沙质土壤的特点篇1
基于GiS与地统计学原理，使用arcGiS地统计分析模块研究了长沙周边地区农田根层土壤有机质含量的空间变异情况。结果表明：参照土壤养分分级标准发现长沙农田地区根层土壤中有机质含量中等；以该研究区域山坡天然土壤为农田土壤对比样，比较各项养分值的高低及相关系数，方法可行，结果也有一定意义；有机质的半变异函数最佳理论模型为球形模型，对半变异函数理论模型及参数进行分析发现有机质空间相关性均较弱，说明其空间变异主要受施肥方式和施肥水平影响；使用普通克里格插值方法，绘制长沙市农田地区根层土壤有机质含量分布图，直观地显示了长沙地区基本农田根层土壤有机质的丰缺状况，可为科学施肥提供理论依据及指导。
关键词：
地统计学；土壤有机质；空间变异；长沙地区；克里格插值
近年来，随着城市化进程地不断加速，城市周边地区农田土壤资源面临的压力日益严重，加之各地施肥结构及施用量、耕作方式及制度的不同，土壤中的有效养分也随之发生变化[1]。农田土壤有机质是土壤养分的重要组成部分，也是评价土壤肥力和土壤质量的重要指标[2]。农田土壤有机质含量下降将直接导致土壤肥力降低，从而影响农业生态系统的生产力[3]。面对着农田面积不断减小以及农田土壤养分状况堪忧的现状，加强农田土壤有机质实地监测分析，及时准确地掌握土壤养分含量水平，揭示土壤有机质空间变异性及空间分布，对农田土壤养分的管理与合理施肥具有重要意义，也是实现土壤可持续利用和区域可持续发展的前提[4-5]。长沙市作为国家“两型”社会综合配套改革试验区的主体部分，应当在城市农业方面发挥带头作用。因此，尽快弄清长沙地区基本农田的土壤有机质状况，为长沙地区农业的发展乃至整个国民经济的发展提供坚实的科学依据，便显得非常必要和迫切了。然而，目前对长沙地区农田根层土壤养分进行系统研究的报道很少，有关高密度采样的研究还是未见报道，同时利用研究区域天然土壤作为基本农田土壤的对比样，具有较大的参考价值。研究通过布点采样法采集了长沙市周边农业地区的根层土壤，对土壤有机质这个对水稻生长影响极大的土壤理化指标进行分析，所得结果与全国第二次土壤普查养分分级标准以及研究区域采样点附近山丘天然土壤进行对比，从整体上掌握了该区域基本农田根层土壤养分丰缺状况。运用arcGiS地统计学模块对该区域土壤养分进行空间变异分析，并采用克里格插值法绘制了长沙地区基本农田土壤养分分布图，以便更直观地了解该地区基本农田的养分分布状况，为长沙地区科学合理施肥以及主要农作物的生产和管理、生态农业和有机农业的健康稳定发展提供了基础数据与理论依据。
1研究区自然地理概况
长沙市位于东经111°53′~114°15′，北纬27°51′~28°41′之间，总面积约为1.18万km2，地处湖南省东部偏北的湘江下游，境内丘陵低山遍布，河谷纵横，地表水系发达；年平均气温17.2℃，年均降水量1361.6mm，属亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛，雨热同期。整个区域大致坐落于长浏构造盆地西缘，出露的岩石以第四纪与现代冲积物、第四纪红土风化壳与网纹红土、砂岩、泥岩、板岩为主，分布有少量的石灰岩和花岗岩。土壤类型以红壤、水稻土为主，分别占土壤总面积的70%与25%。其中水稻土母质多样，有红壤性的、潜育性的，也有人工长期培育形成的肥沃水稻土。区域内耕地面积约为240000hm2，农业人口人均占有耕地580.29m2，是传统的双季稻种植区。农田主要分布在西部的宁乡县、望城区、岳麓区西部，以及东部的长沙县、浏阳市一带。
2材料与方法
2.1样品与数据来源
2.1.1采样区选择原则为了全面、客观地反映整个区域的土壤全貌，主要遵循以下原则选择样地：平整连片；种植制度、栽培技术与水稻品种基本一致；交通比较方便，邻近村落、住宅；避开地势过高与过低之处；连续多年种植水稻。
2.1.2采样方案土壤样品采集采用GpS定位，选择长沙市周边长沙县、望城区、浏阳市、宁乡县、岳麓区等主要农业分布区具有代表性的地点作为样本采集点，遵从“随机”、“多点混合”的原则进行采样。选择地块中央部位，用铁铲去除枯落物、苔藓层、杂草；每个样品均为采样点中心100m范围内10~15个土样的混合物，最终得到53个农田深度20~30cm的根系层（土壤剖面中以植物活根系为主的层，物质和能量的迁移转化在此层最为活跃）土壤样品。采样点具置见图1。在同一个采样区，于附近山坡土壤质地均匀处，以相同方法采集对比样，共采集19个山坡对比土壤样品。
2.2样品测试、数据处理及分析方法
2.2.1样品测试采用室内分析，根据不同测试内容按照试验要求配制测试溶液。测试程序严格按照tpY-6型土壤测试仪（浙江托普仪器）依次开展。对土壤中有机质含量进行测试，为避免误差，每个样本测定3次，最终结果取其平均值。
2.2.2数据分析方法采用SpSS13.0、arcGiS10.0等软件进行数据处理及分析。其中，SpSS软件主要进行常规的基本统计量分析及正态分布检验和相关性分析；arcGiS主要用于空间分析，利用arcGiS地统计分析模块工具拟合出土壤有机质的最优半变异函数模型，并采用普通克里格方法进行空间插值，绘制土壤有机质的空间插值图。
3结果与分析
3.1土壤有机质的统计特征分析全国第二次土壤养分普查所确定的有机质分级标准共分为6级：第1级，＞40g/kg；第2级，30~40g/kg；第3级，20~30g/kg；第4级，10~20g/kg；第5级，6~10g/kg；第6级，＜6g/kg。级数越大表示其含量越少，土壤质量越差。测定结果显示：53个样本的土壤有机质含量平均为23.5g/kg，最大值为36.0g/kg，最小值为11.1g/kg，极差值为24.9，标准差为0.56。按全国第二次土壤普查养分含量分级标准，长沙地区基本农田土壤有机质含量水平处于第4级。山坡对比样（共计19个样本）土壤有机质统计特征结果如下：土壤有机质含量平均为21.7g/kg，最大值为33.1g/kg，最小值为13.1g/kg，极差值为20.0，标准差为0.46。山坡对比样的土壤有机质含量略低于农田土壤，但其波动性小于农田土壤。测定结果表明，长沙地区农田土壤有机质含量属于中等水平，相对于普遍认为肥力水平较高的水稻土来说这一值明显偏低，而农田土壤中平均含量要略高于山坡自然土壤，这与实际情况是相符的。因为人为长期施用农家肥培育地力，所以传统农业区的稻田肥力普遍比山坡土壤高。此外，农田土壤有机质含量的极差相对较大，也说明各地区土壤中的有机质含量受到农民施肥水平的影响，差异较明显。
3.2土壤有机质空间变异分析地统计学已经被证明是分析土壤特性空间分布特征及其变异规律较为有效的方法之一，它能够揭示随机变量在空间上的分布特征，解释自然和人为过程对变量空间变异的影响，从而弥补传统统计学的不足[6]。地统计学的前提是样本必须服从正态分布，因此在对样本数据进行半变异分析前必须对数据进行分布类型检验[7-8]。利用SpSS13.0软件分别绘制正态Q-Q图对数据分布进行正态分布检验，检验后确定长沙地区农田土壤有机质含量呈正态分布，可以进行空间变异分析及插值。
3.2.1土壤养分含量的半变异函数分析在arcGiS地统计分析模块中对有机质数据分别使用圆形、球形、指数、高斯等4种常见的模型进行拟合得到最优半变异函数模型。拟合参数包括预测误差的平均值、均方根、标准平均值、标准均方根、平均标准误差。模型选择的判断标准为：标准均方根预测误差越接近于1，预测误差的平均值越接近于0，其他值越小时，其模型拟合状况越好[9-11]。不同模型拟合参数结果见表1，比较后可知，长沙地区农田土壤有机质含量半变异函数最佳理论模型为球形模型。块金值通常表示由测量误差和小于最小取样尺度引起的随机变异；基台值表示系统内的总变异，包括结构性变异和随机性变异；块金系数表示随机部分引起的空间变异占系统总变异的比例，若此值小于25%，则说明系统具有强空间相关性，变异受结构性因素影响更大；大于75%则说明系统空间相关性很弱，变异受随机性因素影响更大[12]。而研究结果测算出长沙地区农田土壤有机质含量的块金系数为54.6%，属中等空间相关性，这是由研究区域土壤母质、地形、气候条件等结构性因素以及农民的耕作制度、施肥状况等随机性因素共同作用导致的。此外，有机质的块金值比较小，表明在最小间距内变异分析过程引起的误差较小。
