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成都山地所在耕作侵蚀领域研究取得新进展

文章来源:成都山地所 发表时间:2018-10-30

  坡耕地是我国重要的土地资源,农业活动过程中产生的耕作侵蚀已被认为是导致山区、丘陵坡耕地土壤景观演变、土壤退化和作物产量不稳定等的重要因素。近年来研究发现土壤景观条件、耕作工具、耕作模式等是造成坡耕地土壤位移和耕作侵蚀的重要影响因素,而关于耕作工具与耕作对象之间的作用及其对坡面土壤运动的作用机制研究还鲜有报道。成都山地所张建辉研究员团队以我国西南地区一种主要的耕作工具——宽刃锄为例,利用磁性示踪法进行了田间耕作模拟实验,研究了锄耕条件下不同土壤——耕具接触面积对坡面土壤位移的影响机制。 

  研究认为,在耕作工具宽度保持一致的前提下,作为构成接触面积要素之一的耕作深度,能够成为替代耕作过程中的土壤——耕具接触面积指标研究土壤运动特征。结果表明,随耕作深度的增大,平均土壤移动距离呈线性增加趋势,而且在陡坡且深耕的情况下,这种关系变得更为显著。研究也发现,土壤位移速率随耕作深度增大呈现二次函数增加的趋势,与坡度仅表现为线性关系,表明耕作深度对耕作位移速率的影响较坡度影响更大。通过类比,研究认为构成土壤——耕具接触面积的另一个要素,即耕作工具的宽度,也是影响坡耕地土壤位移和土壤侵蚀的重要因素。因此,土壤移动距离、土壤位移速率均直接受制于土壤——耕具接触面。 

  在实验结果的基础上,结合对团队早先的研究工作和国外相关研究结果的分析,建立了耕作传输系数和土壤——耕具接触面积之间的关系模型。基于诸多土壤景观条件所构建的两者之间关系具有较好的代表性和适应性,为不同形状耕具在坡耕地进行不同深度耕作下的耕作侵蚀速率预测提供了可能和参考。在土壤保持层面,本研究结果为迅速实现有效的耕作侵蚀控制策略提供了理论支撑。 

  该研究得到了国家自然科学基金(41571267)、国家重点基础研究发展计划(973)项目(2015CB452704)和中国科学院成都山地灾害与环境研究所“一三五”项目(SDS-135-1702)的资助。该研究成果发表于国际学术期刊Soil and Tillage Research. 

  论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167198718304471

  

  不同耕作位移参数和耕作深度的关系:a)位移距离系数;b)耕作传输系数

  

  耕作位移与耕作深度、坡度的关系:a)顺坡位移距离;b)耕作位移速率

  

  耕作传输系数和土壤——耕具接触面积的关系

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