中国北方土壤风蚀问题研究的进展与趋势

土壤风蚀是中国北方土地退化的主要原因之一。国内土壤风蚀的研究工作相对比较薄弱，所取得的进展主要包括区域性的土壤风蚀分布地带性规律和不同时间尺度的准周期性规律，描述性的风蚀强度分级与危害评价，单因子风蚀过程的风洞实验，农田风蚀防治等方面。今后的研究趋势主要表现在土壤风蚀的物理本质、影响因素及发展动态的综合研究，土壤理化性质与表面性质对抗蚀性的影响及其与风蚀的反馈关系，土壤风蚀的基本过程及防治原理，土壤风蚀预报方程与数字模拟，土壤风蚀影响评价模型，土壤风蚀与土地利用以及全球变化的关系，各种观测与实验设备的研究等方面。     

土壤风蚀过程研究回顾与展望

土壤风蚀过程包含风蚀动力过程和风蚀因子及风蚀速率在风蚀过程中的动态变化过程。前者实验和理论研究成果丰富,较清晰地刻画了颗粒起动、搬运和沉降过程;后者重点研究风蚀过程中各类风蚀因子的动态变化规律及其互馈机制,以及土壤风蚀速率对风蚀因子动态变化的响应机制,尚缺乏系统的研究成果。土壤风蚀过程研究的难点在于:(1)风蚀因子的动力学参数化;(2)风蚀因子动态变化过程的观测和定量表达;(3)风蚀过程的尺度问题;(4)模型的预报能力。现阶段土壤风蚀研究迫切需要开展以下工作:建立标准风蚀观测场,获取连续、完整的大田风蚀资料;研究风沙流饱和路径,解决尺度问题;构建具有扎实理论基础、基于动力过程和动态变化过程的风蚀模型。     

沙漠流动性的气候评价

流动性是沙漠或沙丘的突出特征之一,是风沙运动的产物,与气候关系密切.然而,目前尚没有被广泛接受的沙漠或沙丘流动性与气候关系的研究成果和评估方法.本文简要评述了在沙漠流动性和气候关系方面的一些代表性研究工作,讨论了目前研究存在的问题,展望未来发展趋势.研究者们曾提出风蚀气候指数、输沙势以及沙丘活动指数,试图表达沙漠流动性与主要气候要素,如风速和降水量之间的关系.风蚀气候指数主要针对土壤风蚀,根据风沙活动强度与风速以及土壤湿度的经验关系,通过风速和降水-蒸发指数表达气候侵蚀性.输沙势针对流动沙丘的形成和发育环境,适用于表达干旱流动沙丘区的潜在风沙活动强度.沙丘活动指数与风蚀气候指数类似,但更适用于流动或固定沙丘区,是判断沙丘流动程度的指数.沙漠的流动性不仅与气候特征有关,而且与当地总体地理环境背景、地表沉积物物理化学性质等有关.沙漠的流动性变化相对于气候变化具有滞后性,因而在气候变化的背景下,沙漠流动性与气候的对应关系变差.如何针对不同区域,表达气候要素对沙漠流动性的影响,以及沙漠流动性对气候变化的响应是需要深入研究的问题.     

科尔沁东部沙地土壤可风蚀性研究

使用筛析法和SA—CP3粒度分析仪对科尔沁东部沙的耕地、沙岗地和裸地7个表土样品进行分析测试。结果表明：①研究区表土粒度组成以细砂和中砂为主（50%-70％），土壤可风蚀性较高；②不同土地利用类型中，耕地土壤可风蚀性程度大于沙岗地和裸地；③同一流域不同位置的土壤可风蚀性程度，西辽河东岸大于西岸；④对大气的粉尘贡献率，耕地远大于沙岗地和裸地。     

有关粉尘释放模型的应力分配模式存在问题的讨论

准确模拟粉尘释放通量对评价粉尘气溶胶的气候效应、沙漠化和沙尘暴防治具有重要意义。敏感性试验、室内和野外风洞实验表明被广泛使用的DPM（Dust Production Model）粉尘释放模型的2个应力分配模式——Marticorena模式和 Alfaro模式存在明显问题：由于目前空气动力学粗糙度模式还不能考虑粗糙元间隙率和粗糙元分布状况空气动力学粗糙度的影响,以空气动力学粗糙度为主要参数的Marticorena模式和 Alfaro模式还不能考虑粗糙元间隙率和粗糙元分布状况对应力分配的影响,而相关实验表明这些因素对应力分配存在显著影响;Marticorena模式和 Alfaro模式预测的应力分配系数和起动摩阻风速存在显著差异,目前实验结果还不能判断二者正确与否;Marticorena模式和 Alfaro模式预测的能够有效控制风蚀的应空气动力学粗糙度与实际观测相矛盾。针对上述问题提出了通过风洞实验改进当前应力分配模式的主要途径。     