3.2.2土壤养分的空间分布通过拟合土壤有机质的最优半变异函数，利用arcGiS地统计分析模块中普通克里格空间插值生成土壤有机质空间分布图，具体见图2。由图2可知，长沙地区农田土壤有机质含量大部分在25g/kg以下，相对于肥沃的水稻土而言，该值明显偏低。空间分布上有较明显的方向渐变趋势，由北往南，有机质含量逐渐减少。长沙县北部、浏阳市西北部及望城区有机质含量相对较高，宁乡县西南部和浏阳市西南部及浏阳盆地东部农田地区土壤有机质含量较低。有机质丰富的地区主要集中在长沙县、浏阳、望城的传统农作区，多为冲积平原上培育多年的水田，有施用农家肥的传统，而且灌溉水充足。相反，长条状山谷地带，地处山区，垦殖历史较短，母质本身贫瘠，导致有机质含量偏低，如浏阳盆地东部。
4结论
沙质土壤的特点篇2
关键词江河湖滨地区；风沙化土地；沙土特性；改良对策；江西省
中图分类号S157.3+9文献标识码a文章编号1007-5739（2012）03-0306-02
1风沙化土地土壤基本特征及在农业生产中表现的劣性
1.1沙土剖面特征
根据沙质沉积地及现代风成沙丘的剖面观察（表1），土地由表层向下过渡，土壤颜色逐渐变浅，结构逐渐变紧，由润到湿水分逐步增多。60～230cm深处为黏化地纲纹层，有的地段由于强烈的侵蚀作用，杂色、黏化、坚硬的纲纹层露出地表。总体看，风成层理较明显，遭受风蚀，形成沙质风蚀坑、风成沙丘、波状片沙地、沙堆及沙质沉积阶地等地貌地形的风沙化土地。
1.2物理特性及在农业生产中表现出“粗、旱”的劣性
风沙化土地土质地粗糙，物理性黏粒少，从分析结果（表2）可以看出，现代风成沙丘粗沙含量高达86%以上，物理性黏粒接近于0。粗质沙地土壤呈松散的单粒状态，无土壤团粒（胶体）结构，对水、肥的保持仅靠颗粒表面吸附，因此土壤保肥能力极差。颗粒大，孔隙度大，渗透性强，土壤水、肥极易流失[1-2]。由此可知，“粗”是导致土体变坏的重要因子，是农业生产中的一大劣性，在开发利用中，首先必须进行适当的土壤改良。
风沙土地受水和风侵蚀强烈，细小黏粒和细沙被吹蚀和冲刷，使古代沙丘活化，堆积成现代风成沙丘，其结构松散、机械组成不良。据测定：河流沙质沉积阶地的土壤容重从表层至170cm依次增大，田间持水量也依次递增，其平均值为12.37%，毛管持水量和饱和持水量则相反，呈减少趋势。风成沙丘容重平均值为1.48g/cm3，田间持水量在4.15%～5.13%的范围内。一旦土地被风沙化，其土壤水分物理性质迅速变坏（表3）。土层水分的补给主要取决于大气降水，土层含水量随季节变动而变动。土壤非毛管孔隙度大，沙土水分易蒸发，从而降低土层有效水分的含量，在无灌溉条件下，作物极易遭受干旱，这也是风沙化土壤在农业生产上表现的另一大劣性。
1.3化学特性及在农业生产中表现出“瘠”的劣性
土壤颗粒的组成是控制元素分配的主要因素。颗粒大，结构就差，吸附性能就小，水、肥则易损失。风沙化土地经水蚀、风蚀，细沙粒和黏粒都有损失，大颗粒相对增加（表2）无法形成团体结构，呈散状。肥分只靠单独颗粒表面吸附，剩下大部分流失。无论是沙质沉积阶地，还是现代风成沙丘养分含量都十分贫乏[3-4]（表4）。二者之中现代风成沙丘就更为贫瘠。“瘠”是风沙化土地在农业生产中表现极为不利的劣性。分析结果表明：有机质由表向下层呈明显递增趋势。全氮的含量与其是平行对应关系，在沙质沉积阶地中微量元素由表向下也有明显递增趋势，但现代风成沙丘变化不大，说明风化过程中大量微量元素损失了。而矿物质主要是石英（Sio2），占90.39%，其本身是无养分又难分解个体，同时吸附性又差，其次是al2o3、Fe2o3。
2风沙化土地开发利用及土壤改良的主要技术措施
2.1营造防风带
建立防风林带是固定流沙、开发利用该地的根本性措施。它对局部和近地层的小气候有很大的调节和改善作用，可以降低风速，减轻以至挡住风蚀，改善环境条件，达到维护绿州生态系统平衡、调节大气干旱、促进能量转化、保护开发用地的目的。
南昌地区防风林带，以乔灌呈带状混交为主，开发区域要有主防风林带和副防风林带，主防风林带与该地主风向垂直，副防风林带与其平行。主林带一般宽度以20～50m为宜，副林带也要10～20m，株行距可根据树种生物学特性来确定。宜选用耐旱、耐瘠的树种，如速生杨树、合欢、樟树、湿地松、刺槐、胡枝子、海桐等。
2.2客黏沙
该类型土地具有粗、瘠、极易干旱、湿度变幅大、土壤吸附性能差等缺点，根据其特点进行开发，因地制宜，适当改土，这也是极为重要的开发步骤，掺客变土壤又是主要措施之一，掺客土（如塘泥、湖泥、河泥、沟泥、红壤土、海泥等）促进团粒结构的形成，改善土壤物理性质（表5），活化土壤中的微生物，若与施有机肥等措施相结合效果更佳。沙土与客土按一定比例掺和，轻重土质相互作用，随客黏土量的增加，毛管上升水增高，可供植物利用水分增加，特别干旱期，土壤抗旱性能明显改善。
客黏土增加土壤养分供给量，调节水、肥、气、热等诸因素的关系，达到土肥相融、促进作物根系正常生长、增强作物的抗逆性，从而提高了产量，如1989年新建县厚田乡沙地改土试验表明，蔬菜产量比对照增产11.0%～31.2%，花生表现颗粒饱满，产量也较对照增加17.6%，果树幼龄期表现生长旺盛、枝条健壮、成树早、抗逆性强等特点。
2.3种植业和养殖业相结合，合理开发
风成沙地非常贫瘠（表4），有机质含量仅为0.08%～0.12%，全氮含量为0.006%～0.008%，全磷含量为0.024%～0.066%，全钾含量为2.23%～2.94%，因此提高地力是开发成败的关键。种养结合是培肥地力、增效增收的另一项措施。养殖业为种植业提供丰富的有机质，种植业为养殖业提供大量优质饲料，促进了养殖业的发展。如养1头猪平均每年积固鲜粪1000kg，尿肥2000kg，其肥料效益通过如下计算可看出：1t鲜猪粪提供有机质1000×0.15=150kg，提供氮素1000×0.56%=5.6kg；1t猪尿提供有机质1000×2.5%=25kg，提供氮素1000×0.31%=3.1kg。1头猪1年提供有机质200kg、氮素11.8kg，相当于优质尿素100×（11.8/40）=30kg养猪肥效（资料由中科院兰州沙漠所王振先研究员提供）。可见，养1头猪可提供666.7m2田块的肥源，是土壤改良的重要途径，为丰产、高效开发利用粗质沙地打下坚实基础。
2.4种植绿肥，培肥土壤
根据风沙化土地在农业生产中的劣性，发展绿肥种植，在夏秋季可种饭豆（Vignacvlirdrica）、大豆、绿豆、猪屎豆（crotalriamucronato）、花生等，冬春季可种蚕豆、豌豆、毛苕子、肥田萝卜、油菜等，种植绿肥的肥效及土壤的作用十分明显，通过计算可以看出：一般每年播种两季绿肥作物，平均可产鲜有机体30t/hm2（仅地上部分，地下部分与其相等）。以猪屎豆为例，其肥效成分：含有机质19%、氮0.51%，666.7m2田地绿肥可以提供20kg氮素（相当于50kg尿素），720kg有机物能使耕作层（0～30cm）土壤有机质含量增加0.24%（以上数据数据由王振先研究员提供）。因此，合理种植绿肥，可以培肥土壤（表6），促进土壤结构形成，增大阳离子交换能量，调节土壤水、肥、气、热之间关系。总之，采用生物改良（种植绿肥）也是最直接有效的土壤改良科技措施之一。
2.5增施有机肥，合理施用化肥
开发利用粗质沙地时，应特别注意施肥。以有机肥为主，化肥只配合有机肥施用，有机肥主要以农家肥为主（如猪牛粪、鸡鸭粪、人粪尿、饼堆、堆沤肥等），有机肥营养全面，肥效持久，有机质丰富，是沙地改良的另一项重要措施，其同样可以改善土体结果活化微生物，增加有机质质量，从而提高地力，促进作物旺盛生长。因此，增施有机肥也是沙良的另一项重要技术措施[5-6]。
2.6适时灌溉，雨季注意排涝
粗质沙地田间持水不超过4%，透水性强，蒸发量大，保水性差，雨水特别是暴雨多半渗入到沙层下部直至不透水的下伏地层，炎热高温季节，一般3d地表表现缺水，时间延长，缺水尤其严重，植株表现脱水甚至干枯，因此适时灌溉，合理改良土壤是确保丰产、稳产的关键。同时，梅雨季节，降雨量大、集中，易造成几天甚至几十天积水，应当注意排涝。
2.7合理耕作，不可“绝对”空闲
南昌地区具有高温多雨、干湿季明显、干季风季同期的气候特点。降雨集中在2―3月，占全年降水量的76%，干季也长达6个月之久。同期≥6m/s起风沙天，年达43d。这样的沙地，在梅雨季节受强烈水蚀，而干季风季又受强烈风蚀，要有效防止水和风侵蚀，就必须提高复种指数，合理轮作，增大栽植密度，不可“绝对”空闲，尽可能缩短地表时间，减轻风和水侵蚀程度，从而保护地力。
3参考文献
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[2]梅祖明，殷婷，袁平凡，等.上海地区滩涂土地整治改良方法探讨[J].上海地质，2010（S1）：101-102.
