荒漠化防治原理.

荒漠化荒漠化防治的原理123目录补充中国荒漠化与沙化公报荒漠化治理研究华北平原云贵高原西北地区盐碱化红漠化沙漠化石漠化土地沙漠化土地沙漠化：是指单纯风力作用引起的沙质荒漠化。在我国主要分布在西北干旱地区，另外在藏北高原、东北地区的西部和华北地区的北部也有较大面积分布。土地沙漠化红漠化：主要发生在我国江南丘陵以红色砂岩为主的地区，当地表土流失后,露出光秃秃的红色石山，土地丧失了生产力，所以被称为红漠化。红漠化石质荒漠化石质荒漠化：是指在原来的岩石地带的植物被破坏,可能造成严重的水土流失，并最终成为岩石裸露的地表，形成类似荒漠的景观。石质荒漠化在我国西南喀斯特地貌区（贵州、云南、广西）表现尤为明显。次生盐渍化次生盐渍化又称“次生盐碱化”，指由于不合理的灌溉而引起的土壤盐渍化过程。多发生在气候干旱、蒸发量大的干旱、半干旱地区和半湿润地区。在我国多发生在西北地区和华北地区。因受人为不合理灌溉的影响，使地下水抬升，在当地蒸发量大于降水量的条件下，使土壤表层盐分增加，引起土壤盐化。风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理风蚀荒漠化防治的生态学原理水蚀荒漠化的防治原理盐渍荒漠化的防治原理荒漠化防治的原理1234一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理1、风力侵蚀作用1.1沙粒的起动1.2风力作用过程1.3影响风蚀的因素2、风沙运动规律2.1风沙流结构特征2.2沙丘的移动3、风蚀与沙质荒漠化3.1土地风蚀退化3.2风蚀荒漠化的成因类型4、风蚀荒漠化防治的基本原理1、风力侵蚀作用1.1沙粒的起动一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理风蚀条件：1.强风2.干燥、疏松土壤发生条件：1.蒸发量降水量的干旱、半干旱区；2.海岸、河流沙普遍存在的、受季节性干旱影响的亚湿润干旱区。不断扩大成为主要类型一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理1、风力侵蚀作用1.1沙粒的起动Vt———刚好能够使沙粒沿地表开始运动，启动风速（临界风速）；大于启动风速的风都是起风沙。一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理沙粒粒径与起沙风速值（新疆莎车）沙粒粒径（mm)起沙风速（m/s)0.1~0.254.00.25~0.55.60.50~1.06.71.07.1风速距地面2m处测值。大于或小于0.1mm，启动风速增大。一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理1、风力侵蚀作用1.1沙粒的起动不同含水率下沙粒的起动风速（m/s)含水率（%）沙粒粒（mm）干燥状态12342.0~1.09.010.812.0——1.0~0.56.07.09.512.0—0.5~0.254.85.87.512.0—0.25~0.1753.84.66.010.512.0不同含水率时沙粒的起动风速值一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理1、风力侵蚀作用1.1沙粒的起动地表状况起动风速（m/s)戈壁滩12.0风蚀残丘9.0半固定沙丘7.0流沙5.0不同地表状况下沙粒的起动风速风速距地面2m处测值。一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理1、风力侵蚀作用1.1沙粒的起动1.2风力作用过程分离、搬运、沉积3个过程D=f(v2)式中D——侵蚀力；V——侵蚀床面上的摩阻流速。吹蚀、磨蚀2种1.2.1风力侵蚀粒径0.05~0.5mm的颗粒可被风分离，以跃移形式运动；其中粒径0.1~0.15mm颗粒最易被分离侵蚀。一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理1.2.2风力输移作用当风速大于启动风速时，土壤和沙粒物质随风运动，其运动方式有悬移、跃移、蠕移3种形式。悬移质占3%~38%跃移质占55%~72%蠕移质占7%~25%搬运比例一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理风的搬运能力与摩阻流速的3次方成正比：Q=f（V3）在特定条件下输沙量与风速的关系（新疆莎车）为：Q=1.47×10-3V3.7式中Q——输沙率[g/（cm.min）]；V——风速（m/s）。