土壤呼吸主要影响因素的研究进展

影响土壤呼吸的因子有很多，在不同时间空间的不同生态系统其影响因子各不相同。综述了土壤呼吸主要影响因子的研究进展，主要从土壤温度、土壤湿度、降水、土壤C/N等非生物因子，植被类型、生物量、叶面积指数、植被凋落物等生物因子以及人类活动等方面阐述对土壤呼吸产生的影响。在此基础上对土壤呼吸的Q10值、关键影响因子及各种生态环境因子的综合影响进行了讨论。从众多研究中发现土壤温度、湿度是影响土壤呼吸的主要因子，建立土壤温度及湿度影响下的土壤呼吸模型更有助于对土壤呼吸进行定量的描述。但是在土壤温度及湿度过高或过低的情况下会出现较大的误差，为了尽量减少土壤呼吸的误差，给出了如下建议：①加强土壤呼吸和生态系统自动碳通量的结合研究；②加强对不同生物和非生物生态环境因子的同步测定，特别重视生物因子对非生物因子的调节和影响；③加强典型物候期和不同季节典型天气土壤呼吸的测定；④加强模拟试验研究和模式研究。总之，土壤呼吸是一个比较复杂的过程，虽然有规律可循，但是，很多时候由于因子间交互作用而表现偏离，对其准确估算需要找出关键因子，并综合分析其它因子的影响。     

多元层状边坡土体风蚀速率与微结构参数关系

吐鲁番交河故城台地多元层状土质边坡由于风蚀而形成空腔的现象表明,不同类型的土具有不同的抗风蚀能力,抗风蚀能力的强弱是多因素影响的共同结果,微观结构是其中一个重要内因。风蚀速率是表征土抗风蚀能力强弱的重要物理量,研究运用风洞试验、微结构分析等手段揭示了风蚀速率与颗粒面积比、颗粒圆度、孔隙等效直径、孔隙充填比等微结构特征参数之间的良好对应关系;进而采用相关分析法分析并证实风蚀速率与各特征参数间的良好相关关系,应用回归分析方法建立3个试验风速下风蚀速率与单个参数和多个参数之间的回归方程,验证了微结构特征对土抗风蚀能力有显著影响,进而为土抗风蚀能力的评价提供了微观依据。     

土壤热导率的研究现状及其进展

土壤热导率是重要的土壤热参数之一, 在下垫面土壤热量的传输中起到重要作用; 同时也是区域气候模式、 陆面过程模式中重要的输入参数, 在预估未来气候变化等方面也具有重要作用. 根据国内外的研究现状, 评述了土壤热导率的影响因素和模拟方案. 其中, 土壤质地、 温度、 含水(冰)量和孔隙度等是影响土壤热导率的主要因素, 特别在研究冻土时需重点分析含冰量的变化. 结合影响因素, 比较分析了典型的国内外计算土壤热导率的模型, 得出这些模型多适用于模拟常温下的热导率, 低温条件如青藏高原冻土区模拟结果并不理想. 因此, 多年冻土区土壤热导率的研究多基于观测资料计算或使用陆面模式中的参数化方案估算, 但因多年冻土内部水热传输过程的复杂性, 青藏高原多年冻土区热导率的模型模拟仍需进一步研究.     

干旱区土遗址盐渍带风蚀损耗效应微观机制研究

基于西北干旱地区典型土遗址盐渍带盐分野外观测和定性分析结果,初步总结了土遗址盐渍土带特征并阐释了风蚀损耗效应的概念;通过对掺入不同含量2种盐渍带常见盐分Na2SO4和NaCl,并经历干湿循环的遗址土重塑样的风洞模拟试验和微结构分析试验,揭示了盐渍带中常见盐分发生的盐渍过程会对遗址土抗风蚀能力产生显著的影响;并通过统计学分析方法证实了试样的风蚀速率与有关孔隙的部分微结构特征参数之间存在着良好的对应关系;最后结合定性分析和试验研究结果,从微观角度对土遗址盐渍带土的风蚀损耗机制进行了初步的讨论。     

黄土高原水蚀风蚀交错区土壤剖面水分动态的数值模拟研究

利用SWAP(Soil-Water-Atmosphere-Plant)模型对黄土高原水蚀风蚀交错区坡地土壤-植被-大气系统中的水循环进行数值模拟。结果显示,SWAP模型很好的模拟了不同土地利用方式条件下的土壤水循环过程。根据模拟结果,水蚀风蚀交错区的丰水年份,农地和种植第一年的紫花苜蓿地季末土壤水分稍有盈余,谷子和紫花苜蓿的日蒸散量分别为1.2~2.6mm和1.2~2.5mm。     