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沙质土壤的特点篇3
【关键词】沙漠地区引水渠道地质问题处理意见
景电二期延伸向民勤调水渠续建工程是专门解决民勤县水资源短缺的一项应急工程，是在民勤调水延伸工程的基础上沿洪水河右岸进行输水渠延伸调水的工程，工程区位于武威市凉州、民勤两县（区）境内。本区位于沙漠边缘地带，气候干燥，降雨量稀少，蒸发强烈，属典型干旱大陆性气候。该区沙漠地基以风积沙为主，具有特殊的工程性质，是沙漠工程地质勘察中的主要问题。
1.工程区内地层岩性分述
①eol-plQ42风洪积层：褐灰、浅黄色细沙层，其中夹有沙壤土，粉质壤土透镜体。细沙沙质纯净、均一，上部植物根孔较发育，具水平层理，往往顺层理及根系发育有锈黄色条带，颗粒成分以长石、石英、云母、岩屑为主，结构中密；沙壤土，粉质壤土透镜体，厚一般0.3～0.8m不等，局部可达2m以上，据景电二期向民勤调水工程勘察资料及本次勘测中取样分析成果，其粉粒含量65～70%，沙粒15～20%，粘粒10～15%。该层在工程区内，分布在冲洪积平原上部，据勘探厚度一般在6m以上。
②eolQ43风积层：岩性为沙黄色细沙及极细沙，分布在工程区北部沙漠边缘区，组成半固定丛草沙丘，结构疏松～中密。
③al-plQ43：分布于洪水河河床及两岸漫滩，上部为含砾细沙，厚1.5～2m，结构疏松，含泥量较大，下部为沙砾石层，分布于6#退水渠渠尾。
④eolQ44：为风积成因的极细沙，主要覆盖于工程区南部冲洪平原表面上，堆积呈新月形沙丘及沙丘链，有时分布于沙漠区冲洪积平原面的风蚀凹地中，厚0.3～0.5m，其结构疏松、干燥、易风蚀流动。
2.渠基冻胀工程地质问题
输水渠线渠坡渠基基本上以eol-plQ42风洪积细沙为主，但局部段渠坡渠基有粉质粘土、粉质壤土及沙壤土透镜体（厚0.3～1.5m）分布，对于该类渠段，渠道若低于地下水位时，或渠道置于土、沙毛细上升高度之内时（地层介质含水量接近饱和状态），渠道会产生冻胀破坏。同时，由于渠道输水运行过程中产生的渗漏，使渗透性能相对较差，持水性较好的上述土层含水量增大，甚至饱和。若渠段遇到分布面积、厚度较大，延伸较远的土质透镜体时，渠道渗水往往滞留于渠身附近土层中，而不易释水，进而产生冻胀破坏。建议对该类地基应进行防渗、防冻胀处理，在渠底设沙砾石垫层，使渗漏水不致滞留在持水性强的土层中，从而避免冻胀，垫层厚0.5～0.8m。
3.风积沙渠道的边坡及稳定性问题
风积沙地基具有无湿陷性，低压缩性，易扰动性，易被风蚀或冲蚀性的特点，亦即在水下或风干时，由于表面张力逐渐消失，沙粒间不再有粘着现象，完全是松散的粒间接触，颗粒间无凝聚力，仅有微量咬合力，这就使得风积沙的渠道边坡比较缓。按风积沙的天然休止角32.3？，疏松沙体的极限边坡比应为1：1.57，中密或密实沙体的内摩擦角理论上稍高于休止角，折合后坡比1：1.4。从以上分析可见，沙质边坡采用1：1.5的坡比，如不考虑风蚀作用的影响是安全的，但事实上风蚀作用是不可回避的，综合考虑各方面的因素，当坡高（挖深）小于6m时，坡比1：1.5～1：1.75；当挖深6～12m时，坡比1：1.75；当挖深大于12m时，坡比按1：1.75～1：2.0（考虑阶梯形开挖，预留马道）。施工时要注意采取各种护坡措施，如压草格网或用沙砾石压盖护坡及对边坡洒水，使其保持一定湿度，以增加边坡稳定性，减少风沙对施工的干扰。
4.土质渠基的湿陷变形破坏问题
由于输水线路沿腾格里沙漠边缘布行，局部段输水渠线位于冲洪积平原上，渠基岩性大部分为eol-plQ42风洪积细沙层，其中夹有沙壤土、粉质壤土透镜体，因此，渠线局部段涉及土质渠基湿陷变形问题，而沙壤土、粉质壤土通过本次取样试验及类比前段（已竣工段）资料，其干密度1.37～1.62g/cm3，压缩系数0.069～0.21mpa-1，湿陷变形系数0.023～0.054，属中低压缩性，轻微～中等湿陷性土，因此渠基底部若遇到该类土层、应进行清除，用细沙回填压密，上部铺50～80cm沙砾石垫层进行处理。
5.结语：
沙漠环境的特殊性决定了沙漠地区岩土工程地质勘察重点、方法的特殊性。合理地选择勘察重点和科学地应用勘察方法，有助于抓住勘察工作的实质，减少工作量。勘察工作者应该根据工程及场地具体特点，参照已建工程积累的勘察经验，合理布置勘察工作量，合理推荐地基承载力及地基处理方法，可以为设计、施工方提供可靠的地质资料。
沙质土壤的特点篇4
【关键词】流域产输沙规律；气候因素；植被因素；地形因素；土壤因素；太行山区
1.研究区基本概况
1.1研究区地理位置与基本概况。邢台市位于河北省南部，东经113°45ˊ至115°50ˊ，北纬36°45ˊ至37°48ˊ之间。西靠太行山与山西接壤，东以卫运河为界与山东省毗邻。北与石家庄、衡水、南与邯郸市相连。本区地势西高东低，以京广线为界，西部为山区丘陵，东部为平原。西部山丘区面积3508Km2，约占全市总面积的28%，高程多在千米以下，平均坡度1/100左右，丘陵与平原间地形变化急剧，没有明显的缓冲地带。平原面积8911Km2，占全市总面积的72%。
1.2流域降水特性分析。
（1）利用1956～2000年山区降雨量资料系列分析计算，邢台市西部山区多年平均降水量594.5mm。对年降雨量系列进行频率计算，频率曲线采用皮尔逊Ⅲ型曲线，频率计算采用适线法。对于变差系数Cv值的确定，在适线中，对系列中出现的特大特小值，一般不做处理，由于年降水量相对稳定。偏差系数Cs的取值一般用Cv/Cs值来反映。邢台市西部山区不同频率年降水量计算成果见表1。
（2）邢台市西部山区降水量年际变化很大，且常有连续几年降水量偏多或连续几年降水量偏少的现象。以历年年降水量最大值与最小值之间的比值K来表示年际变化，西部山区各雨量站监测的年降雨量资料分析，各站极值比大都在4.0以上，其中，獐貘、侯家庄两个雨量站变化幅度最大，极值比分别为9.4和9.2。
（3）邢台市西部山区降水量具有年内非常集中的特点，全年降水量的80%左右集中在汛期（6～9月），而汛期降水又集中在在7、8月份，按多年平均计算，7、8月份降水量占全年降水量的60%，6～9月份降水量占全年降水量的78.3%。特别是一些大水年份，降雨更加集中。非汛期8个月期间的降水量仅占全年降水量的21.7%。
2.水土流失影响因子分析
流域土壤侵蚀，主要受气候因素（降雨量、季节分配特点、降雨强度、降雨类型）和流域耕种管理因子（植被类型、覆盖度、作物耕作方式等）外，还受地形、地质和土壤因素和水土保持因素的影响。
2.1气候因素。
2.1.1所有的气候因子都从不同方面，在不同程度上影响水土流失。大体上可分为两种情况：一种是直接的，如降水和风对土壤的破坏作用，一般来说，暴雨是造成严重水土流失的直接动力；另一种是间接的，如降水、温度、日照等的变化对于植物的生长、植被类型、岩石风化、成土过程和土壤性质等的影响，进而间接影响水土流失发生和发展的过程。
2.1.2在北方山区，影响水土流失的气象因子主要是降水。降水包括降雨和降雪，是气象因子与水土流失关系最密切的一个因子。充分的前期降雨是导致暴雨形成径流和严重冲刷的重要条件之一。这是因为充分的前期降雨已使土壤含水量增大，再遇到易于形成径流所致。如华北地区，汛期降水量占全年降水量的70%以上。降水量的高度集中，形成明显的干、湿季节。雨季土壤经常处于湿润状态，这就为强大暴雨的剧烈侵蚀活动打下了基础，也使得水土流失的季节相对集中。
