现代风蚀荒漠化（沙漠化）动力机制若干问题研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张春来 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2002 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 董光荣 |
| 关键词 | 沙漠化 土壤风蚀率 137Cs技术 驱动力 影响因子 动力模型 贡献率 |
| 其他题名 | Studies on Some Problems of Dynamic Mechanism of Modern Wind Erosion Desertification (Sandy Desertification) |
| 中文摘要 | 动力机制是沙漠化研究的核心问题，是指导沙漠化防治实践的理论基础。也是当前沙漠化研究的热点之一。目前沙漠化成回机制研究存在的主要问题是，成因研究较多，但仍存在认识上的分歧；影响因子作用机理不够明确；影响因于在沙漠化过程中所占比重的定量研究非常薄弱，可靠的数据资料还相当稀少；至今没有形成任何量化的动力模型。究其根源，主要是由于缺乏对沙漠化动力过程实质的理解，没有找到土壤风蚀这一解决问题的突破口，使得沙漠化机制研究很大程度上局限于成回分析方面而难以继续深入下去。正是考虑到土壤风蚀在沙漠化过程中的重要地位，本文以土壤风蚀为主线，对半干旱干草原地区的土地沙漠化动力机制进行了研究。土壤风蚀不仅是沙漠化过程的重要环节，更是沙漠化动力过程的实质所在。土壤风蚀率的准确测定是揭示沙漠化动力机制的关键。本文根据非耕作的草原土壤剖面中137Cs分布特征，提出了应用137Cs计算土壤风蚀率的修正模型，即ER＝CER。对于非耕作土壤，式中所为Yang的质量平衡模型中的土壤风蚀速率；对于耕作土壤，ER为比例模型中的土壤风蚀率；C为修正系数，对于本文的研究区，C≈0.1115。利用上述修正模型，计算了半干旱典型草原区近40年以来的土壤风蚀率。结果表明：（1）干草原地区土地利用方式对地表风蚀具有显著的影响。固定、半固定沙质草地在封育、过度放牧和开垦等三种利用方式下，平均土壤风蚀率依次为368.1、3337.6和5425kghm-2a-1。耕作农田是研究区最主要的风蚀源地、（2）固定沙地和半固定沙地具有风蚀区和堆积区镶嵌分布的景观特征。地形回素是其根源之一。这种镶嵌分布的景观结构特征是沙漠化土地普遍存在的现象，反映了沙漠化过程中的内在规律性。土壤风蚀是这种内在规律性的主导原回之一。（3）潜在沙漠化土地以微弱堆积和微度风蚀为特征，风蚀率小于2000kghm-2a-1；轻度沙漠化土地（半固定沙地）风蚀率介于2000～7000kghm-2a-1之间；中度沙漠化土地（半流动沙地）风蚀率大于7000kghm2a-1；重度沙漠化土地（流动沙地）风蚀和堆积都很强烈，地表物质交换迅速，没有必要制定风蚀指标。耕作农田风蚀率介于197～8580kghm-2a-1之间，平均状况属于轻度沙漠化土地，但局部己超过了轻度沙漠化土地风蚀率的上限，正在由轻度沙漠化土地向中度沙漠化土地过渡，沙漠化发展速度高于牧业利用的半固定沙地。关于沙漠化过程的驱动力、影响因子及其作用机理，笔者认为，作为土壤风蚀过程必备的动力条件，能量转换和物质交换的载体，风力是沙漠化过程根本的和p卜一的驱动力。其它回素包括风速在内都是通过影响风力作用于地表的方式和强度而成为沙漠化的影响因子。利用风洞实验，取得以十几点认识。（1）不同程'度的沙漠化土地具有不同的临界侵蚀风速，沙漠化程度愈高，土壤临界侵蚀风速愈低，愈容易遭受风蚀。一次风蚀事件中风蚀强度随时间迅速降低的变化特征也存在明显差异，沙漠化程度意低，变化愈迅速。表明地表固定程度愈好，相同风蚀量所需的时间就愈长，沙漠化的过程也相应愈缓慢。风蚀率随风速的增大既表现出二次幂函数增长行为，又具有一定的对数增长行为，其一般关系式为O＝a＋bU2lnU。（2）植被覆盖对土壤风蚀具有显著的抑制作用。随植被盖度的增大，土壤风蚀率指数递减，二者之间的定量关系为Q=a＋bexn（-VC／c）。根据不同风速条件下土壤风蚀发生的临界植被盖度，干草原地【潜在沙漠化土地如果没有其它因素导致的植被缺日，在一'辛风力环境下不会产生风蚀，也不会发生沙漠化。轻度沙漠化土地中等风力条件卜呵产生风蚀。中度沙漠化土地植被盖度低于10ms-1风速下的临界值，极易产生土壤风蚀。一旦植被遭到进一步破坏，临界侵蚀风速也将随之降低，中度沙漠化土地将迅速发展为重度沙漠化土地。（3）牲畜践踏和人类樵采活动对草原植被和土壤的破坏显著加剧了土壤风蚀的强度。其中人类樵采活动对植被的破坏性更大，对土壤结构破坏的深度和强度也都超过了牲畜践踏。两种破坏方式下风蚀率随地表结构破损率的增大而表现为指数增长厅为，其一般关系式为InQ=a+bTR或InQ=a＋bDR。（4）草地开垦是影响土地沙漠化的人文因子中最彻底的破坏方式。表面空气动力学粗糙度是最能反映耕作土壤可蚀性的特征多数，粗糙度越大，风蚀率越小，其一般关系式为lnQ＝a+bIhzo。可见暴露地表的土壤四块对风蚀活动具有一定的抑制效应。这与耕作制度有关。关于沙漠化影响因子贡献率，得出以下几点结论。（1）人类不合理经济活动是近几十年来土壤风蚀率和沙漠化变化的主要原因，草地开垦、牲畜践踏和樵采活动对沙漠化变化的贡献率分别为67.0％、28.8％和4.2％。对沙漠化变化的贡献率并不等同于对沙漠化现状的贡献率。（2）当前土壤风蚀率是在自然风蚀过程的基础上由于不断加剧的人类不合理经济活动进一步叠加的结果。自然回子和人文因子对当前沙漠化现状的贡献率分别为8.5％和91.5％，人为沙漠化居于主导地位。其中草地开垦、牲畜践踏和樵采活动对沙漠化现状的贡献率分别为61.3％。26.4％和3.8%。（3）植被盖度的变化对沙漠化变化具有显著的贡献（21.2％）。由于植被盖度变化是气候变化和人类活动共同作用的结果，而近几十年来气候变化尚不足于对植被盖度造成明显影响，回此植被盖度变化对沙漠化变化的贡献率被归结为人文因子的贡献率。（4）沙漠化影响因子的贡献率因时、因地而异。在不同时间尺度、不同气候带、人类活动不同方式和程度的地区，沙漠化影响因子的贡献率都有所差异。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 105 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21942]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张春来. 现代风蚀荒漠化（沙漠化）动力机制若干问题研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2002. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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