土壤释放大气活性含氮物种的研究进展北大核心CSCD

土壤是大气活性含氮化合物(N2O、NOx、HONO和NH3)的重要来源。这些含氮物种释放到大气中与一次污染物发生反应,对大气氧化性和污染物的生消起到重要作用。土壤释放这些大气活性含氮物种涉及生物、化学、物理等多个过程,这些过程的反应物和反应产物之间又存在复杂的相互作用。土壤的理化性质如土壤酸碱度、湿度、含水量等对这些含氮物种的释放量有重要影响。目前在量化上述活性含氮物种以及模拟评估土壤释放过程对空气质量的影响方面存在不足。本文概括了目前国际上有关土壤释放上述活性含氮物种的机制和影响因素的研究现状,指出未来的研究需要进一步完善土壤释放活性含氮物种的关键微观机理,揭示土壤释放过程对大气污染的影响机制,以期为提高空气质量提供科学指导。     

甘南玛曲沼泽湿地土壤微生物量、理化因子与土壤酶活的关系

对甘南玛曲沼泽湿地6个样地的微生物量与土壤酶活性及其土壤理化性质之间的关系进行了研究.结果表明:纤维素酶活性在冬季达到高峰,其余5种土壤酶活性分别在春季和秋季达到高峰;硝化细菌数量与过氧化氢酶、纤维素酶、脲酶、碱性磷酸酶有较显著的负相关关系;微生物量与酶活性之间存在极显著相关关系,其中微生物量因子中的放线菌、氨化细菌、硝化细菌和土壤酶活性因子中的酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、中性磷酸酶是引起相关性的主要因素;酸性磷酸酶活性与土壤含水率、pH值、硝态氮含量、氨态氮含量都有密切的关系,过氧化氢酶活性可以通过有机质的含量来反映,脲酶活性可以通过土壤的含水率来反映,碱性磷酸酶活性可以通过电导率来反映.     

雅丹地貌研究评述与展望

雅丹地貌是风蚀地貌研究的重要对象,目前研究较为薄弱.雅丹地貌自瑞典探险家斯文赫定命名并开始研究以来,已有百余年的历史.随着科学技术的不断进步和研究方法的更新,已取得了重要进展,但仍存在许多问题.首先对雅丹地貌的科学定义、空间分布、形态特征、形成发育条件、形成发育过程、形成年代、与环境的关系和分类等8方面的进展和问题进行...     

GIS与遥感支持下基于层次分析法的土壤水资源分布研究——以石家庄市为例

开发了一个在GIS与遥感支持下基于层次分析法获得区域土壤水资源分布的新方法。本方法首先根据待研究区的特征选取土壤水影响因子,用层次分析法确定因子权重,建立土壤水资源评价模型,以2000年石家庄市为例,选取6个土壤水影响因子,分别是降水、蒸发、海拔、坡度、土壤孔隙度、土地利用方式,最后基于GIS的空间分析功能实现了石家庄市土壤水资源分级。该方法可为快速获取区域土壤水资源分布提供新的途径。     

青藏高原植被动态与环境因子相互关系的研究现状与展望

青藏高原是中国乃至全球对气候变化最敏感的地区之一,是全球平均海拔最高的地理单元,对周边地区起到重要的生态安全屏障作用。近年来,当地植被受到气候变化和人类活动的双重压力。本文基于文献检索分析青藏高原的植被生理、生态特征对气候变化和人为干扰的响应,并利用荟萃分析定量综述植被覆盖度变化对土壤理化性质的影响。在此基础上分析青藏高原植被与环境因子相互关系的研究尺度与方法。结果表明:(1)气温、降水、辐射等自然因素和放牧、农耕、筑路等人为活动均对青藏高原植被的碳交换、水分利用效率、元素含量与分布格局、物候、多样性等指标产生显著影响,植被的变化也同时影响着土壤的水热交换、水文过程和理化性质等;(2)在植被退化过程中,由高覆盖度向中覆盖度转变时对土壤理化性质产生的不利影响强于由中覆盖度转为低覆盖度时,高覆盖度地区的植被保护需要引起更多关注;(3)现有研究更多关注单一要素、单一尺度,未来应关注多要素间的相互耦合,通过合作与共享获取数据,开展多尺度对比和尺度效应研究,系统梳理和分析植被与环境因子的相互关系可为制定科学合理的生态修复策略提供科学依据。     

甘肃迭部扎尕那地区山地土壤过程的垂直分带性研究

为了研究迭部扎尕那地区山地土壤过程的垂直分带性, 对不同海拔分布的土壤类型进行垂直分带取样, 并针对不同植被类型和特殊地理因素进行横向取样, 分析土壤的化学成分及其结构. 应用GIS软件数字化研究区地形图, 提取海拔、 坡度、 坡向等地形因子, 结合土地利用资料得到土地利用类型图. 通过采样点数据与数字化地形因子图与土地利用类型图的叠加, 结合属性数据的统计分析, 讨论影响土壤过程垂直分带性各要素的垂直性规律和分布. 结果表明: 有机碳含量和全氮含量呈极好的线性正相关, 并随海拔的升高而增加. 此外, 在同一海拔范围内, 土壤有机碳含量随着土地利用类型和坡向的变化呈规律性变化. 其中, 不同土地利用类型下的土壤有机碳含量依次为有林地>高寒草甸>高覆盖度草地>农村居民点>平原耕地>山地耕地; 不同坡向上, 土壤有机碳含量依次为阴坡>半阴坡>半阳坡>阳坡.     