2.1.3目前，国内外提出的土壤侵蚀模型很多，其中由wischmeier和smith根据美国8000多个实验小区土壤侵蚀资料分析，于1957年提出的通用土壤侵蚀方程应用最为广泛，它是建立在土壤侵蚀理论和大量实地观测数据统计分析的基础上的一个经验模型，在我国也得到广泛应用，对于一年的降雨来说，降雨侵蚀力可采用经验公式为[3]：
式中：R为暴雨对土壤的侵蚀力；p为年降水量，mm；pi为各月平均降水量，mm。
2.1.4暴雨是造成严重水力侵蚀的主要气候因子。因为只有当单位时间内的降雨量达到一定强度，并超过土壤的渗透能力时，才会产生径流，而径流是水力侵蚀的动力；暴雨由于雨滴大，动能也大，雨滴的击溅侵蚀作用也强，因此少数强大的暴雨往往造成巨量的水土流失。一般说来，暴雨强度越大，水土流失量也越大。上述两个流域相邻，降雨强度、年降水量相似，降雨影响因子对于两个小流域也相近。
2.2地形因子。
2.2.1地形是影响水土流失的重要因子之一。地形的坡面大小、坡长、坡形、分水岭与谷底及河面的相对高程以及沟壑密度等对水土流失有很大影响。坡长因子，当其他条件相同时，水力侵蚀的强度是依据坡的长度来决定。坡面越长，汇聚的流量也越大，因而其侵蚀力就越强。坡面坡度是决定径流冲刷能力的基本因素之一。径流所具有的能量是径流的质量与流速的函数，而流速的大小主要决定于径流深度与坡面坡度。
2.2.2地形因子对土壤侵蚀过程的影响，一般用坡长因子（L）和坡度因子（S）的乘积表示，可用下式计算。
LS=L221m×（65.41sin2α+4.56sinα+0.065）（2）
式中：L为开始发生径流的一点到坡度下降至泥沙开始沉积或径流进入水道，期间的长度，m；α为坡角，度；m为坡长指数，计算公式为：sinα>0.05时，m=0.5；sinα=0.05时，m=0.4；sinα=0.035时，m=0.3；sinα
2.2.3根据地形因子分析计算，坡底流域L=468m，sina=0.0369，m=0.3，按公式（2）计算出地形因子为0.40；西台峪流域L=265m，sina=0.0342，m=0.3，计算出地形因子为0.31，坡底流域地形因子对土壤侵蚀力大于西台峪流域。
2.3土壤因子。
（1）土壤可侵蚀因子反映了土壤对侵蚀敏感性，取决于土壤结构、粘粒含量、有机质含量等。土壤是侵蚀作用的主要对象，因此它的特性，尤其是透水性、抗蚀性、抗冲性对水土流失有很大影响。
（2）土壤可侵蚀因子也称土壤抗蚀度，是指土壤抵抗径流对它们的分散和悬浮的能力。其大小主要取决于土粒和水的亲和力。亲和力越大，土壤越容易分散悬浮，团粒结构也越容易受到破坏而解体，同时还引起土壤的透水性变小和土壤表层的泥泞。在这种情况下，即使径流速度很小，机械破坏力不大，也会由于悬移作用而发生侵蚀。土壤中比较稳固的团聚体的形成，既要求有一定数量的胶结物质，又要求这种物质一经胶结以后在水中就不再分散，或分散性很小、抗蚀性较大。腐殖质能够胶结土粒，形成较好的团聚体和土壤结构。由于腐殖质中吸收性复合体为不同阳离子所饱和，使土壤具有不同的分散性。
2.4植被因素。
（1）通过对两个小流域土地利用情况调查，西台峪流域内农田面积占流域总面积的23.12%，而坡底流域的农田面积占总面积的7.67%，西台峪流域内农业开发程度较高。坡底流域内林地面积占总流域面积的24.04%，而西台峪流域内林地面积仅占总流域面积的7.50%。流域植被覆盖率按林地面积、天然草场、荒坡灌木丛和果园面积统计，则坡底流域植被覆盖率占流域面积的86.30%，西台峪的植被覆盖率占总流域面积的68.58%。如下表2为两个小流域植被及土地利用情况调查结果。
（2）根据1991～2005年泥沙监测资料，选择有代表性的降水过程和泥沙过程资料，对面雨量在不同范围的次降水产沙资料进行分析，通过分析可以看出，在流域面雨量为10～50mm范围时，坡底流域平均产沙模数为4.39t/Km2，西台峪则为44.30t/Km2，平均产沙模数增大了10倍；在流域面雨量为50～100mm范围时，坡底流域平均产沙模数为6.19t/Km2，西台峪则为76.98t/Km2，平均产沙模数增大了12倍；在流域面雨量为100～150mm范围时，坡底流域平均产沙模数为28.92t/Km2，西台峪则为406.76t/Km2，平均产沙模数增大了14倍，侵蚀模数随降水量和雨强的增加而增加。
（3）通过对坡底、西台峪两个小面积实验站年输沙模数与年平均输沙率进行分析计算，坡底站流域输沙模数为504.39t/（Km2·a），西台峪站为849.86t/（Km2·a）。西台峪站输沙模数比坡底站高41%。坡底站多年平均含沙量1.268Kg/m3，西台峪则为3.686Kg/m3，西台峪站多年平均含沙量是坡底站的3倍左右。
（4）通过计算还可以看出，流域植被对土壤侵蚀的影响主要与植被有关，但也和降雨强度和降雨历时及降水量有关。如1996年，该流域发生较大洪水，两站输沙模数相差很小，坡底站年输沙模数为5870t/（Km2·a），西台峪年输沙模数为5250t/（Km2·a），而且坡底流域大于西台峪，说明流域植被对土壤侵蚀的影响也是有一定限度的。一旦发生特大洪水，流域遭到山洪侵蚀，侵蚀模数是正常年份的几百倍，甚至上千倍。
3.结语
（1）暴雨是造成严重水力侵蚀的主要气候因子，通过对坡底、西台峪两个小面积实验站年输沙模数与降雨侵蚀力相关分析，坡底小流域相关系数为0.84，西台峪为0.94。降雨侵蚀力反映该流域的降水量，降水季节分布和降水强度等综合指标，也是造成水土流失的原动力。根据年侵蚀膜数与降水侵蚀力的相关关系，利用年、月降水量对流域年侵蚀膜数进行计算，适用于该区域无实测泥沙资料地区的水利工程设计中的沙量计算。
（2）流域植被对改变水量循环有密切关系，对天然降水量起水量再分配、调节、储蓄和改变水分循环系统的作用。同时也改变了径流的分配形式，不仅对调节水量起重要作用，对减少土壤侵蚀也起到重要作用。通过对不同降水范围情况调查分析，在不同流域内，随着次降水的流域面雨量增加，流域植被对水土流失的控制作用愈加明显。通过对不同时段降水量分析，两个流域次暴雨产沙模数相差很大，西台峪流域比坡底高10倍以上。说明流域植被不仅减少洪峰流量，延缓洪峰时间，增大对地下水的入渗量和入渗时间，而且减少地表径流对土壤的侵蚀也发挥重要作用。
（3）上述两个小流域在地形因子、土壤因子、气候因子等比较接近的情况下，流域植被就成为影响流域产沙的主要因子。植被覆盖率高的流域，土壤侵蚀量就少。根据15年泥沙系列资料计算，对两个小面积实验站年输沙模数进行分析计算，坡底站流域年输沙模数为504.39t/（Km2·a），西台峪站为849.86t/（Km2·a）。坡底站平均含沙量1.268Kg/m3，西台峪则为3.686Kg/m3，坡底站流域植被覆盖率比西台峪高17.72%，植被对土壤侵蚀量控制减少345.47t/（Km2·a）。搞好流域植被建设，是减少和减缓流域水土流失的重要措施。
参考文献
[1]乔光建，张均铃，刘春广.流域植被对水质的影响分析[J].水资源保护，2004，20（4）：28～30.
