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      基于土壤粒度和大風(fēng)日數(shù)的風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)

      2015-01-30 20:13:26蒙仲舉高永王淮亮任曉萌
      中國學(xué)術(shù)期刊文摘 2015年16期
      關(guān)鍵詞:風(fēng)蝕樣地顆粒

      蒙仲舉,高永,王淮亮,任曉萌

      (1. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院,中央與地方共建風(fēng)沙物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,呼和浩特 010019;2. 河北省水利技術(shù)試驗(yàn)推廣中心,石家莊 050061;3. 內(nèi)蒙古氣象科學(xué)研究所,呼和浩特 010051)

      專家推薦

      基于土壤粒度和大風(fēng)日數(shù)的風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)

      蒙仲舉1,高永1,王淮亮2,任曉萌3

      (1. 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院,中央與地方共建風(fēng)沙物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,呼和浩特 010019;2. 河北省水利技術(shù)試驗(yàn)推廣中心,石家莊 050061;3. 內(nèi)蒙古氣象科學(xué)研究所,呼和浩特 010051)

      學(xué)科:農(nóng)業(yè)工程

      推薦專家:魏秀菊編審(中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會)

      推薦論文:蒙仲舉,高永,王淮亮,等. 基于土壤粒度和大風(fēng)日數(shù)的風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2015,31(6): 186-192

      ·專家點(diǎn)評·

      該文對風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)的評價(jià)做了有益的探索。該文選取內(nèi)蒙古中西部的吉蘭太戈壁、烏蘭布和半固定沙地、毛烏素沙地、武川農(nóng)田和希拉穆仁草原5種典型風(fēng)蝕試驗(yàn)區(qū),基于數(shù)字圖像技術(shù),獲取地表不可蝕顆粒含量,結(jié)合地區(qū)大風(fēng)日數(shù)資料,建立了一種較為簡單的土壤潛在風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)方程,驗(yàn)證結(jié)果表明,土壤潛在風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)方程所得結(jié)果與實(shí)際情況吻合,與人類活動關(guān)系最為密切的農(nóng)田、草原土壤潛在風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)最高。

      該研究以非接觸不破壞地表的方式獲取退化地表不可蝕顆粒含量,實(shí)現(xiàn)了非接觸長期定點(diǎn)監(jiān)測,對地表粗?;^程進(jìn)行量化判讀,預(yù)測潛在風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)能力,具有方便、快捷,操作簡單等優(yōu)點(diǎn),尤其是在干旱、半干旱植被稀疏地區(qū),可以實(shí)現(xiàn)小尺度精確判讀。此外,對于中國面積廣大、種類各異的荒漠化土地,模型還需不斷改進(jìn)和完善,以實(shí)現(xiàn)在更廣范圍內(nèi)的應(yīng)用。

