦角大。粒径大时,颗粒表面棱角突出,颗粒间嵌入咬合作用明显使得内摩擦角大。当含水率从0%增加到15%时,内摩擦角从29.07°增大到31.84°; 而含水率从15%增加到20%时,内摩擦角却从31.84°减小到30.75°。主要原因是一定含水率下沙土表现出黏聚性,而高含水率下水的润滑作用使得颗粒间摩擦力减小。内摩擦角与天然坡角都反映沙土摩擦特性,两者相等。     

黄河三角洲土壤氯离子空间变异特征及其控制因素

为了解黄河三角洲地区土壤盐渍化发生与发展的主要控制因素,通过采集土壤样品及潜水样,运用地统计学等方法,分析样品中优势离子Cl^-含量的空间分布特征及成因。结果表明:① 土壤Cl^-含量与潜水Cl^-质量浓度的空间分布表现出高度的相似性和相关性。② 潜水借助包气带自身的水势梯度或植物蒸腾作用向土壤输送水分,进而控制着土壤Cl^-的空间分布与变异。③ 地形地貌通过对水、气、热的再分配控制着包气带土层中Cl^-的迁移方向和富集区域。水文地质条件是对区域"饱和带-包气带"盐分迁移富集起决定作用的内部因素,而地形地貌条件是起控制作用的外部因素。     

耕作方式对苜蓿(Medicago sativa)地土壤团粒的影响

以甘肃干旱区连作5年和轮作1年的苜蓿(Medicago sativa)地土壤为研究对象,对不同耕作方式下土壤团粒结构、容重、含水量指标进行研究。结果表明:在轮作和连作模式下,随着土壤深度的增加,0.25mm土壤团粒质量在干筛和湿筛处理下均降低,0.25mm团粒累积质量越大,分形维数越小。在浸水条件下,粒径为0.5~0.25mm的土壤团聚体含量最高,其它粒径团聚体含量依粒径的增大而降低。轮作土壤含水量呈现先增加后降低、最后再增加的变化过程;0~60cm土层水分含量最高(13.881%),60~80cm土层含水量下降到较低值(10.343%),80~100cm土层水分迅速恢复(13.811%)。连作和轮作土壤容重随土壤深度均呈现依次增大变化,连作最大值为1.425%比最小值高出17.6%,轮作最大值1.432%比最小值高出18.7%。     

污染水稻田中土壤含砷量的空间变异特征

利用地统计学方法研究在长期淹水和频繁干湿交替影响下污染水稻田中砷的小尺度空间分布特征。采用变异函数定量描述含砷量分布特征,用克立格插值法对表层土壤未测点的含砷量进行最优估计,并绘制含砷量等值线分布图。结果表明,来自表面污染源的砷进入农田土壤后主要积累在耕层0～20cm中,对40～80cm土壤影响不大。耕层土壤含砷量半方差值呈有规律持续增加趋势,可用直线方程很好地拟合。表层土壤含砷量存在很好的空间结构性,高砷区出现在进水口附近,并以其为中心呈斑块状向周围扩散,这表明该土壤污染是由含砷地表污水灌溉和径流所导致的二次污染     

塔里木河下游土壤风蚀期0～15cm层土壤含水率分布规律

土壤表层含水率是影响土壤风蚀的一个重要参数。在塔里木河下游土壤风蚀期间对0~15 cm层土壤水分进行调查,发现0~15 cm层土壤含水率极低,平均含水率仅0.84%,含水率>2%的区域主要分布在绿洲边缘和河道边缘。进一步探讨植被盖度、风沙活动强度和土壤结皮对0~15 cm层土壤含水率分布的影响,结果表明:①0~15 cm层土壤含水率与植被盖度的相关性不显著;②0~15 cm层土壤含水率与风沙活动强度呈显著指数负相关;③土壤结皮能够有效保护表层土壤水分,抑制土壤风蚀。     

