影响土壤风力侵蚀的因子分析

爱地理 · 发表于 2014-4-17 15:25

　　西北地区有50%以上的土地发生土壤风力侵蚀,内蒙古有65%以上地区发生风力侵蚀。其危害非常严重,直接导致土地沙漠化和荒漠化,至使生态环境恶化,耕地面积萎缩,耕地质量下降。导致土壤风力侵蚀的影响因子有风速、土壤干燥度、地表植被指数、土壤质地和坡度。对其进行研究可以揭示土壤风侵蚀的驱动因素和动力过程,对导致土壤风力侵蚀强度加重的原因进行分析,以探讨出抑制和减轻甚至消除土壤风力侵蚀的措施。
　　1、风场强度空间分布
　　风力强度是影响风对土壤颗粒搬运的重要因素。中国北方地区冬季受强大的冬季风所控制,来自北方的冷空气南侵,带来大风天气。春季西伯利亚的冷空气爆发南移,沿途伴有大风天气。根据刘连友等的资料,砂质壤土、壤质砂土和固定风砂土的起动风速分别为610、616和511mös。风速只有在超过某一临界值的情况下才有可能搬运土壤中的颗粒物质至空中,在地表土壤性质一定的情况下,超过临界值风速的大风日数越长,对土壤侵蚀程度就越深。通过对全国616个气象站点1981～1990年的数据进行处理,统计一年的12个月中日均风速大于610mös天数的分布状况(表1),结果表明有365个站点存在日均风速大于610mös的天数。在这365个站点中,11～5月大于610mös天数占年总大于610mös天数60%的站点有289个,占80%的站点有170个,说明11～5月是一年中主要的风期。

表1 全国一年中日均风速大于6m/s天数的分布状况

　　统计11～5月份中日均风速大于610mös的天数,并用地理信息系统方法进行空间内插(图3)可以看出,由西北向东南方向,在11～5月的大于610mös的天数逐渐减少。大致有5个强风区域,第1部分为新疆东部、甘肃西部和内蒙古西部地区,第2部分为内蒙中部、阴山北部地区和燕山—太行山西部地区,由于来自西北方向的强风受高大山体的阻挡,这一区域呈带状分布于山体西北部;第3部分为辽宁中部、南部和黑龙江东部和内蒙古东部的呼伦贝尔地区,这一地区风速较前二者为低,大部分地区大于610mös风速的天数在30天以内;第4部分为新疆南部、西藏北部和青海西部地区,此区面积大,几乎覆盖西藏全部和新疆南缘地区,风速也最强,区域内11～5月大于610mös的天数大于30天,局部地区大于60天;第5部分为东南沿海部分地区。
　　2、干燥度的空间分布
　　地表土壤含水量的变化也是影响风力对土壤颗粒搬运的重要因素。降雨量少,气温偏高,土壤变得干燥,风易将粉尘物质带入空中。土壤的干燥度与降雨量、温度直接相关,利用公式(221)对土壤表面的干燥度进行定量研究:

中国风场强度分级

图3 中国风场强度分级

　　对数据进行空间内插。秦岭、淮河以南处于气候湿润区;淮河以北的华北平原、东北南部、东北中部,大兴安岭至太行山脉以东地区处于半湿润地区;华北地区西部、西南地区西部、新疆北部处于半干旱地区;内蒙中部、内蒙西部、新疆南部、新疆中部和青海西部地区属于干旱地区。
　　3、植被指数的空间分布
　　地表植被覆盖是影响土壤风力侵蚀的又一重要因素,在水域、冰雪和植被覆盖度高的地区,不发生土壤的风力侵蚀。相反,地表裸露,植被稀少,都使土壤受风的侵蚀加大。利用气象卫星NOAA数据,对植被指数进行计算,计算规一化植被指数的公式(2-2)如下:

　　NDVI并不是植被覆盖率,但通过相应的运算,可以用来计算地表的植被覆盖率。植被的茎、叶、主干对提高地表的粗糙度、降低地表风速有重要作用;同时,植物的原地的残余物、植物的根及土壤有机体含量对土壤可蚀性的影响也非常重要。从1992年和1993年冬季NDVI最大值的平均值的分布状况可以看出,干旱区和半干旱区的NDVI值降至最低点,半湿润区的NDVI值也降至较低水平,西南地区西部、西北地区、华北西部、华北北部、东北中部和东北北部的大部分地区冬季和春季处于低温和燥的状态下,植被覆盖降至最低点,地表裸露,大量农耕土壤、沙漠和冲积物等暴露在空气当中。但在夏季,半湿润区的NDVI值明显增大,半干旱区的NDVI值也增大,而干旱区的NDVI值却没有多大变化,只在绿洲地区或者是地下水资源较丰富的地区出现NDVI值增大的现象。图5显示了1992年和1993年夏季NDVI最大值的平均值。土利用遥感调查的结果也显示了冬季在植被指数低的西北地区、华北地区西部、青藏高原北部地区土地利用方式为裸露的未利用地类型,土壤风力侵蚀也几乎全部发生在这一范围。在西北地区的山地,由于受垂直地带性规律的影响,随着海拔增高,山地迎风坡降雨量相对增大,植被覆盖度增大,相应地土壤风力侵蚀程度降低。在新疆的天山和阿尔泰山部分地区几乎不存在风力侵蚀。摘自《中国土壤风力侵蚀空间格局及驱动因子分析》更多相关文献请参考地理国情监测云平台。