      0 引言

      風(fēng)蝕是干旱、半干旱地區(qū)突出的生態(tài)環(huán)境問題之一,極易引發(fā)土地荒漠化和貧瘠化等土地退化[1-3],造成農(nóng)田、草地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力下降[4-6],直接威脅人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境。風(fēng)蝕、潛在風(fēng)蝕土地還是重要的沙塵源,嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量。土壤風(fēng)蝕預(yù)報(bào)是以風(fēng)蝕動力過程和影響因子為基礎(chǔ),采用模型來估算風(fēng)蝕強(qiáng)度,是用定量函數(shù)來表示風(fēng)蝕過程中各因子的作用及其定量關(guān)系[7]。早期較出名的有侵蝕分析模型(texas erosion analysis model,TEAM)、風(fēng)蝕經(jīng)典模型(wind erosion equation,WEQ)。20世紀(jì)80年代中期至今,眾多學(xué)者應(yīng)用風(fēng)洞模擬結(jié)合大量田間試驗(yàn)研究,對土壤風(fēng)蝕模型中的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了補(bǔ)充和完善,修正風(fēng)蝕方程(revised wind erosion equation,RWEQ)在繼承WEQ模型的基礎(chǔ)上,采用土壤因子、作物殘留因子,地表粗糙度和氣候因子對模型進(jìn)行了改進(jìn)和發(fā)展[8-10];國內(nèi)以董玉祥[11]為代表的危險(xiǎn)度指數(shù)模型(soil desertification hazard,SDH),鄒學(xué)勇的基于風(fēng)蝕動力學(xué)理論土壤風(fēng)蝕模型(dynamic model of soil wind erosion model,DMSWE)[4],董治寶[12]的土壤風(fēng)蝕量方程,采用土壤不可蝕顆粒因子(>1.00 mm)作為主導(dǎo)因子嘗試建立風(fēng)蝕方程,對內(nèi)蒙古后山地區(qū)農(nóng)田風(fēng)蝕量進(jìn)行了估算,但在野外實(shí)際操作過程,粗化層厚度難以確定會導(dǎo)致結(jié)果誤差較大。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,梁海超、于國茂等[13-14]采用地理信息系統(tǒng)技術(shù),結(jié)合層次分析法(analytic hierarchy process,AHP)建立了內(nèi)蒙古土壤風(fēng)蝕危險(xiǎn)程度評價(jià)模型。李玉寶[15]從風(fēng)蝕監(jiān)測角度出發(fā),提出了一套半干旱地區(qū)風(fēng)蝕評價(jià)指標(biāo)體系和制圖方法。但現(xiàn)有評價(jià)方法多局限于理論層面和大尺度范圍,評價(jià)指標(biāo)繁雜,周期長。風(fēng)蝕預(yù)報(bào)模型系統(tǒng)(wind erosion prediction system,WEPS)[4]應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)將常用的7個(gè)風(fēng)蝕影響因子以子模型的形式表達(dá),被認(rèn)為是目前最完整、手段最先進(jìn)的土壤風(fēng)蝕模型,然而,模型計(jì)算復(fù)雜,實(shí)際應(yīng)用非常困難。

      土壤可蝕性因子是風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的核心要素,通常用土壤砂粒、粉粒和黏粒含量,以及CaCO3和有機(jī)質(zhì)含量等指標(biāo)表達(dá),但是由于土壤各指標(biāo)在模型中交叉出現(xiàn),無法排除各因素之間的影響[16]。內(nèi)蒙古地區(qū)屬溫帶大陸性氣候,地貌類型多樣,土壤風(fēng)蝕在荒漠、荒漠草原、耕地等均有發(fā)生。為了對該區(qū)域未來土壤風(fēng)蝕程度進(jìn)行評價(jià)、預(yù)測,筆者選取吉蘭太戈壁、烏蘭布和沙漠、毛烏素沙地、陰山北麓沙化農(nóng)田和荒漠草原5種典型風(fēng)蝕地表,選取表征風(fēng)蝕沙化的不可蝕顆粒為關(guān)鍵指標(biāo),運(yùn)用數(shù)字圖像技術(shù)獲取地表顆粒,克服了傳統(tǒng)土壤取樣導(dǎo)致的誤差,結(jié)合當(dāng)?shù)卮箫L(fēng)日數(shù)資料,嘗試建立簡易風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)方程對風(fēng)蝕地表進(jìn)行量化判讀,并對該方法的適用性進(jìn)行討論。旨在為干旱區(qū)荒漠化監(jiān)測、評價(jià)提供理論依據(jù),豐富和完善土壤風(fēng)蝕理論與技術(shù)體系。