松嫩平原苏打盐渍土土壤水分特征研究

以苏打盐化草甸土和苏打碱土2 种土壤类型为研究对象,研究苏打盐渍土土壤水分特征,并对土壤水分特征曲线进行模拟。结果表明,0~40 cm土壤层,盐化草甸土总孔隙度大于50%,毛管孔隙中以0.1~1.2 mm当量孔径的粗孔隙为主,苏打碱土总孔隙度低,主要以小于0.1 mm当量孔径的细孔隙为主;0~40 cm土壤层在相同水势作用下,盐化草甸土土壤含水率明显高于苏打碱土,说明苏打碱土土壤持水能力较低。通过模型模拟,获得不同土壤层的水分特征曲线参数,模拟值与实测值相关系数均在0.9 以上,模型具有可靠性。     

古尔班通古特沙漠风沙土土壤蒸发特征

土壤表面蒸发是降水的无效损失,其大小直接决定着降水转化为有效土壤水的效率,从而间接决定了植物可利用水分的多寡。在降水稀少的沙漠区,定量认识土壤蒸发的大小和其所占降水的比例显得尤为重要。在2004年全生长期(5~9月)应用自制的微型蒸渗仪(Micro-Lysime-ter)测定了风沙土(有结皮覆盖的丘间低地和裸露沙丘顶部)和对照的荒漠盐碱土的土壤蒸发。结果表明:在相似的气象条件下,风沙土区的丘间低地和荒漠盐碱土的日平均蒸发量分别约是裸露沙丘(风沙土区)的2倍和3倍。整个生长期裸露沙丘的累积蒸发量为18.7mm,丘间低地为38.8mm,荒漠盐碱土为52.1mm。根据整个观测期的累积蒸发量和累积降雨量计算得出的蒸发降雨比分别为:裸露沙丘0.20,丘间低地0.42,荒漠盐碱土0.62,表明裸露沙丘由降水转化为土壤水而储存的比率最高。同时,从数据分析中可以看出:在风沙土区0~5cm土层的含水量对土壤蒸发起决定作用,而盐碱土区的土壤蒸发则受到更深层次土壤水分的影响。裸露沙丘低的土壤蒸发、高的降水转化效率,为植被恢复奠定了良好的基础。因此,裸露沙丘的低蒸发量可以视为植被状况对生态水文过程的一种良性反馈。     

古尔班通古特沙漠表层土壤凝结水水汽来源特征分析

水分条件是决定干旱沙漠区生态环境的关键因素,凝结水是干旱区植物和低等生物的重要水分来源。利用自制蒸渗计在春、夏、秋3个季节对古尔班通古特沙漠苔藓、地衣、藻类及流沙4种地表类型表层原状土壤凝结水形成进行了观测研究。结果表明,在2 cm、5 cm、10 cm、20 cm 4种高度原状土中,用纱网封底土壤表层2 cm和5 cm土壤的凝结水测定结果能够真实的代表古尔班通古特沙漠不同类型地表土壤凝结水形成特征;凝结水主要集中产生在土壤表层2 cm范围内;凝结水的水汽来源于空气和土壤且以空气来源为主,春季由于表层土壤含水率较高,来自于土壤的水汽所占的比重较高,地衣0~2 cm表层凝结水来源于土壤水汽补充的比例春季为35.5%,夏季和秋季分别降到15.5%和11.3%;秋季55 d的观测结果表明,凝结水形成总量随流沙、藻类、地衣和苔藓依次增加,分别为3.46 mm、4.07 mm、4.89 mm和5.15 mm,说明在干旱的沙漠地带,凝结水是除降水以外补充表层土壤水分最重要的水分来源。     

皖江自然湿地土壤碳密度及其开垦为农田后的变化

于2005年分别采集了安徽沿江4个淡水湖泊的自然湿地及其周边围垦农田的代表性土壤剖面样品,测定了总有机碳含量,讨论了天然淡水湿地有机碳密度与深度分布特征及其开垦为农田后的变化。结果显示,湿地表层（0～30cm）和全剖面（0～100cm）中的碳密度分别为42．5～57．4t／hm^2和81．5～91．6t／hm^2;而农田则分别为22．4～48．4t／hm^2和41．4～76．5t／hm^2。湿地开垦为农田后,土壤表层和全剖面的土壤有机碳含量明显降低,且有机碳含量的变异性增大。表明湿地开垦为农田后,其碳库失去稳定性。但是,开垦的旱地土壤的有机碳含量和碳密度显著低于开垦的稻田,故湿地开垦为旱地更不利于湿地碳库保护。因而,将湿地垦殖为水田是相对较有利于湿地碳库保护的人为土地利用方式。湿地开垦的碳库损失可能是土壤的大气CO2源效应的主要途径。     