Pg一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理1.2.3风力沉积作用土壤颗粒被风搬运的距离取决于风速大小、土壤颗粒或团聚体的粒径和重量，以及地表状况。一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理沉降堆积一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理1.3影响风蚀的因素（1）土壤抗蚀性我国干旱区风成沙的力度成分，以细沙为主，很难形成抗风蚀的结构单位，易被吹蚀。土壤抵抗风蚀的性能主要取决于土粒质量及土壤质地、有机质含量等。常称大颗粒为抗蚀性颗粒，小颗粒易蚀性颗粒。一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理（2）地表土袭（3）降雨降雨使表层土壤湿润而不能被风吹蚀。1降雨还通过促进植物生长间接地减少风蚀。2降雨还有促进风蚀的一面。因为雨滴击坏了土块和团聚体，提高了土壤的可蚀性。3由耕作过程形成的地表土袭，能够通过降低地表风速和拦截运动的泥沙颗粒来减慢土壤风蚀。一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理（4）裸露地块长度（5）植被覆盖风力侵蚀强度随被侵蚀地块长度而增加，对于一定的风力，挟沙能力是一定的。土壤可蚀性越高（抗蚀性越低），则饱和路径长度越短。增加地面植被覆盖（生长的作物或作物残体），是降低风的侵蚀性最有效的途径。植被的保护作用与植物种类（决定覆盖度和覆盖季节）、植物个体形状和群体结构、行的走向等有关。一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理（6）土丘坡度坡度（%）相对风蚀量相对风蚀量坡度（%）坡顶坡上部坡顶坡上部0~1.5（平坦）1001006.03202303.015013010.0660370坡面上相对于平坦地面的风蚀量一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理2、风沙运动规律2.1风沙流结构特征含沙量随高度的分布特征高度（cm）0~1010~2020~3030~4040~5050~6060~70沙量（%）79.3212.34.791.500.950.400.74不同高度风沙流中含沙量的分布（V=9.8m/s）一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理含沙量随风速变化风沙流中含沙量与风速的关系离地面2m高处风速（m/s）4.55.56.57.413.215.00~10cm高度的含沙量[g/(cm·min)]0.371.041.202.2719.4435.58风速与含沙量的关系（新疆莎车）一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理2.2沙丘的移动（1）沙丘移动的方向移动的总方向是和起沙风的年合成风向大致相一致。（2）沙丘移动的方式取决于风向及其变率，分为3种情况。沙丘移动的方向和方式一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理3、风蚀与沙质荒漠化3.1土地风蚀退化一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理土地风蚀退化表现（1）土壤流失（2）土壤质地变化（3）养分流失（4）生产力降低（5）磨蚀3、风蚀与沙质荒漠化3.2风蚀荒漠化的成因类型我国北方现代荒漠化土壤中94.5%为人为因素所致。一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理4、风蚀荒漠化防治的基本原理风蚀荒漠化的实质就是土地的风蚀退化过程。制定风蚀荒漠化防治的技术措施主要依据土壤风蚀原因及风沙运动规律，即蚀积原理。原理和途径概括为下述几个方面：（1）增大地表粗糙度，降低近地层风速；（2）阻止气流对地面直接作用；（3）提高沙粒起动风速，增大抗蚀能力；（4）改变风沙流蚀积规律。一、风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理二、风蚀荒漠化防治的生态学原理植物治沙成为防治土地沙质荒漠化最有效的首选措施。利用植物改造沙质荒漠化土地，首要问题是植物在流沙上如何成活与保存，及其改造流沙环境的生态功能。