[2]张钧玲，乔光建.山丘区塑料大棚集水、节水栽培技术[J].水资源保护，2008，24（2）：92～94.
沙质土壤的特点篇5
一、基本情况
郭后风沙治理标范区，地处山东省夏津县东部，属海河流域，为黄河冲积平原。该区辖3个乡，29个村，总面积为43.93km2.地貌类型为沙丘地、缓起伏沙地、平沙地，土壤质地分为沙土、沙壤土两类，水土流失以风蚀为主。根据《山东省平原风沙区水土保持普查、区划、规划技术要点》的标准划分；轻度流失面积20400亩，中度流失面积28500亩，强度流失面积6300亩，极强流失面积800亩。水土流失面积占区总面积的84.9%。年平均土壤侵蚀模数为2800t/(km2.a)。每年流失土壤12.3万t。由于我年风蚀风旋，区内形成了许多沙垄和沙丘链，其中几十亩大小不等的浑圆状沙丘就有295个，面积为12000亩。
二、沙化土地形成的主要自然条件
（一）气候因素：该区属暖温带半湿润季节风候。多年平均气温为12.7℃,多年平均降水量为565.5mm，丰水年降水量达677.2mm，特枯年仅为313.5mm，夏季降水量占全年的67%，冬春两季降水量占全年的15%，多年平均水面蒸发量为2230mm，冬春两季热发量为1130mm，为同期降水量的13.3倍。全年风向大多为南南西风，多年平均风速3.7m/s，冬春两季平均风速为6.5m/s，大于8级大风的次数平均每年9.7次，春季大风尤多，风沙尘暴日数（水平能风度小于1000m）为24天，主要分布在1―6月份。
从资料统计分析中看出，该区降水年际变化大，年内分配不均，旱是该区生产的主要自然灾害，旱、风同季是沙化土地风蚀的气候因素。
（二）地貌和土壤：该区沙质土壤地貌类型主要为固定风沙土，半固定风沙土，流动风沙土。黄河决口泛滥的大量沙质沉积物，为沙化土地形成及风蚀提供了丰富的物质基础。这种沙化土地机械组成较细，细沙粒径（0.025―0.05mm）含量可达6―10%,有机质含量极低，流沙和半固寂静沙有机质含量0.1―0.5%，风蚀性耕地为0.6%，据雨前雨后测定，固定半固定沙丘地的最低持水量为6―11%，湿土层的稳定湿度一般可达8―9%，风蚀耕地相应为11―12%,10月下旬以后上部土层含水量降至3―5%。
（三）植被：该区农业开发历史较早，原生植被已基本消失，现多为入工植被，主要为木本植物，草木植特和农作物。木本植物主要有桃、梨、桑葚、山楂、苹果、枣、柿子、毛白杨、旱柳、加拿大杨、棉柳条、紫穗槐等。草木植物野生品种有茅草、节茎草、疾藜、蒲公英等。农作物种植面积可达65%，粮食品种有小麦、玉米、高梁、谷子、大豆。经济品种有棉花、花生、芝麻，以棉花为主。本品均为季节性植被，湿润的夏秋季多为人工植被所覆盖。干旱多风的冬春季节农作物收割，植被枯萎。地面是形成风蚀的重要条件。
三、水在防止沙化土地风蚀中的作用
（一）水在土壤固持中的作用。土壤在湿润条件下，能增加粘滞性，加强颗粒之间的团聚作用，从而增加土壤的抗风蚀能力，据中科院兰州沙漠研究所风洞实验表明：：1、流沙当降水量为1mm（沙含量10.37%）风速为18.4m/s（8级风）时，个别点（未湿透的干沙处）有风蚀现象，其余97%以上区域无风蚀现象。2、当降水量为2mm（沙含水量20.83%），风速为21.3m/s（9级风）时，无风蚀现象。
（二）水在植被建设中的作用。土壤风蚀的关键问题是植被的缺乏。植被的成活成长，与水资源开发利用十分密切。植被建设的成功与否，主要在于土壤中水份的多少。该区后屯一带沙丘地的“小老树”，春天大片麦苗的干枯，以及麦子、玉米的枯衰，树苗成活后又回芽枯死等，都是土壤水份不足造成的。要加快增加植被建设，控制沙化萎延和恢复进程，应以先大搞水利建设这个关键措施开始。1992年春季造林期间，由于连续大旱，沟中挖穴植树畦灌的树苗，成活率高于穴栽的19%，浇二次水的成活率高于浇一次水的27%。4月30日该区抽样调查毛白杨成活率为73%，因天气持续干旱，6月15日抽查成活率仅为52%，其中21%的幼树成活后失水枯干。湿润地段的树木高度、胸径、长势，均明显好于较旱地段。如果说植被是固沙的关键措施，而水利可说是绿色植被建设的先决条件。
植树浇水形式、次数与成活率
（三）水在治理开发沙化土地中的作用。治理土地沙化的目的在于开发利用土地为人类生产物质与财富。本区北铺店自1992年开始在围平的沙地上实行引水灌溉，原业的荒沙连续两年亩产粮食达到245mm，1991年8月中旬后无有效降水，郭后风沙治理示范区，因水利设施配套，引水条件优越，小麦普浇3遍水。平均单产350kg，而属同类沙区的双庙村因没有得到河水灌溉，麦子绝产面积达20%，单产仅有150kg，水是沙化土地开发利用的命脉，治沙应先治水。
四、水为先导防治沙化土地风蚀的措施及效益
（一）井渠并用，排引兼面，取补结合
旱灾是郭后风沙治理示范区的主要自然灾害，近10年来降水明显减少，客水保证率降低，农业生产需水量增加，充分利用好大气降水，客水和地下水资源尤其重要。针对水源紧缺的现实，该区在水利建设方面，采用了“以井保丰，以河补源，排引兼顾，取补结合”的用水方针。
近河水地区以渠灌为主，远河水高亢地区以井灌为主，先后兴修水渠28条、长105km，渠道密道2.39km/km2,建扬水站7处，提水点2处，总装机1093，提水能力11.1,个流量；新打机井300眼，提水机具1500套，按现有提水设备5天可轮灌一遍，该区采用灌排一条沟渠，扬水站静水池安装活动的排水口门，雨季渠道保持一定的蓄水位，以补渗地下水库容。降水从径流使渠道超过蓄水位，以补渗地下水库容。降不径流使渠道超过蓄水位时，排水口门打开溢流。客水丰盛时期一律禁采地下水，远水高亢区采用小白龙输水。这样一是河灌增产，二是引水补源，蓄积抗旱能力。
（二）用水效益
1、农业增产。1992年1―6月份夏津县降水43.5mm，属历史的最枯年，郭后风沙治理示范区充分利用客水和地下水，小麦普浇三遍水，9600亩小麦亩产达到350kg。1972年1―6月份该区降水55.5mm，多于1992年同期28%，因当时无提水机具，未能利用客水和地下水资源，郭后风沙治理示范区小麦绝产5000亩。经调查，该区1986年至1990年的5年间，仅粮棉每年平均灌溉增产价格就达363.16万元，人均增加收入160元。
2、地下水拉趋于稳定，把1975年至1990年16年的地下水资料分析。1975年至1985年11年该区地下水位下降3.1m。1986年后提客水量增加，地下水位趋于稳定。而同类地区的香赵庄乡自1975年以来约16年间，因客水保证率低，地下水超量开采，地下水位持续下降7.50m，平均每年下降0.47m。
3、减轻土壤风蚀。该区属季节性风沙化土地，旱区同季与植被枯萎，地表是人类无法改变的形成土壤风蚀的自然因素。在此季节内，引水灌溉可增加土壤内部的抗蚀能力，减轻风蚀程度。郭后风沙治理示范区自1986年至1990年每年平均引提客水量多达1000万m3，小麦一般浇3遍水（包括造墒、冬灌），棉花一般浇2至3遍水（包括造墒）。小麦灌溉期正处风季，初春小麦最先覆盖地面，可减少风蚀程度的80%，棉田灌溉出现在大风盛行的3、4月份，有力的扼制了风蚀的剧烈变化，缩短了风蚀期，可减缓风蚀程度的30%.经计算，每年因灌溉减少的土壤风蚀量为28616t，因此少损失有机质174t，全氮14t,全磷35t，全钾3t。
