植被建設(shè)是黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯區(qū)防治土壤侵蝕最有效的措施之一。根系在植被調(diào)控土壤侵蝕中發(fā)揮著重要作用。本文以黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯區(qū)鄉(xiāng)土灌木沙柳(Salix psammophyla)為研究對象,在沙柳根系野外調(diào)查的基礎(chǔ)上,通過野外定位觀測、室內(nèi)模擬降雨+風(fēng)洞試驗,系統(tǒng)研究了沙柳根系分布特征、根系對土壤水蝕、風(fēng)蝕的調(diào)控效應(yīng),揭示了根系抗侵蝕性的內(nèi)在機理,構(gòu)建了土壤水蝕、風(fēng)蝕及其交互作用與沙柳根系的關(guān)系方程,以期為水蝕風(fēng)蝕交錯區(qū)沙生植被與生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)論如下:(1)沙柳根系在土壤剖面中呈倒金字塔形分布。根系隨土壤埋深和距根基水平距離增大而減小,垂直方向上主要分布在0~40 cm深度土層范圍內(nèi),水平方向上主要分布在0~80 cm半徑范圍內(nèi)。1 mm徑級的根系在根系總量中所占比例可達51.00%,主要分布在0~20 cm深度和距根基水平距離40~120 cm的土層范圍內(nèi)。(2)沙柳根系改善了坡面水動力學(xué)性質(zhì),增大了土壤臨界切應(yīng)力,顯著增強了土壤抗水蝕能力。根系延長了坡面產(chǎn)流時間,增大了土壤入滲速率,減小了坡面流流速、雷諾數(shù)、單位水流功率,增大了水深、水流切應(yīng)力和阻力系數(shù);根系增大了土壤臨界切應(yīng)力,減小了土壤可蝕性,與裸土相比,根系作用坡面土壤臨界切應(yīng)力平均增大4.19倍,土壤可蝕性參數(shù)平均減小50.83%;室內(nèi)模擬降雨試驗下,根系減沙效益最高可達66.52%,最低為11.39%,平均為35.62%,野外整個水蝕觀測期內(nèi),根系減沙效益最高可達69.41%,最低為4.38%,平均為19.75%,野外觀測印證了室內(nèi)模擬結(jié)果。(3)沙柳根系通過調(diào)控近地表輸沙通量,顯著增強了土壤抗風(fēng)蝕能力。根系對輸沙通量廓線以及輸沙通量隨地表高度的分布特征沒有影響,但根系減小了地面不同高度的輸沙通量,與裸土相比,根系作用坡面輸沙通量在地表不同高度平均減小21.58%(11m s~(-1))和39.38%(14 m s~(-1));室內(nèi)風(fēng)洞試驗下,根系抗風(fēng)蝕效益平均可達26.87%,野外風(fēng)蝕觀測期內(nèi),根系減小了坡面土壤風(fēng)蝕強度,基于~7Be核素示蹤技術(shù)計算的根系抗風(fēng)蝕效益平均為4.66%。(4)沙柳根系弱化了風(fēng)蝕對水蝕的影響,線性方程較好地反映了土壤侵蝕速率與根系特征參數(shù)的關(guān)系。隨風(fēng)蝕水蝕交互水平增大,根系對坡面入滲產(chǎn)流及坡面水動力參數(shù)的影響作用減弱;根系改變了坡面侵蝕率隨降雨歷時的變化趨勢,與裸土坡面侵蝕率隨降雨歷時延長呈波動增大趨勢不同,根系作用坡面侵蝕率隨降雨歷時延長先增大后減小最后趨于穩(wěn)定;室內(nèi)模擬風(fēng)洞+降雨試驗下,根系減沙效益最高可達61.56%,最低為6.53%,平均為37.21%,且隨風(fēng)蝕水蝕交互水平增大,根系減沙效益增大;線性方程可較好地表達土壤侵蝕速率與根系特征參數(shù)(根重密度、根長密度和根表面積密度)的關(guān)系。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S157
【部分圖文】：

黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯區(qū)沙柳根系抗侵蝕機理研究黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯區(qū)環(huán)境各要素過渡明顯，加之農(nóng)牧交錯、人為活動強度水蝕風(fēng)蝕形成機理、環(huán)境演變的典型區(qū)域。1）該區(qū)域范圍大致自風(fēng)蝕地區(qū)長城沿南，到水蝕地區(qū)北部的綏德、吳起、定西、靈武、固原一線以北一帶，具有明顯的西南走向；2）沿分布帶的垂向采樣可以穿越多的地貌類型和生物氣候變化帶；3）區(qū)是一個以水分過渡明顯為典型特征的狹長地帶，不僅從東北向西南形成漸變過且自北向南變化也非常明顯。綜上所述，本研究采用條帶法，實地調(diào)查水蝕風(fēng)蝕交沙柳根系的分布特征。調(diào)查路線分為 A、B 和 C 三條路線（圖 1）：A）鄂托克前旗池→定邊一線（西北東南向）；B）烏審旗→橫山→榆林一線（西北東南向）；C）→榆林→神木一線（南北向）。

直接測量單位面積單位時間獲得的，其計算公式如下（李超 2016）：WQST Q 為單位寬度輸沙通量（g cm2min-1）；W 為集沙量（g）；S 為集沙盒面積（cm吹蝕時間（min）3.4 根系抗風(fēng)水復(fù)合侵蝕的室內(nèi)模擬該部分試驗在中國科學(xué)院水利部水土保持研究所黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)點試驗室人工模擬降雨大廳和風(fēng)洞實驗室進行。該研究采用先風(fēng)蝕后水蝕的順驗，且風(fēng)洞與模擬降雨試驗只進行 1 次交替。考慮到試驗成本和可操作性，該了 11 m s-1×60 mm h-1和 14m s-1×100 mm h-1兩個風(fēng)水交互水平，具體試驗設(shè)風(fēng)洞試驗結(jié)束后，在試驗土槽上安裝截流槽和四周降雨擋板，并調(diào)節(jié)土槽坡度至將土槽緩慢轉(zhuǎn)移至降雨區(qū)，這一過程盡量保證土槽表面不產(chǎn)生裂縫。11m s-1風(fēng)土樣在 60mm h-1雨強下進行降雨，14m s-1風(fēng)速風(fēng)蝕后土樣在 100mm h-1雨強下，具體試驗方法、過程和坡面流水動力學(xué)參數(shù)計算見 2.2.3.2。 技術(shù)路線

24黃土高原水蝕風(fēng)蝕交錯區(qū)沙柳根系抗侵蝕機理研究120 cm 土層范圍內(nèi)分布較少，只占總根量的 9.85%。根系長度是描述根系空間分布特征的重要參數(shù)之一，根系越長，根土接觸面積就越大，對植物營養(yǎng)來說，就越有利于植物在地下大范圍內(nèi)吸收更多的養(yǎng)分、水分和微量元素（郭正剛等 2002）。從圖 3-1（b）可以看出，沙柳根長的垂直分布特征與根量相似，主要分布在 0～40 cm 深度土層范圍內(nèi)，該土層內(nèi)根長占總根長的 92.43%，40～120 cm 土層范圍內(nèi)分布較少，占總根長的 7.57%此外，從圖 3-1 可以看出，雖然根長的垂直分布特征與根量相似，但與根量相比，根長隨土層深度增加減小速率相對更快。
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5 邢會文;劉靜;王林和;姚喜軍;王成龍;張永亮;周丹丹;;檸條、沙柳根與土及土與土界面摩擦特性[J];摩擦學(xué)學(xué)報;2010年01期

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10 楊毅;李鋼鐵;李萬有;高平生;;庫布齊沙漠東緣沙柳的適宜生長環(huán)境[J];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2010年02期

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本文編號：2853852