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1、Y9 3 7 3 3 2势赛弩U D e甘肃农业大学密魏 单往氆鹨燮。学位论文媒护性耕牛繁对誊爱黻冬枣燮袭嚣生壤风蚀嚣璃鳇霹 觉 翮净o nt h e 薹姓甜H e n c eo fC 。j f I s e r V a 量差0 n 熬n a g eo nw i H 重e l u h e a tF i e l d S o 娃W 妇dE r o s i o ni HS p r n g - w 瓤龉le p 妥n g 轰l 鼍疆季爱悉措导教* 趣蠼，黄蕊塞墼夔l 鳖煎壅垫盔遵董堡銎! ! 塑攀释专监褒赣篷塑熬燕篷蔓莲壅堂，珊巍方翔竖鼗塞照塑警请攀攘缀攒。囊查艳文提交露蔟避受i 曼鼙。 论文罄辩霸瓣，
2、至鱼塑釜璧墨遗点学位授予日期呈墅鲶堡璺曼。l 曼堡。攀辫辫爨套生瘊奎墼楚酸巍曩译簿A 堑蕊受襄囊。鳖盎醚邀燕一蕊6 攀冀甘肃农韭大学2 0 0 6 届硕士学位论文摘要土壤风蚀是指松散的土壤物质被风吹起、搬运和堆积的过程以及地表物质受到风吹起的颗粒的磨蚀过程，其实质是在风力的作用下，表层土壤中的细颗粒和营养物质的吹蚀、搬运与沉积的过程。我国受土壤风蚀及土地沙漠化影响的面积占国土总面积的l 2 以上，主要分布于北方干旱、半干旱地区。甘肃河西走廊是我国荒漠化最严重的地带之一，这些地区大面积种植春小麦，耕地长期采用铧式犁翻耕等传统耕作技术，土壤表土细碎，冬春裸露休闲，在西北季风的强劲作用下，极易扬尘，
3、成为沙尘暴的重要源头。本文通过阳间试验和室内风洞模拟试验研究了春小麦改种冬小麦并采用少免耪、秸秆覆盖和秸秆翻压等保护性耕作措施条件对土壤风蚀因子的影响及其之间的相互关系。得出以下主要结论：1 气候因素对农田土壤风蚀的影响位于河西走廊东端的武威市凉州区，风蚀气候因子指数呈单峰曲线变化，秋冬两季最弱，春季( 3 、4 、5 月) 最强。全年的最大风速出现在3 、4 、5 月份，风速均超过1 0 0 “s 。春季降水稀少，空气相对湿度较低，为该地区农阳土壤风蚀发生创造了潜在条件。2 不同耕作措施对风洞模拟试验结果的影响春小麦改种冬小麦并采用免耕秸秆覆盖、免耕、秸秆翻压等保护性耕作措施较春小麦传统耕作
4、显著降低了风蚀量。在其他条件不变的情况下，不论哪种耕作措施，风蚀量与风速之间均表现为诈相关关系，风速越大风蚀越强烈。各处理风蚀量的大小关系依次为：免耕秸秆覆盖( N T s ) 0 8 4 m m 的土粒有很好抗侵蚀性，称为不可蚀颗粒：并认为 2 m m 、2 1 m m 、1 O 2 5 m m 、0 8 4 m m 的不易蚀土粒，称为非可蚀性颗粒：另一类是粒径O8 4 m m 的可蚀性颗粒，其中，粒径O 1 0 5 O 1 5 0 m m 的土粒为最易蚀性颗粒“。土壤质地是形成土壤结构单元的物质基础，大小不同的颗粒按照不同的比例结合在一起，在胶结物质( 粘粒和腐殖质) 和胶结力的作用下，形
5、成抵抗风力侵蚀的土壤结构体l ”1 。c h e p i l 发现，一般地，土壤中粉粒和粘粒含量越高，产生的土块越大，土壤的可蚀性愈低7 7 I 。相反，沙粒比例高则产生很少的土块，因而形成容易侵蚀的土壤。由粘粒形成的土块对磨蚀具有较大的抵抗力并且由2 0 3 0 的粘粒、4 0 5 0 的粉粒和2 0 4 0 的沙粒组成的混合结构，显示出高的稳定性( 抗蚀性) 【7 | 。许多研究认为， O ，8 4 m m 的士粒有很好抗侵蚀性，称为不可蚀颗粒；并认为 N T T I s T s w T ；起动风速与地表粗糙度存在显著负相关关系，起动风速随粗糙度的增加呈非线性递减趋势。不同耕作措施通过影响
