乌兰布和沙漠风沙土风蚀可蚀性特征及其量化模型研究

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土壤风蚀可蚀性是指土壤颗粒对风蚀的敏感程度,其大小受到土壤颗粒内在属性的影响。现有的风蚀可蚀性量化指标并未考虑动态影响因素以及对本土化的修正,因此,本研究以乌兰布和沙漠风沙土为研究对象,采用野外土样采集、室内理化性质分析、风洞实验以及数理统计与数学模型构建相结合的方法,分析乌兰布和沙漠风沙土颗粒内在属性,即可蚀性因子的分异规律,揭示可蚀性因子变化的生态过程;通过分别分析归一化后的起动风速、平均风蚀量、累计风蚀量以及最大风蚀量与土壤可蚀性因子之间相关关系,将相关性最强的因子作为量化风蚀可蚀性的指标;分别建立干湿交替、冻融循环过程的风蚀可蚀性方程校正模块,最终建立了乌兰布和沙漠风沙土可蚀性量化模型。本研究得到以下结论:(1)乌兰布和沙漠不同类型沙丘风沙土有机质、碳酸钙含量以及颗粒机械组成均存在显著差异(P<0.05),随着沙丘流动性的减小,有机质和碳酸钙显著增加(P><0.05)。沙丘不同部位风沙土有机质和碳酸钙含量无显著差异(P>0.05),细砂和中砂含量存在显著差异(P<0.05)。(2)干湿交替和冻融循环作用均对风沙土风蚀可蚀性有显著提升(P<0.05)。其中冻融循环过程中风沙土可蚀性显著高于干湿交替过程(P<0.05)。(3)归一化的累计风蚀量与风沙土有机质含量、碳酸钙含量、粒径分布特征等土壤可蚀性因子的相关关系最显著,可以作为风沙土风蚀可蚀性的量化指标。(4)干湿交替·、冻融循环作用下的风沙土可蚀性与可蚀性因子之间的多元回归方程均具有较高的可信度(R2>0.60,NSE>0.80)和较小的误差(NRMSE<0.20,|AVE|<0.05)。本文选取了适用于乌兰布和沙漠地区的风蚀可蚀性量化指标,充分考虑了风蚀可蚀性动态变化机理,能够作为乌兰布和沙漠风沙土可蚀性量化模型,并为中国北方风沙区风蚀监测与预报提供一定的理论依据,实现了风蚀可蚀性模型的优化。
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