郭后风沙治理区土壤风蚀灌溉减少量计算表
沙质土壤的特点篇6
【关键词】土壤凝合素沙性土壤公路工程
中图分类号：tU文献标识码：a文章编号：1009-914X（2013）35-098-01
1.2土壤凝合素国际国内的研究状况和进展
Dnt土壤凝合素是根据土壤中化合物的结构特点研发的。它不同于水泥、石灰、粉煤灰这些通常使用的工程材料，目前虽然这些材料仍是公路、水利等基础工程建设中必须的主要材料，但是这些传统材料所产生的一些不良性能严重影响着工程造价和工程质量。在传统材料的长期应用中，人们己清楚地认识到，采用石灰、水泥、粉煤灰等传统材料在性能上存在着明显的不足，已经满足不了工程建设发展的需要。主要表现为；
1.2.1水泥加固土受土类别限制，产生的强度很有限。其干缩系数和温缩系数均较大，因此，水泥土易开裂。另外，水泥的初终凝时间较短，一般要求在3～4h内完成从加水与土拌和到碾压终了的各个工序，而实际施工过程中，很多工程因受施工机械等因素的影响及其它各种条件限制，致使施工时间拖延，而水泥的初、终凝时间无珐满足这种施工条件。因此，工程质量往往受到影响；
1.2.2石灰加固土强度很低，且强度发展缓慢，影响工程进度。同时，石灰加固土的强度与石灰的加入比在一定范围内成正比，若加入量超出某一范围，其强度反面降低。
因此，DHt土壤凝合素可以有效的解决传统材料在工程应用中产生的不良性能和质量缺陷，显著提高工程质量、降低建设成本。在公路和水利等基础建设工程应用中，即表现出较高的早期强度，又具有持续增长的后期强度，其优异的体积稳定性避免了干缩裂缝的产生。DHt土壤凝合素的优异性能是传统工程材料所无法比拟的。
近年来，许多经济发达国家都投入了大量人力、物力资源在该领域进行研究。在美国、英国、加拿大、日本、墨西哥、澳大利亚等国家使用类似的这种新材料进行筑路己经十分普遍，并获得了很好的经济效益和实用效果。
1.3DHt土壤凝合素结构性能分析
DHt土壤凝合素同时具备有机高分子的健接结构和无机物的特点，因此表现出许多优异的结构性能。
与有机高分子材料相比，DHt土壤凝合素具有很强的耐候性能，在高温或严寒等环境下均能保持优异的结构性能。
绿色环保。DHt土壤凝合素属于固体粉末状，无毒、无味、无污染，其成分接近与天然矿物。
价格低廉、原料丰富。DHt土壤凝合素主要原材料是采用工业生产时所排放的固体废弃物，以及地表广泛存在的硅、铝氧化物，属于利废环保高新材料，符合国家发展循环经济的产业政策。
耐久性好，工程性能优良。DHt土壤凝合素具有无机物的特征，与有机高分子材料相比，不老化，耐久性好；与硅酸盐水泥相比，土壤凝合素不受环境的影响，耐久性能远远优于硅酸盐水泥。
就地取材，施工方便。在公路、水利施工中，采用DHt土壤凝合素加固现场土体，避免大量运输砂石类材料，节省工程造价和施工时间，具有良好的环境效益和经济效益。
适用广泛，实用性强。鉴于土壤土质的差异，土壤凝合素为系列产品，不同的土壤凝合素适宜不同的土质。无论加固普通的砂性土、粘性土、粉土，还是稳定特殊的红粘土、膨胀土、盐渍土等，都具有优异的工程性能。
使用便捷，施工周期短。DHt土壤凝合素的使用方法非常简便，就像使用水泥、石灰一样，既适合厂拌，也适合路拌，对施工工艺、施工机械没有任何特殊要求。在相同的压实机械作用下，经过DHt土壤凝合素处理的土体，其压实度得到显著提高。
1.4DHt土壤凝合素产品作用机理
土壤中的化合物主要有硅、铝等氧化物及大量的超微细颗粒矿物组成，化学反应活性极低。当DHt土壤凝合素与含有一定水分的土壤混合后既发生一系列的化学反应：首先是第一阶段反应，既DHt土壤凝合素水化形成大量纤维状晶体和团状凝胶体。这些纤维状晶体彼此搭接形成网状结构，而团状凝胶体填充在网状结构和土壤颗粒的缝隙之间，从而使土壤产生致密的板体和较高的早期强度。随着龄期的延长，被固结的土壤颗粒紧密接触，DHt土壤凝合素的活化组分深入被固结土壤颗粒内部基本单元，切断铝、硅酸盐的化学键，产生水化反应生成C-S-H凝胶等产物，使土壤颗粒的表面及内部产生不可逆的凝结硬化，产生的附加粘和物和膨胀体将多组分复合产生超叠加效应，进一步增强颗粒之间的粘接强度和改善空隙结构，从而增加固化土体的强度和耐久性。最后，在DHt土壤凝合素中各种核心元素的强烈作用下，土壤中的si、al元素也被激化并参加反应，形成有效的造岩作用，这时被固结的土壤就会产生很高的后期强度和耐水性以及优异的抗冻性能。最终将普通的沙性土壤改变成优良的工程材料。
1.5DHt土壤凝合素在公路工程上应用范围
DHt土壤凝合素系列产品可广泛应用防汛路、险工控导工程以及堤防工程锥探灌浆等工程建设。
在公路建设中，适用于路基和替代沙石路面工程，DHt土壤凝合素优异的力学性能和技术性能，在公路建设中用于底基层，基层，面层而取代传统的石灰石，二灰碎石、水泥稳定碎石，以及水泥混凝土。
DHt土壤凝合素系列产品，相对于不同土质均有不同产品，无论是固结砂石、粘土、粉土，还是特殊的膨胀土，盐渍土等均可满足优质的工程技术要求。
固结土的强度随着DHt土壤凝合素掺量的增加而提高，对于不同等级公路的技术标准要求，仅需调整DHt土壤凝合素的掺量即可。一般而言，素土中仅需加入4%-10%的DHt土壤凝合素，七天无侧限抗压强度既达到1mpa-4mpa，而且后期强度可大幅度持续增长；因此，在公路建设中DHt土壤凝合素的应用可节省运输大量砂、石、石灰、水泥等材料的费用及施工费用、公路维修费用，而且使用DHt土壤凝合素铺筑的基层整体强度高、板体性好、耐久等优点。因此，可以减薄基层、沥青或水泥混凝土面层的厚度，所以这就是发达国家的筑路专家们所倡导的“强基薄面”，既坚固又经济。综合估算，DHt土壤凝合素的应用可比传统材料降低工程造价约30%左右，具有显著的经济效益和社会效益。
DHt土壤凝合素于各类土壤均具有良好的结合性，能形成稳定的混合材料，形成的混合物具有较高的强度与抗渗性。
沙质土壤的特点篇7
1不同土壤的特性及改良重点
1.1石灰岩山麓、冲积平原黏土地
（1）特性。土壤保水保肥力强，但通气透水性差，根系分根少、密度小，雨季易积水引起秋梢旺长和新梢中下部叶早落。
（2）改良重点。深翻增施有机肥，掺沙或砾石改善土壤透气性。栽前挖排水沟以利排水。
1.2沙滩地
（1）特性。透气性好，养分分解速度快，根系发达。但土壤瘠薄，漏水漏肥，肥水供应不稳定，树势易衰弱。肥水大量供应时，因根系发达，透气性好，容易引起短期旺长，如6月份以后大量自然降雨引起的秋梢旺长。而且正因根量大，水、养分耗竭快，加上易渗漏损失，雨季过后水、养分极易缺乏，常导致秋季叶片早衰。另外，冲积土平原沙滩地下部常存在黏板层和地下水位过高的问题。
（2）改良重点。大量增施有机肥并掺黏土，提高保肥保水及供肥供水能力。注意打破黏板层，降低地下水位，定植沟下部埋草改良土壤。
1.3轻度盐碱地