新疆奇台绿洲农田灌溉前后土壤水盐时空变异性研究

对比研究了新疆奇台县绿洲农田灌溉前后土壤水盐的时空变异特征。结果表明,灌溉前,剖面各层土壤含水量较低（18.43%～20.30%之间）,且呈中等（偏弱）变异性。大水漫灌后1周,除40～60 cm和100～120 cm土层外,其他层土壤含水量均变为弱变异性;剖面平均土壤含水量升高6.90%,脱盐率达11.37%,其中,表层（0～20 cm）土壤水分增加率（50.93%）及脱盐率（27.14%）最大,底层（100～120 cm）土壤水分增加率（26.59%）及脱盐率（-4.76%）最小。灌后3周,剖面平均含水量减少3.64%,其中,表层（0～20 cm）失水率（28.84%）最大;剖面平均脱盐率降为9.63%,0～60 cm土层平均脱盐率（7.58%）减小,而60～120 cm土层脱盐率（11.01%）增大。除20～40 cm土层外,其他层含水量变异性均与灌前一致,说明含水量已接近灌前水平。至灌后第3周,各层含盐量、剖面平均盐分（中等变异性）及平均水分（弱变异性）含量的变异性未变,但其变异系数均在减小;剖面平均含水量的空间自相关性由中等转为强烈,变程一直增大,而平均含盐量均具有强烈的空间自相关性,变程先增大后减小。     

白龙江中游干旱河谷水土流失与地理环境

基于实地调查研究,结合现有资料和研究成果,总结分析白龙江中游地理环境结构特点,调查研究该区水土流失性质、带状分异特征以及小流域形态结构,剖析地理环境与水土流失作用关系,提出以小流域为单元,以其空间结构有序和区段功能有序特征,配置水土保持防治措施体系,为建立综合治理模式提供有效参考。     

青藏高原东北部观赏地被植物马蔺根系固土护坡效应研究

为了进一步丰富青藏高原东北部地区植被护坡工程植物选择,推动区内植被护坡工程实用性和观赏性兼顾发展。该项研究以青藏高原东北部观赏地被植物马蔺为研究对象,以青海省大通县朔北藏族乡至东峡镇之间区域为研究区,在野外植物分布特征和生长特征调查的基础上,结合单根拉伸试验和重塑根-土复合体三轴压缩试验,定量评价了野生马蔺植株和根系生长特征、单根抗拉特性以及根系对土体抗剪强度的增强效应。试验结果表明：马蔺主要分布在研究区内洪积扇、坡积裙和河漫滩等地貌单元,立地条件包括上述地貌单元内的林下坡地、田间、道旁、湿地、荒地等;通过选取两处试验区开展调查可知,马蔺平均株高、冠幅和植株密度分别为75.22±11.40 cm、106.09±25.62 cm和1.51±0.55 株/m2;马蔺标准株根系分布深度可达50 cm,主要分布在0~30 cm深度范围内,根幅约40~50 cm;马蔺根径为0.20～0.70 mm,单根抗拉力、抗拉强度和延伸率平均值分别为7.94±2.91 N,46.30± 11.06 MPa和54.17%±17.08%,随着根径的增大,单根抗拉力和单根抗拉强度分别呈幂函数增大和幂函数降低关系,单根极限延伸率随着根径的增大呈逐渐增大变化趋势,但二者之间未表现出相对显著性的关系;马蔺根系对土体黏聚力和内摩擦角均有增强作用,可分别显著增强0~30 cm和0~10 cm深度范围内土体黏聚力和内摩擦角,且对土体黏聚力的增强作用较为显著。该项研究成果对于选用观赏地被植物马蔺进行研究区坡面水土流失、浅层滑坡等地质灾害现象的生态防护工作,具有理论研究价值和实际指导意义。     

