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保护性耕作防治土壤风蚀的试验研究
作 者: 臧英
导 师: 高焕文
学 校: 中国农业大学
专 业: 农业机械化工程
关键词: 保护性耕作 土壤风蚀 试验 沙尘采集仪 模型
分类号: S345
类 型: 博士论文
年 份: 2003年
下 载: 447次
引 用: 26次
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内容摘要
土壤风蚀沙化已成为北方旱区农业可持续发展最为突出的问题,加强农田保护迫在眉睫。经过多年研究,我国已建立一套具有中国特色的旱地保护性耕作体系,并对保护性耕作技术和机具方面进行了大量研究,取得了显著的成果。但目前仍缺乏对保护性耕作防风蚀方面的系统研究;缺乏深入细致地对保护性耕作体系防止风蚀机理的研究;缺乏对保护性耕作体系的定量模拟研究。另外缺乏用于农田土壤风蚀观测的采沙设备的研制。针对上述问题,参照国内外经验,本文主要进行了如下研究: 1.基于国外几种风沙采集设备,结合我国实际情况研制了“中农”沙尘采集仪,其结构简单,操作方便,能够自动调整进沙口方向,能够在同一位置点采集不同高度的沙样,可以在田间进行长期的风蚀观测;在风洞内对其进行了性能校正,结果表明,沙尘采集仪满足等动力特性要求,采集率为85.6%,适用于采集以跃移形式运动的土壤颗粒。此项研究在国内尚属首次。 2.建立了免耕覆盖、耙地覆盖、免耕无覆盖和传统耕作四种处理方式的风蚀试验区,利用自行研制的沙尘采集仪、全自动气象站等测试设备,对不同耕作体系的土壤风蚀进行了系统的测定,为研究保护性耕作体系防止土壤风蚀效应及机理提供了宝贵的数据,在国内尚属首次。 试验结果表明:(1)以少免耕和秸秆覆盖相结合的保护性耕作体系可增加地表抗蚀性,明显地减少土壤风蚀。与传统翻耕相比,保护性耕作体系可增加地表土壤含水量35.6%;增加地表粗糙度265.3%,减少土壤风蚀量77.2%。(2)在秸秆覆盖和耕作两因素当中,秸秆覆盖对减小风蚀的作用最大,可减少土壤风蚀量71.2%,而且输沙量随着覆盖量的增加而减少。地表耕作的作用仅占7%,相对秸秆覆盖的影响来说不是很明显。另外,仅有免耕而没有秸秆覆盖能减少21.6%的沙尘量。(3)保护性耕作减少近地表土壤颗粒运动的数量较多,随着高度增加,保护性耕作体系减少农田土壤颗粒运动的数量相对减少。(4)保护性耕作可减少92.6%近地表吹起的大颗粒量及38.6%扬上天空的微粒量,从而可减少土壤养分损失和对大气环境的污染。 3.在对风蚀模型深入分析和田间试验的基础上,建立了针对我国保护性耕作体系的土壤风蚀模型,并利用田间试验数据进行了验证。 本模型在国外农田土壤风蚀预报模型的基础上,增加了土壤含水量对风蚀的影响。模型验证的结果表明,土壤流失量的预测值与实测结果基本吻合,初步证明所建立的保护性耕作风蚀模型是成功的。该模型以小时为步长,根据小时的气象数据、地表土壤水分、地表粗糙度及耕作管理措施,模拟不同的耕作管理体系下农田土壤风蚀流失量情况,为采取合理的农业措施防止土壤风蚀提供了依据,在国内首创。
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全文目录
第一章 绪论 8-23 1.1 基本概念 8-9 1.2 国内外保护性耕作研究概况 9-13 1.3 国内外土壤风蚀研究概况 13-19 1.4 研究内容 19-23 第二章 沙尘采集仪的结构设计与性能试验 23-34 2.1 沙尘采集仪的设计 23-24 2.2 沙尘采集仪主要部件-采沙器的设计 24-25 2.3 采沙器性能试验设计与分析 25-32 2.4 沙尘采集仪田间试验 32-33 2.5 本章小结 33-34 第三章 保护性耕作防治土壤风蚀试验设计 34-51 3.1 引言 34-35 3.2 试验区自然状况 35-36 3.3 试验设计与布置 36-38 3.4 试验材料与方法 38-41 3.5 观测期气象及地表特性 41-49 3.6 本章小结 49-51 第四章 保护性耕作防治土壤风蚀试验结果及分析 51-75 4.1 不同耕作体系输沙量测试结果及其分析 51-65 4.2 不同耕作体系风蚀土壤理化分析 65-71 4.3 不同耕作体系风蚀与风速的关系 71-72 4.4 不同耕作体系下土壤蚀积量动态变化 72-73 4.5 本章小结 73-75 第五章 农田土壤风蚀模型研究 75-91 5.1 引言 75 5.2 风蚀模型原理 75 5.3 风蚀流失量的测度 75-76 5.4 风蚀模型建立 76-83 5.5 风蚀模型计算流程 83-85 5.6 模型的编程求解及模拟结果验证 85-90 5.7 本章小结 90-91 第六章 结论与建议 91-93 6.1 研究结论 91-92 6.2 问题与建议 92-93 参考文献 93-98 致谢 98-99 作者简介 99
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中图分类: > 农业科学 > 农学(农艺学) > 耕作学与有机农业 > 有机农业
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