1、植物对流沙环境的适应性原理1.1植物对干旱的适应性1.2植物对风蚀、沙埋的适应1.3植物对流沙环境变异性的适应2、植物对流沙环境的作用原理1、植物对流沙环境的适应性原理二、风蚀荒漠化防治的生态学原理（1）可以利用天然植物在流沙地区去恢复和建立植被，这便是植物治沙的物质条件和理论基础。（2）干旱和流沙的活动性是影响植物最普遍、最深刻的2个限制因素，是制定各项植物治沙技术措施的主要依据。1.1植物对干旱的适应性在长期干旱气候条件下，流沙上分布的植物，产生一定的适应干旱的特征，表现为：（1）萌芽快，根系生长迅速而发达（2）具有旱生形态结构和生理机能（3）植物化学成分发生变化二、风蚀荒漠化防治的生态学原理1、植物对流沙环境的适应性原理1.2植物对风蚀、沙埋的适应流动沙丘上的植物对风蚀、沙埋的适应能力可归纳为以下4种类型：1．速生型适应2．稳定型适应3．选择型适应4．多种繁殖型适应沙拐枣、花棒、杨柴、梭梭、木蓼等。例杨柴、沙拐枣、红柳、骆驼刺、沙柳、麻黄、沙蒿、白刺、沙竹、牛心朴子、沙旋复花等。例二、风蚀荒漠化防治的生态学原理沙生植物对流沙环境活动性的适应途径主要是避免风蚀，适度沙埋。沙埋的适度范围可用沙埋厚度与灌木本身高度之比值（A）来衡量。A=0~0.7为适度沙埋，A0.7为过度沙埋。天然灌木、半灌木产生灌丛沙堆效应，以消除风蚀。1.2植物对风蚀、沙埋的适应1.3植物对流沙环境变异性的适应植物对环境变异的适应性变化，亦即沙地植被演替规律，这是恢复天然植被和建立人工植被各项技术措施的理论基础。二、风蚀荒漠化防治的生态学原理2、植物对流沙环境的作用原理2.1植物固沙作用植物以其茂密的枝叶和聚积枯落物庇护表层沙粒，降低近地层风速，加速土壤形成过程，提高临界风速值，起到固沙作用。当沙面逐渐稳定以后，便开始了成土过程。2.2植物的阻沙作用植被阻沙作用大小与覆盖度有关，不同植物固沙和阻沙能力取决于近地层枝叶分布状况。灌木固沙和阻沙能力较强。输沙量与风速的三次方成正相关，风速的降低，起到阻沙作用。2.3植物改善小气候作用在植被覆盖下，反射率、风速、水面蒸发量显著降低，相对湿度提高。小气候改变后，加速成土过程。2.4植物对风沙土的改良①机械组成发生变化②物理性质变化③水分性质发生变化④有机质含量增加⑤N、P、K三要素含量增加⑥碳酸钙含量增加，PH值提高⑦土壤微生物数量增加⑧沙层含水率减少二、风蚀荒漠化防治的生态学原理三、水蚀荒漠化的防治原理1、水力侵蚀作用1.1侵蚀起动流速1.2水力侵蚀作用过程2、土壤侵蚀规律2.1雨滴击溅侵蚀2.2地表径流侵蚀2.3下渗侵蚀（重力侵蚀）3、影响土壤水蚀的因素三、水蚀荒漠化的防治原理1、水力侵蚀作用1.1侵蚀起动流速起动流速或临界流速分为滑动起动和滚动起动2种。起动流速的经验公式三、水蚀荒漠化的防治原理1.2水力侵蚀作用过程（1）水流侵蚀作用（2）水流搬运作用（3）泥沙堆积1、水力侵蚀作用侵蚀强度分为微度、轻度、中度、强度、极度和剧烈侵蚀6级。常用侵蚀模数、侵蚀深度、沟谷密度、地面割裂等指标来表征。分为下蚀和侧蚀2种方式。有悬移和推移2种。rs—侵蚀土容重h—侵蚀深度Ms—侵蚀模数坡面挟沙水流挟沙坡面挟沙三、水蚀荒漠化的防治原理2、土壤侵蚀规律三、水蚀荒漠化的防治原理水力侵蚀过程中剥蚀、搬运和沉积3种状态的发生是在不同条件下，水的破坏力大于土体的抵抗力的结果。2.1雨滴击溅侵蚀主要表现在3个方面：（1）破坏土壤结构，形成“板结”。（2）直接打击地面，产生土粒飞溅和沿坡面迁移。（3）雨滴打击增强地表薄层径流的紊动强度，导致了侵蚀和输沙能力增大。降雨侵蚀力指标三、水蚀荒漠化的防治原理三、水蚀荒漠化的防治原理2、土壤侵蚀规律2.2地表径流侵蚀形成分三个阶段：蓄渗阶段坡面漫流阶段沟槽集流阶段根据程度分为：（1）坡面径流侵蚀（2）沟蚀流速、流量、坡度、土壤质地等相关4个不同发育阶段：浅沟、切沟、冲沟、坳沟深度超过1m，宽超过深度0.5~1倍以上深度为10~50m断面呈“V”型出现沟头下游现堆积物、冲积物，“V”或“U”型停止发育稳定坡积物三、水蚀荒漠化的防治原理冲刷流速和粒径、容重间关系稳定条件下，水流流过单位面积坡面时产生的冲刷作用2、土壤侵蚀规律2.3下渗侵蚀（重力侵蚀）三、水蚀荒漠化的防治原理水流下渗，增加了土体重力，土体颗粒之间凝聚力减弱，发生滑坡、崩塌、泻溜等，造成土壤侵蚀。水力对土壤侵蚀还有混合侵蚀。最常见的混合侵蚀就是泥石流。3、影响土壤水蚀的因素三、水蚀荒漠化的防治原理（1）降雨对土壤水蚀的影响（2）地形对土壤水蚀的影响（3）土壤条件对水蚀的影响（4）植被对土壤侵蚀的影响（5）人为活动对水力侵蚀的影响自然因素人为因素雨型、降