元谋干热河谷强侵蚀区土桥发育特征与演化过程

元谋干热河谷区的土桥地貌是当地常见的一种潜蚀地貌,是区域地貌的重要组成部分。元谋土桥是造成当地水土流失的重要原因之一,研究其形态特征及演化过程对于认识区域地貌演化及生态地质环境的治理具有重要的现实意义。2009―2013年,通过多次对土桥形态特征、分布区域的地形地貌的现场测定,对土层进行了分析。结果表明：1）元谋土桥大部分分布于冲沟中上游的沟底,少部分分布于冲沟边缘的峭壁下,有连续出现,也有单独出现;2）土桥发育的土层具有层间差异性,即桥洞所在土层较其顶部土层抗崩解性弱,易受侵蚀;3）地层构造节理及冲沟坡度的变化等因素对土桥的形成具有一定的影响作用;4）元谋土桥的形态、结构与一般天生桥或人工桥梁具有相同的桥体结构,形态规模一般都不大;5）演化过程遵循一般事物的发展规律,分为萌芽期、年轻期、成熟期、消亡期４个阶段;6）元谋土桥与陷穴、冲沟等地貌具有一定的耦合关系。     

新疆艾比湖湿地自然保护区不同土壤类型无机碳分布特征

土壤无机碳（SIC）是干旱区土壤碳库的重要组成部分,分析其特征和储量是开展干旱区荒漠生态系统碳循环研究的必要基础。基于新疆艾比湖湿地自然保护区土壤剖面的实测数据,分析了不同土壤类型SIC分布特征及其差异性,估算了研究区SIC储量,并探讨SIC含量与分布、储量特点以及与土壤有机碳（SOC）和理化因子间关系。结果表明：各类型平均SIC含量为53.06～79.90 g·kg–1;类型间SIC含量有显著差异（p<0.05）,50 cm以上各层SIC含量顺序为灰棕漠土>盐碱土>水成土>荒漠风沙土,50 cm以下则盐碱土和水成土逐渐占优势。SIC含量的垂直分布总体表现为低-高-低的特征（10 cm单位土壤深度）,除灰棕漠土外,SIC含量在剖面上的变化较均匀。研究区无机碳密度平均为9.37 kg·m-2,SIC库储量为234.50 Tg。SIC含量与SOC及含水量呈显著的正相关,并随土壤深度增加有增加趋势;与土壤容重和表层pH值负相关,相关性较弱。     

论山西褐土区农田土壤干燥化问题

以山西褐土区离石、忻州、太原、寿阳、临猗等地玉米、小麦农田为主要研究对象,选取5个代表性样点12个剖面采集0~600cm深度土壤样品,研究分析不同季节土壤垂直剖面水分状况。结果表明,该区玉米、小麦等农田中普遍存在土壤干层,轻度和中度干层都有显现;季节性干层的存在是该地区农作物易于发生干旱灾害的主要原因;晋中玉米地轻度干层发育到了600cm以下;晋南由于长期气候干旱,导致干燥化程度加重,轻度土壤干燥化也已发育到了600cm;晋西玉米地400cm接近轻度干化,晋北玉米地轻度干层也已达到600cm深度。农田季节性干层、深层土壤干层的出现严重影响了农田土壤的水循环;降水量少是本区农田干层产生的主要原因,但农田生产力提高、植被密度和蒸发对临时性干层形成的影响也不可忽视;选择低耗水、深根系的旱地作物,同时合理密植、有条件的地方实施灌溉等都是减缓农田干层的有效途径。     

黄土高原北部河北杨林的土壤水分特征

以河北杨林为研究对象，在对其土壤水分进行7a定位观测的基础上，对其特点进行全面分析。结果表明：河北杨林土壤水分动态的周年变化规律主要受降水及其分配特点和生长期初土壤水分含量的影响。0cm-300cm深度内，生长期土层内土壤水分的年平均值多数年在64g/kg左右；特旱年仅50g/kg；特涝年也只有76g/kg；土壤水分条件较差；多数年份土壤水分的基本平衡；特旱、特涝年份土壤水分大量亏缺、积累，其值均达150mm以上。0cm-300cm深度内土壤水分剖面的垂直分布自上而下分为活跃层、过渡层和稳定层，但各层的厚度变化受年降水量的影响较大；土壤含水量的平均值随深度增加而减少，从72g/kg-57g/kg。除特涝年份的生长季中后期外，生长期内的北杨有较大的贮水库容，有利于土壤水的年际调节。