（1）特性。土壤透气性较好，但土壤干旱瘠薄，水土流失严重，保水保肥能力差，常因缺肥缺水使树体生长迟缓，叶片小、黄、质脆，生产能力差，经常发生缺素症（如缺锌、缺硼等）。
（2）改良重点。大量增施有机肥，降低土壤pH值；栽前挖沟埋草，以隔断上返盐分；引淡洗盐，并挖排水沟降低地下水位；注意矫正缺素症。
2棚室土壤改良的措施
2.1增施有机肥
如上所述，各类土壤有其不同特点，栽培技术的目的是因异求同，通过改良使之都趋近于丰产园的土壤标准。因此，各类土壤的改良各有侧重点，但改良的核心都是增加土壤水、肥、气、热因子的稳定性，因此都需要增施有机肥或其他有机填充物，以提高土壤保水保肥、调节水汽的能力。改良过程中还要注意扩展具有稳定性的土壤范围，以加大和保护根系的功能层。
2.2养好表层及中层
与果树早果丰产关系最密切的吸收根主要分布于40厘米以内，尤其是20～40厘米以内土层，因此必须注意培肥土壤的表层和中层。可采用覆膜或覆草的方法维持表层土壤温湿度的相对稳定，养好表层根；采用开60厘米深的浅沟、沟中埋草、施有机肥的方法改善沟中局部环境，养好中层根。在养好表层及中层的同时，还应打破障碍层，通透下层，以使下层根系不受窒息危害。
沙质土壤的特点篇8
关键词：沙尘暴粒度特征化学成分特征同位素示踪
哈尔滨地区的沙尘暴天气日益严重，通过科学研究寻找比较准确的物质来源，对沙尘暴的源头进行重点治理，已是哈尔滨市所面临的紧迫问题。
本次研究根据在呼兰、双城的气象站采集的沙尘样品，对收集的地表土壤样和降尘样进行了粒度分析，地球化学元素的分析以及同位素示踪，确定了其物质成分的特点，通过与潜在源区样品的比较，示踪其来源路径与地区。
1沙尘暴降尘物粒度特征
1.1土壤粒度特征
从239个土壤测试结果中，哈尔滨市及周边地区地表土粒度以粉砂（4-8Ф）为主，占50%以上，其中粗粉砂（4-6Ф）占的比例大于细粉砂（6-8Ф）的比例；从地区来看，双城市的草甸土、盐碱土、沼泽土、风沙土众数值均为粗粉砂（6Ф>4），呼兰区的5种土壤类型虽都以粗粉砂为主，但是总体偏向细粒，呈现头粗尾细的特征；嫩江流域的土壤类型粒度特征表现为盐碱土众数值为细砂，是三个区域中最粗的。
土壤类型看，双城、哈尔滨到齐齐哈尔嫩江流域的盐碱土中砂粒级含量较高；呼兰、哈尔滨到齐齐哈尔沼泽土中的粘土含量高，可达25%-35%，但双城的沼泽土中粘土含量较低，只占到3%-4%，三个地区黑土均以砂粒级为主，可以推断，其土壤沙化现象比较明显，黑土层不同程度的被破坏，露出了下边厚层的河流冲积层，以粉砂和砂为主，当地表，在大风的条件下，可以为沙尘暴提供丰富的物源。
1.2降尘样粒度特征
双城市粒度分析结果表明，沉降物以粉砂（4～8Ф）为主，占63.4%-77.6%，其中粗粉砂（4～6Ф）和细粉砂（6～8Ф）分别占12.3%-36.4%和39.6%-56.9%；其次为砂粒组分（8Ф）含量最少，仅占10%左右，其中粗粘土（8～10Ф）和细粘土（
1.3与其它地区对比分析
根据粉尘动力学研究，在一般风暴条件下，粒径中大于62.5um的粗粒组分不太可能来源于远距离的哈尔滨内蒙古等地，沙尘中大量的粗粒物质只能来源于近源物质堆积。综上所述，哈尔滨降尘中的粗粉砂、细砂、中砂、粗砂均为近源堆积，占70%左右。
细小沙粒的来源应该按照风向的耦合关系和粒度粗细搬运的距离来看，是来自内蒙古镜内沙地的沙尘，从所经路径看，应该包括科尔沁沙地、浑善达克沙地。
2沙尘暴降尘物化学成分特征
2.1判别函数
用来判断待判采样点沉积物与某一标准端元沉积物（来源沉积物）的接近或相似程度，常用于沉积物物源判别：
DF=|（Cx1/Cx2）/（CRef1/CRef2）-1|，
式子中（Cx1/Cx2）表示待判采样点沉积物中两种元素的比值，（CRef1/CRef2）表示标准端元沉积物（来源沉积物）中这两种元素的比值。
一般DF的绝对值小于0.5即认为两种沉积物接近。选择沉积物元素与al的比值来计算哈尔滨沙尘呼兰、双城的沙尘与潜在沙源区嫩江流域的土壤的DF值，探讨之间的关联性。呼兰和双城与嫩江流域的潜在沙源区未见明显区别，后期污染元素与嫩江流域的关联性较高，推测与工业开采有关。
2.2物源指数
物源指数（pi）常用于物源分析，其计算如下：
pi=∑|Cix-Ci1|/（∑|Cix-Ci1|+∑|Cix-Ci2|）
Cix为待判沉积物中元素i的质量分数；Ci1、Ci2分别为端员沉积物1、端员沉积物2种元素i的质量分数。该公式中包含了大部分地球化学性质较稳定的分析元素，因此它反映的是沉积物之间化学成分总的接近程度。
pi介于0～1，pi小于0.5表明待判沉积物与端员沉积物1化学组成相近，pi大于0.5表明待判沉积物与端员沉积物2化学组成相近。本次分析中哈尔滨沙尘暴沉降物为待判沉积物，西北呼兰区沙尘为端员沉积物1，西南双城沙尘沉降物为端员沉积物2。哈尔滨的物源指数pi（h-l）明显大于0.5，表明哈尔滨的元素组成非常接近西南双城沉降物端员沉积物2，而明显不同于呼兰区沙尘。
3、沙尘暴的物源及路径分析
3.1沉降物的同位素示踪
在地表过程中，沉积物Sr同位素比值受母岩特征、粒度变化和化学风化的制约。一般地，母岩Sr同位素比值高，和/或细颗粒组分多，和/或化学风化作用强，沉积物Sr同位素比值就高；反之，则低。nd同位素比值仅与母岩同位素特征相关，因此引入εnd（0）参数，其定义如下：
εnd（0）=×104
式子中[n（143nd）/n（144nd）]为实验测定值，[n（143nd）/n（144nd）]0CHUR的现代值（0.512638）；
根据公式，计算得出：双城市εnd（0）=-6.3205；呼兰区εnd（0）=-4.2915。双城市降尘样的εnd（0）值与科尔沁沙地的εnd（0）一致，基本上在-6.6～-6.4之间变化。因此，内蒙古的科尔沁沙地是哈尔滨市沙尘的主要远源地。
3.2沙尘暴的源地分析
通过以上的分析认为：哈尔滨沙尘暴沉积物是不同来源沙尘远距离和近距离搬运的混合体。
西南路：科尔沁沙地～双城市～哈尔滨市区。存在沙尘暴近源和远源两种：远源主要为科尔沁沙地，近源主要为双城市旱田和拉林河沿岸分布的沙地。其中，远源科尔沁沙地对哈尔滨沙尘暴的贡献率为40%-75%，近源的贡献率为25%-60%。
西北路：齐齐哈尔市～大庆市～安达市～肇东市～哈尔滨市区。远源主要为齐齐哈尔嫩江流域的沙地、盐碱地、旱田等，近源主要为肇东市及哈尔滨市境内的旱田及退化的土地。其中，远源嫩江流域对哈尔滨沙尘暴的贡献率为42%-84%，近源的贡献率为16%-84%。
东北路：呼兰区～哈尔滨市区。无远源提供，只存在近源，主要是呼兰区旱田和退化的土地。
4、结论
（1）同位素示踪结果显示：内蒙古的科尔沁沙地是哈尔滨市沙尘的主要远源地。
（2）影响哈尔滨沙尘暴的移动路径主要有三条：西南路、西北路、东北路。
（3）哈尔滨沙尘物源有近源和远源之分，远源主要为内蒙古科尔沁沙地、齐齐哈尔等地沿嫩江流域分布的沙化土地；近源主要为哈尔滨市、双城市、呼兰区的旱田和沙化地。
参考文献：
[]王式功，董光荣，陈惠忠，等.沙尘暴研究的进展[J].中国沙漠，2000，20（4）：349-356.
