[发明专利]一种交替冻融作用对土壤可蚀性影响的量化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤可蚀性的量化方法，尤其是涉及交替冻融作用对土壤可蚀性影响的量化方法。

背景技术

土壤侵蚀是重要的环境问题之一，土壤侵蚀是指在陆地表面，水力、风、冻融和重力等外力作用下，土壤、土壤母质及其它地面组成物质被破坏、剥蚀、转运和沉积的全部过程。土壤侵蚀的主要类型有水力侵蚀、风力侵蚀和冻融侵蚀。前两种类型侵蚀多发生在春夏秋三季，而冻融侵蚀则发生在冬春季节。目前有关土壤侵蚀的研究很多，但主要集中在水力侵蚀和风力侵蚀，尤其水力侵蚀的研究已非常成熟。由于侵蚀发生环境的恶劣、侵蚀过程的复杂性以及监测和实验模拟的困难等原因，冻融侵蚀的研究相对滞后。我国冻土面积约占国土面积的75％，冻融侵蚀分布广泛。据第二次全国土壤侵蚀遥感调查资料统计，全国水土流失总面积356万km2中，存在冻融侵蚀的面积就有126.89万km2，所占比例为35.6％，占全国总面积的13.36％，主要分布在西藏、青海、新疆、内蒙古、甘肃、四川、黑龙江7省区，青藏高原及其附近的高山区是冻融侵蚀分布最集中且侵蚀最强烈的区域。冻融侵蚀对人类生存与发展的影响已逐渐突显并引起了人们越来越多的关注。相关研究表明，认为冻融侵蚀加快了土壤流失速度，使大量农、林、草地被破坏，降低了土地生产力。冻融侵蚀的速度已不亚于暴雨造成的水土流失。而作为长江、黄河主要源头的青藏高原，冻融侵蚀面积增大，已严重地影响了当地人民的生产、生活和地区经济的发展。同时，冻融侵蚀的产物也成为长江、黄河泥沙的主要来源之一。因此，开展冻融侵蚀研究意义重大，然而到目前为止，对冻融侵蚀的研究十分欠缺。本发明利用室内的交替冻融试验和模拟降雨试验，来研究交替冻融作用对土壤可侵性的影响，为冻融侵蚀的研究拓展了一种新方法和新思路，该发明对冻融侵蚀的研究具有重要的科学指导意义。因此，如何提供一种实用、有效的量化冻融作用对土壤可蚀性影响的方法，就成了值得解决的问题。

发明内容

本发明是为了解决如何提供一种实用、有效的量化交替冻融作用对土壤可蚀性影响的方法的问题，提出一种利用室内交替冻融试验和模拟降雨试验来量化交替冻融作用对土壤可蚀性影响的方法的技术方案，本发明通过以下技术方案实现。

本发明提供一种量化交替冻融作用对土壤可蚀性的影响方法，即利用室内交替冻融试验和模拟降雨试验来确定土壤的可蚀性。

本发明量化交替冻融作用对土壤可蚀性影响的方法，其操作步骤如下：

(1)试验土样的筛分与配置：试验土壤需要风干过5mm筛，含水量有10％和20％两种。

(2)试验土样的冻融循环：将过筛后配好的两种不同含水量的土壤，按照每1.5kg的标准装入每个内径为25cm，高为20cm的带盖塑料桶中，两种含水量的土壤各需要装8桶，共需16桶。将装好土样的桶放置在温控箱中进行冻融交替循环，冻融循环为3次和6次两种。

(3)试验土样的风干：将满足冻融循环周期设计的土样桶从温控箱中取出，相同含水量和相同冻融循环次数的土样，在干燥环境下晾置在同一张1.5m*1.5m的牛皮纸上进行风干，并在牛皮纸的边缘进行含水量和循环次数的标记，风干时间为一周。

(4)模拟降雨试验：将风干后的土样装入试验0.5m*0.2m*0.08m的土槽中进行模拟降雨试验，每个土槽装入的试验用土量为2.9kg，结构处理一致，坡度均为5％，模拟降雨的降雨形式为连续降雨，所选降雨强度为50mm/min,25mm/min,75mm/min,100mm/min四种。

(5)土壤可蚀性的比较：将两种含水量和两种冻融循环次数下的土样在模拟降雨试验中的产沙量与未进行任何冻融作用的土样在模拟降雨下的产沙量进行比较，说明不同含水量和冻融循环次数对土壤可蚀性的影响。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：

(1)对试验土样进行了风干筛分处理和不同含水量的重新配置，试验结果更具有一致性和对比性；

(2)与传统的室内冻融循环设计相比，本发明中的冻融循环设计过程同时考虑了风干过程，所以冻融循环设计更为合理，与自然界的交替冻融现象更为吻合；

(3)与传统的室内冻融循环设计相比，冻融循环设计中的最低温度、最高温度以及温度的变化速度与自然界的交替冻融循环更为吻合。

附图说明

图1是两种含水量和两种冻融循环次数下的产沙强度对比图；

图2是10％含水量时两种冻融循环周期下的产沙强度对比图；

图3是20％含水量时两种冻融循环周期下的产沙强度对比图；

图4是冻融循环周期为3时两种含水量下的产沙强度对比图；