径流驱动土壤分离过程的影响因素及机制研究进展

土壤侵蚀包括土壤分离、泥沙输移和泥沙沉积3个子过程,研究这些过程发生、发展的水力、地形、土壤及地表特性等临界条件及各过程间相互影响、相互制约的机制,是建立土壤侵蚀过程模型继而准确预报土壤侵蚀的基础。为加强对径流驱动土壤分离过程的认识,推动土壤侵蚀过程与机理的研究,从径流水动力学特性、土壤特性、近地表特性、土壤分离过程的时空变异特性等方面对径流驱动的土壤分离过程影响因素及机制进行了总结和梳理,在此基础上,从土壤分离过程研究的时空尺度、土壤分离过程的动力学机制、细沟发育及其形态特征、网络结构对土壤分离过程的影响机制、土壤分离与泥沙输移的耦合机制、土壤分离测定方法与标准、土壤侵蚀阻力参数获取与预报等方面,展望了该领域有待深化的问题及今后的发展方向。     

高陡层状土质边坡风蚀失稳过程及机理研究

吐鲁番交河故城台地高陡层状土质边坡的失稳过程受风蚀控制和影响非常典型;在土层组合特征和抗风蚀能力差异以及当地终年多大风的气候特征的共同作用下,坡体土层形成风蚀空腔并在空腔的控制下发生变形破坏.以工程地质定性分析、风洞实验、物理模拟为主要手段,结合数值模拟,分析了该边坡在自然风蚀改造过程中表现出具有特殊性、多样性和阶段性...     

黑河流域山前绿洲灌溉农田蒸散发模拟研究

基于Penman-Monteith蒸散公式, 应用土壤-植被-大气系统水分和能量传输理论对Shuttleworth-Wallace蒸散模型的参数进行改进, 得出解析计算农田作物蒸腾和土壤蒸发的双源模型. 对黑河流域山前绿洲农田春小麦生长期土壤蒸发、作物蒸腾以及总蒸散过程进行了模拟研究. 对模型的计算结果以田间观测和水量平衡方法进行验证, 误差目标NSE=0.98, 说明该模型用于农田蒸发和蒸腾的计算是合理的. 对影响蒸发和蒸腾的主导因子净辐射、叶面积指数、土壤含水量进行了相关性分析, 得出三者的变化对土壤蒸发、作物蒸腾的影响. 通过不同时期日蒸散发量变化特征的分析, 表明土壤、冠层两个界面对能量和水汽传输的交互影响效应显著.     

成都经济区浅层土壤地球化学特征的土壤分类学意义

土壤的科学分类是土壤资源开发和利用的基础,土壤的系统分类以定量化、标准化和国际化为特点,但其大众化水平有待进一步提高,尚需加强与土壤发生分类的参比研究,并深化其在农业生产应用、土壤环境评价等方面的实践意义。自上世纪末至今,在我国东部开展了大面积、高密度的以土壤为主要介质的多目标(如农业和环境等)地球化学调查,获得了海量的地球化学数据,这无疑也为土壤分类指标化提供了全新资料。利用四川省成都经济区多目标地球化学调查获得的3061个浅层土壤样品(0～20cm)的52个元素全量和pH值分析数据,按照已知的土壤发生分类类数(8种土类)进行了样品聚类分析。结果表明:(1)浅层土壤的地球化学数据能较好地用来区分两类土壤,即紫色土一类的幼年土壤(在很大程度上继承了母岩、母质的地球化学特征)和受强烈人为活动水耕、旱耕熟化的土壤(外来物质的不断加入显著地改变了浅层土壤原有的地球化学性质);(2)各类土壤因母岩母质和利用方式不同,各具明显的标志性元素组合特征,如紫色土(高Ca和pH值)、黄壤(低碱和碱土金属元素和pH值)、水稻土(高有机元素、肥料元素和重金属元素)和潮土(高造岩副矿物元素)等,因此,这些元素组合是土壤分类两个要素(母质和人为作用)的重要参照系;(3)浅层土壤的地球化学特征不可能完整地体现成土条件、成土过程和土壤属性这三个发生分类依据,因此,聚类分析结果与发生类型之间存在一定的差异。