      1 研究區(qū)域和方法

      1.1試驗(yàn)地概況

      遵循地帶性原則,考慮到后期驗(yàn)證具有較好的代表性,選取內(nèi)蒙古中西部干旱、半干旱地區(qū)典型風(fēng)蝕地表(圖1),分別為:吉蘭太戈壁、灌叢地:位于吉蘭太鹽湖人工封育防護(hù)帶北側(cè)(39°47.947′N,105°40.081′E,海拔1039 m),地勢平坦,裸露戈壁樣地內(nèi)無大型植物;灌叢樣地平行位于戈壁樣地東側(cè)400 m,灌叢群落以天然沙冬青為主,沙堆呈半球狀,植株冠層與其下沙堆投影幾乎重合,沙堆整體高度為1.35 m。烏蘭布和灌叢樣地:位于磴口沙漠林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心第一林場西北側(cè),(40°09′~40°57′N,106°9′~107°10′E)。以風(fēng)沙土為主,樣地內(nèi)分布優(yōu)勢植物主要有油篙(Artemisia arenaria DC.)、旱蒿(Artemisia xerophytica Krasch.)、白刺(Nitraria tangutorum)等。毛烏素沙地流動沙丘:烏審旗治沙站附近的一處流沙分布區(qū)(108°50′E,37°42′N),隸屬于鄂爾多斯市烏審旗。以非地帶性的風(fēng)沙土為主,植被蓋度不足5%。希拉穆仁草原:行政區(qū)劃隸屬于包頭市達(dá)茂旗的希拉穆仁鎮(zhèn)(111°11′~111°12′E,41°03′~41°25′N)。研究區(qū)土壤整體上屬沙壤土,土壤厚度大多0~30 cm,本研究主要以棄置的旅游區(qū)為中心取樣。武川農(nóng)區(qū):陰山山脈中段大青山北麓農(nóng)耕區(qū),隸屬內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市武川縣管轄(40°47′~41°23′N,110°31′~111°53′E)。屬于農(nóng)牧交錯(cuò)過渡帶,地表有明顯沙化特征,選取2種類型,玉米耕地和棄耕5 a的撂荒地。

      1.2樣地設(shè)計(jì)

      風(fēng)蝕量的野外調(diào)查結(jié)果僅具有局部意義,難以代表整個(gè)區(qū)域[17]。根據(jù)實(shí)際情況,5個(gè)不同區(qū)域共細(xì)化為9類樣地,所研究樣地主風(fēng)向均為西北風(fēng),每個(gè)樣地中選擇一固定點(diǎn)標(biāo)記作為基點(diǎn)(0,0),以此基點(diǎn)作為起始點(diǎn),用GPS和100 m測繩定點(diǎn),向北、向東交錯(cuò)式均勻布設(shè)采樣點(diǎn)1301個(gè),樣方行間距10 m×5 m,總?cè)用娣e250 m×250 m。同時(shí),考慮到顆??臻g異質(zhì)性,對于特殊點(diǎn)狀干擾因子(希拉穆仁草原旅游點(diǎn)、沙冬青灌叢、油蒿灌叢、旱蒿灌叢、白刺灌叢)增加樣方,以灌叢(旅游點(diǎn))為中心,以此為中心分別向西北、西南、東北、東南布設(shè)4條樣線,每條樣線長100 m,各樣點(diǎn)之間間隔10 m(圖2)。

      1.3地表顆粒提取

      社會發(fā)展至今,包容度越來越高?!半p十一”呼嘯而至,碼商百舸爭流,無論是否買家,都應(yīng)該放下一切與這個(gè)時(shí)代不再契合的觀念,用自身的體驗(yàn)來打量“雙十一”,尋找它的意義。

      土壤風(fēng)蝕過程是可蝕性顆粒的損失和原地表不可蝕性顆粒的聚集過程[18]。Chepil[19]將粒徑大于0.84 mm者稱為不可蝕顆粒,中國科學(xué)院課題組將北京平原大于0.8 mm的沙粒定為不可蝕顆粒,董治寶等[12]發(fā)現(xiàn)內(nèi)蒙古后山地區(qū)的不可蝕顆粒為粒徑大于1.00 mm顆粒。課題組基于前期數(shù)字圖像采集地表顆粒研究和室內(nèi)傳統(tǒng)粒徑分析發(fā)現(xiàn),風(fēng)蝕前后地表半可蝕顆粒(0.42~0.84 mm)、不可蝕顆粒(>0.84 mm)的相對含量發(fā)生明顯變化[20]。因此,本試驗(yàn)對0.42≤d≤0.84 mm的半可蝕顆粒和d>0.84 mm的不可蝕顆粒進(jìn)行分析。按照式(1)對不同徑級壤顆粒的大小進(jìn)行換算,各徑級顆粒的百分含量通過式(2)計(jì)算。

      地表顆粒信息采用數(shù)字拍照技術(shù)獲?。?0],考慮到太陽高度角的影響,用自制黑色遮光布遮擋使拍攝樣方全部位于陰影中,保證樣方各角度光照均勻;將定制好的矩形標(biāo)尺框置于樣點(diǎn),框尺控制范圍300 mm×200 mm,采用Canon EOS5D-MarkII數(shù)碼相機(jī)架設(shè)三腳架進(jìn)行拍攝,相機(jī)鏡頭垂直地表74 cm,每樣地連續(xù)重復(fù)拍攝5張并編號備用。后期利用ERDAS IMAGINE9.0軟件,對圖像進(jìn)行分類、矢量化,獲取顆粒對應(yīng)的面積信息數(shù)據(jù)(圖3)。

