黄泛沙地不同土地利用类型土壤风蚀规律及影响机制

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土壤风蚀是黄泛平原土地风沙化的首要环节,直接影响区域的生产、生活、生态安全和农业经济的持续发展。为揭示平原区土壤风蚀规律,本研究以不同土地利用类型为研究对象,运用野外调查试验、定位监测与室内分析测试、地物光谱测定相结合的方法,研究了土壤风蚀的时空变化规律与动态、风蚀影响因子、地物光谱特征及其与有机质之间的关系,主要研究结果为:(1)不同用地类型土壤蚀积状况差异显著。农业用地以花生地风蚀深度和风蚀量最大,属中度侵蚀;撂荒地和农林间作地属轻度侵蚀;小麦地和玉米留茬地处于风积状态。林业用地土壤风蚀强度随造林年限增加而降低,1年造林地属中度风蚀,3年和5年造林地分别为轻度风蚀与微度风蚀,8年造林地为风积状态。(2)不同用地类型土壤蚀积月际变化规律及动态不同:花生地、撂荒地和造林地月际间均为风蚀状态,且呈“V”变化,第一和第二峰值分别出现于11月和4月;玉米留茬地和8年造林地月际间整体以风积为主;其他用地类型月际间蚀积变化复杂,大致呈单峰变化趋势。(3)不同土地利用方式土壤机械组成均以粉砂、极细砂和细砂为主。风蚀深度与砂粒含量呈正相关线性关系,与粘粒、粉粒含量成负相关,相关性不显著。土壤有机质含量与风蚀深度间呈显著线性负相关,其变化遵循D=0.646-0.383XO。紧实度、含水量均与土壤风蚀呈一定程度负相关,但无明显数量关系。(4)不同造林年限林地行间与树下微地形变化明显,受微地形及造林年限双重影响,呈现洼地风蚀弱于垄地,风积强于垄地的规律;随着造林年限的增加土壤有机质含量增加,风蚀减小而风积增强。人为翻耕土壤造成风蚀增大。(5)除花生地外,农业用地、林业用地对0.2m处的风速削弱作用明显,风速降低百分比分别为0.36%~40.07%和10.28%~52.46%,近地表粗糙度增大5.35~186.45倍和1.31~52.79倍。地表留茬、作物种植和造林等措施可增大地表粗糙度,减弱近地表风速,减缓土壤风蚀的发生。(6)不同用地类型风沙流活动于近地表50cm范围内,输沙率随高度的变化遵循y=ae-bx指数规律递减;输沙量随高度的分布呈现幂函数关系;随高度增加,风沙流砂粒含量减少而粉砂及粘土含量增多,风蚀物粒径逐渐变细。(7)不同土地利用方式其土壤光谱特征值差别明显,主要发生于500~750nm、1350~1500nm、1750-2000nm和1900~2200nm处,土壤有机质与光谱特征值间呈多元线性相关关系,但各拟合方程中涉及的特征波段并不相同。
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