6、地表特征影响了起动风速的大小。4 2 不同耕作措施对地表覆盖度的影晌1 0 月( 冬小麦出苗) 到翌年3 月( 冬小麦返青) ，N T s 、N T 、T 、T I s 覆盖度均保持在0 - 2 以上，而对照( S w T ) 的覆盖度基本为零，各处理覆盖度维持在一年中最低水平。从3 月份冬小麦返青、对照春小麦播种丌始，各处理覆盖度逐渐增加，4 6 月份为小麦迅速期，覆盖度为全年最大，7 月份小麦收后以后，各处理覆盖度重新减低到一年中的最低水平。无论是一年中的任何时期，N T s 处理，由于地表覆盖有秸秆，其覆盖度始终保持在0 6 以上。而N T 处理，由于采用免耕有残茬( 高度约5 c m
7、) 其覆盖度在冬小麦越冬期高于T 、T I s 和对照( s w T ) 。对照( S w T ) 处理，从春小麦收获到翌年3 月播种地表处于裸露状态，覆盖度基本为零，而该地区冬春季节盛行西北风，特别是3 5 月，月平均风速高于年平均风速，这是造成该地区春小麦农田长期严重风蚀的主要原因。43 土壤因素对农田土壤风蚀的影响4 3 1 袁土层( O 一5 c m ) 不可蚀性颗粒含量该地区春小麦改种冬小麦并采取保护性耕作对增加不可蚀性颗粒效果明显，以免耕秸秆覆盖( N T s ) 效果最好，不仅增加了不可蚀性颗粒含量，同时降低了易蚀性颗粒含量。风蚀量与不可蚀性颗粒的含量之间存在显著负相关关系；起动
8、风速与不同处理表土层( O 5 c m ) 不可蚀性颗粒含量存在正相关关系。免耕( N T ) 、免耕秸秆覆盖( N T S ) 、传统耕作( T ) 、秸秆翻压( T I s )不可蚀性颗粒( 粒径1 m m 的团聚体及粗砂砾) 的含量分别高出对照( s w T )2 0 6 、3 0 3 、1 0 8 和1 4 4 个百分点。尽管各个处理的粉粒和粘粒含量( 粒径O 0 5 m m ) 均在3 7 2 2 以上，但对于T 、T I s 和S w T 由于翻耕时机械对表土层的作用，严重破坏了由粉粒和粘粒在自然状态下形成的抗蚀性较高的块状结构t为本地区农罔土壤风蚀发生创造了有利条件。4 3 2
9、表土层( 0 5 c m ) 土壤水分从冬小麦返青( 3 月中旬) 至灌拔节水( 5 月上旬) 期间N T s 、N T 、T I S 处理表土层( 0 5 c m ) 土壤含水量均显著高于T 处理和对照处理( s w T ) 。其中，4 5甘肃农业大学20 0 6 届硕士学位论文N T S 分别较N T 、T I S 、T 和对照( S w T ) 高1 0 3 3 、1 1 6 8 、1 2 7 4 和1 3 5 4 ，这主要是因为地表秸秆覆盖抑制了蒸发。而N T 处理地表未经机械耕作破坏，土壤保持了其原有的结构稳定性，从而使地表蒸发得到了有效地抑制。对于T I S 处理的水分效应机理，报
10、道较少。在时间上来看，从冬小麦返青( 3 月中旬) 至灌拔节水( 5 月上旬) 期间，N T s 土壤含水量一直保持在1 6 以上。到4 月上旬，除对照( s w T 处理) 其它各处理表土层( 0 5 c m ) 土壤含水量均维持在1 0 以上，此后除N T s 处理外，其它处理表土层( O 5 c m ) 土壤含水量趋于一致。4 3 3 表土层( o 一5 c m ) 土壤有机质通过合理的耕作措施如免耕、免耕秸秆覆盖等增加表土层土壤有机质可减低农f = f = | 土壤风蚀。风蚀量与表土层( 0 5 c m ) 土壤有机质含量呈显著的负相关关系，随着有机质在1 5 3 1 6 3 递增，风
11、蚀量呈非线性的递减趋势。4 3 4 表土层( O 5 c m ) 土壤速效氮、速效磷和速效钾各处理风蚀量与速效N 、速效P 和速效K 含量均相关不显著。N T s 、N T 、T I S 处理表土层( O 5 c m ) 速效N 分别高出对照( S w T ) 1 6 3 、1 0 9 和5 77 ，其中N T s 和T I s 达到显著水平。N T 处理较T 处理高2 0 1 达到显著水平。各处理表土层( O 5 c m ) 速效P 差异不显著，这可能是由于测定是在一年试验的基础上进行的，表土层( 0 5 c m ) 速效P 对不同耕作处理的响应尚未体现出来的原因。对速效K 而言，N T s