      1.4風(fēng)蝕方程建立

      以往研究多是通過氣候因子來建立風(fēng)蝕方程,直到“粒度對比分析法”提出,以土壤作為主導(dǎo)因子建立風(fēng)蝕量方程(式3)[12]。

      式(3)中,引入不可蝕含量P作為風(fēng)蝕程度的量化指標(biāo)。同一土體風(fēng)蝕前后的變化實(shí)質(zhì)是土壤可蝕顆粒的遷移,地表可蝕性顆粒與不可蝕性顆粒的相對含量變化可以反映風(fēng)蝕量的多少。對于風(fēng)蝕事件的發(fā)生,如果僅考慮起始,利用土壤粒度前后差值計(jì)算風(fēng)蝕量是可行的[21]。事實(shí)上,風(fēng)蝕的前后界定是相對的,對于定點(diǎn)樣地,可以認(rèn)為每一次風(fēng)蝕結(jié)果是下次風(fēng)蝕的起始。將風(fēng)蝕過程分為若干階段,當(dāng)風(fēng)蝕發(fā)生,首先移動的是高度可蝕顆粒,之后是半可蝕顆粒,不可蝕顆粒作為地表穩(wěn)定存在的殘留信息,其相對含量大小可以用來表征土壤抗風(fēng)蝕指數(shù)。正常地,地表3種顆粒(高度可蝕<0.42 mm,半可蝕0.42≤d≤0.84 mm,不可蝕>0.84 mm)共存,3種顆粒的配比決定其力學(xué)性質(zhì)與強(qiáng)度,最終影響風(fēng)蝕強(qiáng)度。假想土壤顆粒全部為高度可蝕,土壤極易風(fēng)蝕,定義為無抗風(fēng)蝕能力(0);全部為半可蝕顆粒,抗風(fēng)蝕能力中等(50%);全部為不(難)可蝕顆粒,抗風(fēng)蝕能力強(qiáng)(100%)。實(shí)際過程地表抗風(fēng)蝕能力可取值0~100%,根據(jù)劃分等級,基于不同顆粒在表征抗風(fēng)蝕能力的貢獻(xiàn)能力,賦予半可蝕顆粒權(quán)重為50%,不可蝕顆粒為100%,建立簡易抗風(fēng)蝕指數(shù)方程(式4)。

      由式(4),100-R則為土壤可蝕度。對于研究區(qū),地表風(fēng)蝕集中發(fā)生在2-4月,地表植被及降水等因素對土壤風(fēng)蝕的影響極低。風(fēng)力條件是該區(qū)發(fā)生潛在風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)的主導(dǎo)條件,而大風(fēng)日數(shù)(≥17.2 m/s風(fēng)速)的天數(shù)與沙塵災(zāi)害發(fā)生頻次具有明顯正相關(guān)關(guān)系[22-23]。本研究引入當(dāng)?shù)仫L(fēng)信資料的大風(fēng)日數(shù),將大風(fēng)日數(shù)量綱化,除以365,轉(zhuǎn)換成年大風(fēng)指數(shù)(閾值0~1),建立土壤潛在風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)方程(式5)。

