[发明专利]农田土壤年风蚀量估算方法有效
申请号: | 201310428343.3 | 申请日: | 2013-09-18 |
公开(公告)号: | CN103454063A | 公开(公告)日: | 2013-12-18 |
发明(设计)人: | 王仁德 | 申请(专利权)人: | 河北省科学院地理科学研究所 |
主分类号: | G01M9/00 | 分类号: | G01M9/00 |
代理公司: | 石家庄国域专利商标事务所有限公司 13112 | 代理人: | 胡澎 |
地址: | 050021 河北*** | 国省代码: | 河北;13 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 农田 土壤 风蚀 估算 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种农田土壤风蚀量估算方法,具体地说是一种农田土壤年风蚀量估算方法。
技术背景
土壤风蚀是指土壤及其母质在风力作用下的剥蚀、分选、搬运过程,它包括地表土壤颗粒被风吹起和输移过程,以及被吹起颗粒撞击表土而破碎的磨蚀过程。其危害主要表现在两个方面:一是土壤颗粒物质被搬运,造成土壤流失,引起农田沙漠化,导致土地生产力降低;二是风蚀颗粒物进入大气,为沙尘暴的发生提供物质来源,形成灾害性风沙天气,影响大气环境,使大气颗粒物严重超标。判断土壤风蚀强度和荒漠化程度的一个重要指标是风蚀量,其在风蚀相关问题研究中有广泛的应用。
风蚀量的估算方法有很多,通过集沙仪进行野外实地观测是目前比较广泛使用的方法,但是此方法只能测定一定时间内单位宽度上的输沙量,不能确定单位面积上的风蚀量;风洞模拟实验可以确定单位面积上的风蚀量,但是由于很难保证风洞模拟环境与野外完全相似,因此,风洞模拟结果不能直接应用到野外;基于137Cs的同位素分析方法只能确定多年平均土壤风蚀量,不能确定当前年内的风蚀量,并且此方法中用到的未经风蚀的参考点很难找到;插杆法是估算具体某一区域风蚀量的常用方法,但是存在人为因素影响大,精度不高,偶然性大、容易遭到破坏,大风蚀量可以,小风蚀量不适用等问题,目前使用的不多。还有一种从国外引入的风蚀预报模型,该模型在估算大尺度区域的土壤风蚀量中应用较多,但是由于国内尚未建立起被广泛认可的风蚀模型,从而其在国内应用效果不甚理想,并且模型模拟结果的验证始终是困扰模型改进的一个大问题。
目前还有一种风蚀量估算方法,即粒度对比分析法,该方法是通过风蚀地表可蚀性颗粒与不可蚀性颗粒的相对含量的变化,来估算土地的风蚀量。这种方法的局限之处在于只能估算草地翻耕后的总风蚀量或多年平均风蚀量,而无法估算当前年内的土壤风蚀量;这种方法还存在的一个问题是估算过程中所需的农田翻耕深度(D)和开始翻耕年限(T)两个重要参数较难确定,从而使得该方法在实际操作上有一定的难度和复杂性。
以上各种土壤风蚀量的估算方法各有优缺点,但都无法比较准确的估算出当年内的土壤风蚀量,这给土壤风蚀评价和风蚀模型的改进与完善造成很大困难,是土壤风蚀研究中的一个难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种农田土壤年风蚀量估算方法,以解决现有方法无法准确、定量的估算农田土壤年风蚀量问题。
本发明的目的是这样实现的:
一种农田土壤年风蚀量估算方法,所述方法包括下述步骤:
分别采集农田耕作层的表层土壤与耕作层的下层土壤,进行可蚀性颗粒与不可蚀性颗粒的干筛筛分分析,然后将分析结果带入公式(Ⅰ)计算,得到土壤年风蚀量:
所述公式(Ⅰ)中:qEP为单位面积上的土壤年风蚀量,单位:g/m2·a;t′NEP为表层土壤中不可蚀性颗粒的质量,单位:g;s为取样面积,单位:m2;为下层土壤中不可蚀性颗粒的质量百分含量;为下层土壤中可蚀性颗粒的质量百分含量;p′NEP为表层土壤中不可蚀性颗粒的质量百分含量;p′EP为表层土壤中可蚀性颗粒的质量百分含量;
所述可蚀性颗粒指粒径<1.0mm的颗粒,所述不可蚀性颗粒指粒径≥1.0mm的颗粒;
所述表层土壤是指自地表至地表以下1.0cm之间的土壤层;所述下层土壤是指自地表以下1cm至地表以下2cm之间的土壤层。
所述干筛筛分分析的具体方法为:将所采集的表层土壤与下层土壤在自然条件下晾干后研磨,然后分别使用振筛机,将所述研磨后的表层土壤与下层土壤筛分,分为粒径≥1.0mm的不可蚀性颗粒和粒径<1.0mm的可蚀性颗粒,然后对所述不可蚀性颗粒和所述可蚀性颗粒分别称重,分别计算出所述不可蚀性颗粒和所述可蚀性颗粒在表层土壤和下层土壤中的质量百分含量。
本发明所述农田是指高原或平原风蚀地区的干旱或半干旱区农田。
以上所给出的技术方案是在下述的假设成立前提下实现的:
(1)在农田土壤的耕作层的粒配组成中,既含有可蚀颗粒,又含有不可蚀颗粒;
(2)在风蚀季开始前,耕作层土壤粒度组成的垂向变化是可以忽略的;
(3)农田风蚀主要发生在当年秋季农作物收割后到次年春季农作物播种前这段时间;
(4)与风蚀过程相比,引起地表粒配变化的其它因子可以忽略。
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