12、 处理均显著高于其它处理44 影晌农田土壤风蚀主要因子相关性分析偏相关分析结果表明，粗糙度、表土层( 0 5 c m ) 不可蚀性颗粒含量、表土层( O 5 c m ) 有机质含量和覆盖度对风蚀率的影响是极显著的。4 5 讨论近年来，随着生态环境的恶化，沙尘暴愈演愈烈，许多专家学者针对不同的土地利用方式进行了大量研究。农罔土壤风蚀作为是沙尘暴重要源头之一，受到学多生态学家和农学家的重视。许多专家和学者在秸秆覆盖、免耕留茬防治农田土壤风蚀技术措施的研究上已经取得了一系列成果。而针对耕作耕作措施与农F 只土壤风蚀的系统研究相对较少，同时缺乏保护性耕作对农田土壤风蚀影响机理方面的研究。农罔土壤风蚀是
13、可蚀性因子和侵蚀性因子综合作用的结果，通过人为改变一些可控制因素，如土壤因素、地表覆盖可缓解农阳土壤风蚀。甘肃农业大学20 0 6 届硕士学位论又从本试验结论来看，以免耕、免耕秸秆覆盖、秸秆翻压技术为主的保护性耕作改变表土层的土壤物理性状，增加地表覆盖，提高表土层土壤含水量可显著降低这些地区农田土壤风蚀发生的可能性。本研究中有关胤蚀量与风速廓线等结论与前人的研究结果基本一致，土壤因子与风蚀强度的定量关系方面得出了一些与前人研究不同的结论，究其原因，这可能是研究条件的差异所致。另外，土壤土壤含水量作为影响土壤风蚀很重要的因素与气候条件紧密相连，本试验由于试验条件所限，未能就不同水分梯度下土壤风蚀
14、强度展开讨论。保护性耕作对土壤理化性状的影响是长期的，本试验数据是在一年的田问试验基础上取得的。因此，关于甘肃河西灌区保护性耕作对冬小麦农田土壤风蚀影响的研究有待进一步深入探讨。本研究结合了阳问试验与风洞模拟试验，也是一个探索性的尝试。风洞试验条件对田问试验条件模拟程度，有待进一步深入研究。另外，本文首次提出在该地区通过春小麦改种冬小麦并实施保护性耕作措施防治农| 千| 土壤风蚀。因此，纠对在保护性耕作在绿洲农作区的适应性及其生态效益与社会效益，有必要通过长期的定位试验研究展开讨论。干旱半干旱地区土壤风蚀防治的研究与实践表明，治理这些地区的土壤风蚀需要从植树造林、草原建设和农田保护上进行。植树
15、造林可以减轻这些地区的土壤风蚀。对于农罔土壤的风蚀而言，发展保护性耕作无疑是一种既具有经济效益又具有社会和生态效益的技术途径。目前对于保护性耕作防治土壤风蚀的研究F处于探索性的研究和发展阶段。然而，保护性耕作的实施需要配套的农机具和技术，如少免耕播种机、病虫草害的防治等；另方面，农民只注重农 千I 的经济效益和其本身素质低下，对农f ；R 土壤风蚀的防治措施的推广形成了很大的障碍。所以在提高防治农罔土壤风蚀这一社会效益的同时如何进一步提高对应措施的经济效益显得十分必要。甘肃农业大学2 0 0 6 届硕士学位论文致谢三年攻读硕士的生活即将结束，回首过去，走得辛苦却收获满囊。站在人生的又一个起点上
16、思绪万千，首先把最诚挚的谢意献给我的导师黄高宝教授，从试验研究到论文撰写每一个细节都倾注了恩师的大量心血。导师渊博的学识、敏锐的思维为学生授业解惑的同时，并以其独特的人格魅力教诲和影响着学生，将使我终生受益，至此论文付梓之际向导师致以崇高的敬意。论文部分研究工作是在中国科学院寒区、早区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室完成的，赵爱国老师、韩致文老师、吴骑俊老师和张正偬博士在试验过程中给予了帮助和启发。甘肃农业大学教学实验场的康志勇、张清峰、丁天福、刘桂琴等工作人员在田间试验和日常生活中给予了帮助。农学院作物栽培学与耕作学学科点的张恩和教授、柴守玺教授、黄鹏研究员等在研究思路和实验室工作中给予了有益启迪和帮助。甘肃省气象局档案馆为本研究无偿提供了气象资料。郭清毅博士、秦舒浩博士、逢蕾博士、李志贤硕士、杨荣硕士、张文颖硕士和本科实习生齐伟宏同学在试验中给予了支持和