      2 結(jié)果與分析

      2.1不同地區(qū)土壤抗風(fēng)蝕能力

      土壤抗風(fēng)蝕性指的是土壤抵抗風(fēng)力對其機(jī)械破壞和推移、搬運(yùn)的能力,與土壤的機(jī)械組成、有機(jī)質(zhì)含量、土壤的結(jié)構(gòu)特征等密切相關(guān)。將對應(yīng)的土壤不可蝕顆粒含量數(shù)據(jù)代入式(4),計(jì)算得到不同地區(qū)抗風(fēng)蝕指數(shù)。不同樣地之間抗風(fēng)蝕能力存在明顯差異(圖4),其中,位于阿拉善荒漠東緣吉蘭太地區(qū)的裸露戈壁平均抗風(fēng)蝕指數(shù)最大為91.4%,該區(qū)年降水量不足100 mm,土壤風(fēng)蝕作用強(qiáng)烈,地表粗?;潭雀?,一定程度上,覆蓋在地表的粗粒徑顆粒表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗風(fēng)蝕效應(yīng)。考慮到邊界效應(yīng),沙冬青灌叢樣地平行位于戈壁樣地東側(cè)400 m,由于灌叢的降塵截留作用,導(dǎo)致灌叢樣地細(xì)物質(zhì)含量相對較多;沙冬青灌叢沙堆高度可蝕顆粒的含量由灌叢邊緣向外呈減少趨勢;不可蝕顆粒的含量由灌叢邊緣向外呈增加趨勢[24],土壤顆粒的空間尺度分布差異直接導(dǎo)致研究樣地抗風(fēng)蝕指數(shù)產(chǎn)生差異,體現(xiàn)為群落上風(fēng)向有較強(qiáng)的抗風(fēng)蝕能力,周邊及背風(fēng)區(qū)土壤可蝕性較強(qiáng),與地表顆粒特征分布規(guī)律一致。對烏蘭布和沙漠樣地,選取了油蒿、旱蒿、白刺3種典型灌叢群落進(jìn)行小尺度研究,抗風(fēng)蝕能力大小表現(xiàn)為旱蒿樣地>油蒿樣地>白刺樣地。毛烏素沙地樣地位于綜合整治開發(fā)中心治理范圍外南側(cè),植被蓋度不足 5%,主要分布新月形沙丘,風(fēng)成沙物質(zhì)顆粒細(xì),抗風(fēng)蝕指數(shù)僅為13.40%,極易起沙。位于陰山北麓的農(nóng)牧交錯(cuò)帶,典型的耕作農(nóng)田,頻繁的翻耕導(dǎo)致地表細(xì)物質(zhì)保持較高水平,土壤抗風(fēng)蝕能力較低為29.40%;棄耕地在長期自然風(fēng)蝕的作用下,細(xì)顆粒逐漸減少,因此抗風(fēng)蝕能力高于耕地。對草原的風(fēng)蝕評價(jià),以旅游區(qū)為中心采樣,該區(qū)域平均抗風(fēng)蝕指數(shù)45.20%,抗風(fēng)蝕指數(shù)以旅游點(diǎn)為中心逐漸降低,變異程度較強(qiáng)。

      2.2不同類型土壤潛在風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)

      目前通用的風(fēng)蝕模型中,將風(fēng)力強(qiáng)度列為其中一個(gè)重要因子,風(fēng)力強(qiáng)度在風(fēng)蝕危險(xiǎn)性評價(jià)中被賦予不同的含義[16,23]。根據(jù)實(shí)際情況,本研究以大風(fēng)日數(shù)作為風(fēng)力強(qiáng)度因子。樣地中,吉蘭年大風(fēng)日數(shù)最多,為34 d,位于農(nóng)牧交錯(cuò)帶的農(nóng)田和沙化草原均為30 d,毛烏素沙地19.2 d,烏蘭布和沙漠15.5 d。根據(jù)式(5)得不同類型樣地之間土壤潛在風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)指數(shù),與抗風(fēng)蝕能力相對應(yīng),吉蘭太裸露戈壁風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)最低。烏蘭布和沙漠樣地的風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)與抗風(fēng)蝕能力變化趨勢相對應(yīng),抗蝕能力越強(qiáng),風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)越低。值得一提的是,5個(gè)樣地中風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)最大的是位于武川的農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)域,并不是地表顆粒更為松散細(xì)膩的毛烏素地流動沙丘。圖5可看出,翻耕地風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為5.80%,棄耕地為5.29%,草原旅游區(qū)為4.70%,均高于毛烏素流動沙丘(4.56%),造成這種差異一方面源于地區(qū)之間不同的風(fēng)力條件,毛烏素沙地年平均大風(fēng)日數(shù)為19.2 d,明顯少于武川農(nóng)區(qū)30 d,另一方面由于農(nóng)區(qū)和草原旅游區(qū)人為擾動頻繁,地表松散,而單一的流沙表面多次風(fēng)蝕后會形成較為穩(wěn)定的侵蝕基準(zhǔn)面。

      3 討論

      抗風(fēng)蝕能力指數(shù)是一個(gè)地區(qū)土壤抵御風(fēng)蝕的診斷指標(biāo),同時(shí)也反映出地表侵蝕退化階段[25]。實(shí)際應(yīng)用中,對可能風(fēng)蝕或者正在風(fēng)蝕的土壤進(jìn)行預(yù)測、作出風(fēng)險(xiǎn)性評估顯得更為重要。董玉祥[11]依據(jù)聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn),建立了沙漠化災(zāi)害危險(xiǎn)度綜合評價(jià)模型,得出了值域?yàn)?~100的沙漠化災(zāi)害危險(xiǎn)度指數(shù)(Model Hazard Desertification),將中國北方劃分為15個(gè)危險(xiǎn)區(qū)。以此標(biāo)準(zhǔn),所研究的5個(gè)區(qū)域均屬于中度災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū),本文基于數(shù)字圖像信息提取技術(shù),以內(nèi)蒙古典型戈壁、沙地、草地和農(nóng)地為研究對象采集了510個(gè)斑塊的數(shù)字圖像和對照土樣,與傳統(tǒng)篩分法相比,該技術(shù)在提取地表(0~3 mm)得到的粗顆粒信息和土樣篩分?jǐn)?shù)據(jù)具有較好的直線相關(guān),相關(guān)系數(shù)達(dá)0.94。

      一個(gè)成功的模型應(yīng)該適用于不同的區(qū)域和地表類型。國際上還沒有針對草地、耕地、流沙地等類型的統(tǒng)一土壤風(fēng)蝕模型,關(guān)于荒漠化評價(jià),沙漠化程度同屬于一個(gè)等級的區(qū)域,難以量化其程度。國際上一般用“土壤可蝕性”表達(dá)表土易風(fēng)蝕性,陳智[26]選取黏粒、沙粒、CaCO3等土壤指標(biāo),根據(jù)潛在可風(fēng)蝕性EF(erodible fraction,%)得出傳統(tǒng)耕作農(nóng)田>退化草地>保護(hù)性耕作農(nóng)田>無退化草地,本文參照董治寶提出的的不可蝕顆粒含量,得出土壤潛在風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)耕作農(nóng)田>退化草原>流沙地>烏蘭布和沙漠>戈壁。

      本研究以非接觸不破壞地表的方式獲取退化地表不可蝕顆粒含量,實(shí)現(xiàn)了非接觸長期定點(diǎn)監(jiān)測,對地表粗?;^程進(jìn)行量化判讀,預(yù)測潛在風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)能力,具有方便、快捷,操作簡單等優(yōu)點(diǎn),主要適用于干旱地區(qū)地表裸露、地勢平坦、土體松散的風(fēng)沙土、沙質(zhì)壤土。對于中國面積廣大、種類各異的荒漠化土地,還需要在今后結(jié)合野外傳統(tǒng)采樣,不斷改進(jìn)和完善模型,實(shí)現(xiàn)在更廣范圍內(nèi)的應(yīng)用。

      4 結(jié)論

      土壤風(fēng)蝕是地表粗粒化的過程。采用數(shù)字圖像處理技術(shù),提取地表土壤半可蝕顆粒(0.42≤d≤0.84mm)不可蝕顆粒(>0.84 mm)信息,作為主導(dǎo)因子建立土壤抗風(fēng)蝕指數(shù)方程,能直觀地對土壤風(fēng)蝕程度進(jìn)行量化、表征,風(fēng)蝕嚴(yán)重地區(qū),地表粗顆粒含量多,抗風(fēng)蝕指數(shù)較高。

      基于粒度特征,結(jié)合當(dāng)?shù)卮箫L(fēng)日數(shù)建立的土壤潛在風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)方程,參數(shù)少,應(yīng)用簡便。尤其是在干旱、半干旱植被稀疏地區(qū),可以實(shí)現(xiàn)小尺度精確判讀。內(nèi)蒙古5個(gè)樣地的潛在風(fēng)蝕風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)表現(xiàn)為:農(nóng)田(5.80%)>棄耕地(5.29%)>退化草原(4.70%)>流沙地(4.56%)>烏蘭布和沙漠灌叢地(3.12%)>戈壁(1.25%)。

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