沙质土壤的特点篇9
荒漠表面形成的土壤结皮是荒漠地区最具特色的景观之一，在我国西部和北部地区有着广泛的分布。结皮的主要生物组成部分即是荒漠藻类，因此也叫藻类结皮(或藻壳，algalCrtlst)。结皮在防风固沙、防止土壤侵蚀和改变水分分布状况等方面，扮演着重要的角色。在荒漠化日益严重的今天，利用荒漠藻类改良土壤，防风固沙，具有积极的意义。
1荒漠藻类的研究
1.1荒漠藻类的种类组成和分布
荒漠藻类的组成，主要是丝状蓝藻和球状绿藻占优势，也有黄藻和硅藻，但没有红藻。各荒漠地区的藻类组成的不同，但广泛分布的蓝藻有a丝状蓝藻破microcoleusVaginatus是其中分布最广泛的种类。在美国Colorado草原和大盆地中，m.vaginatus的生物量占总土壤生物量的95%以上;在我国沙坡头地区多年生土壤结皮中，微鞘藻也是主要的优势种之一。在我国，研究最多的就是经济蓝藻，如发菜和地木耳等，对其形态和分布有着较多的报道。
荒漠生境中藻类种类的分布，是由多种环境因子共同决定的。非有机营养，pH值，氧化还原势，温度，土壤通气状况和生物间的相互作用等，都是影响荒漠藻类分布的主要因子。季节和气候的变化对藻类的种类组成和分布也具有决定性的作用。
土壤pH值也是影响藻类分布的重要因子。受降水和蒸发的影响，干旱和半干旱荒漠地区的土壤大部分是碱性的，而蓝藻比较适应中性和碱性的土壤，绿藻适应酸性的土壤。如在texas，随土壤pH值的升高，绿藻的优势地位逐渐被蓝藻所取代。土壤的质地和结构对藻类的分布有一定的影响。藻类和其他微生物的生长，需4%一5%的粘土和泥沙，而松密度对其生长没有显著的影响;土壤的通气状况和对水分的保墒作用，也有着重要的影响。外界环境条件对荒漠藻类的分布也有一定的影响。荒漠地区的光照强度和组成，对其有一定的影响。在结皮的表面，由于光强的不同，藻类的组成，从上至下，也有不同的分布。
1.2荒漠藻类对荒漠生态系统的影响
(1)荒漠藻类在物质循环上的作用—一种潜在的微藻生物肥料
荒漠藻类是荒漠生境的先行者，在原始成土过程中，对荒漠土壤的形成起着重要的作用。荒漠藻类的殖生，促进了矿物质的矿化过程，有利于物质的循环和流动，加速了土壤的演替过程。藻类改变荒漠土壤中的物质循环，增加其中的碳、氮、磷的含量，促进了土壤异养微生物的生长。沙漠土壤含有很少的结合态氮，藻类本身的生长为土壤提供氮源和碳源，固氮蓝藻固定的氮是其中的一种重要方式。
在有藻类生长且表面固定的地方，其土壤组成上往往比风经常吹的地方含有较多的粘土和泥沙。相应地，结皮存在的地方，土壤含有大量的粘土和泥沙，相伴有高浓度的有机质、n、交换性的呱、Ca、K、哑和p等。我们在宁夏沙坡头和内蒙古达拉特旗也进行了荒漠藻类在干旱和荒漠地区固土培肥的试验研究，发现藻类的出现，使沙漠土壤中的游离离子数目增多。藻类的生长加强了土壤表层土壤酶的活性，如外源胞外聚合物和生物量的加入，对土壤酶活性有着显著的提高，加速了土壤的熟化和发育。
(2)荒漠藻类在土壤结皮形成和发育上的影响
生物结皮遍布于荒漠和半荒漠地区，它们主要位于开阔的灌木、草本植物之间的空隙上，甚至在盐碱化土地和乔木林之中，仍有分布。结皮主要由藻类(包括蓝藻)、地衣、苔鲜、真菌、细菌等同土壤颗粒相作用形成。由藻类(包括蓝藻)为主要组成部分的叫藻类结皮。生物结皮的形成，主要是流沙经过沙障固定和种植植物后，沙土表层形成风积物结皮，再演变成以藻类为优势种的微生物结皮，而这一过程是因流沙得到固定后，大气降尘和粉粒在沙表层堆积、下沉，再经过雨滴的冲积等物理作用和土壤微生物的活动共同作用的结果。
荒漠结皮通过影响土壤表层水分的渗透作用和光能的吸收，影响水分的蒸发、吸收和光热效应，从而改变荒漠地区土壤结构和表层水分分布状况。荒漠藻类的生长，改变了荒漠表面土壤的松散结构，增加了土壤的团聚性和粘性颗粒，有利于土壤的保墒作用。蓝藻丝体和表面的鞘，也能够吸收8倍于体重的水分，从而在夏季雨季来临时吸收大量水分。结皮对土壤渗透作用的影响是积极的，消极的，还是没有影响的，目前还有很大的争议。但总体上说，结皮可以稳定土壤表面结构，改变其表面的物理结构，对渗透有着积极的影响。藻类结皮可以阻碍地表径流的流动速度，在其流出该地区前水分能够得到充分的吸收，增加土壤水分的含量。同时，壳厚度和硬度的增加，增加了水分透过结皮的时间，延缓了水分的下渗，不利于雨水的吸收。
土壤侵蚀导致大量土壤颗粒的流失，是荒漠化最为突出的问题之一。荒漠藻类主要以丝状体的方式同土壤颗粒结合，并分泌大量多糖在藻丝体周围，加强其粘性。藻类的生长为荒漠微生物提供营养，同时产生代谢产物，间接提高土壤的团聚性和稳定性。主要由藻类组成的生物结皮，不仅可以抗11级大风，而且对水流的侵蚀，可以减少到1/6以上。
(3)生物结皮对群落生态演替的影响
在原始土壤形成过程中，藻类是最先的拓殖者。在演替的初始阶段，群落组成往往由不同的藻类占优势，然后再进一步向更高的苔鲜、地衣、及高等植物演替。荒漠土壤的生态演替过程，往往是物种组成由低等到高等，物种多样性和丰度从少到多的过程。根据生物结皮优势种类的不同，又可以分为蓝藻类、藻类、苔鲜、地衣、及隐花植物和高等植物的结皮等，即代表演替的不同阶段。同时藻类的生长，改变了土壤的结构和物质循环，并为其他生物提供营养，导致细菌、真菌、原生动物及其他生物的生长，改变了群落的结构和物种丰度，加速了演替过程。
(4)荒漠藻类同其他生物的关系
藻类的生长，为其他的异养生物提供有机物，固氮蓝藻为高等植物提供氮源。如一年生植物Festu-caoctoflora，其根系主要分布在0一10cm的表层，可以充分吸收由生物结皮提供的营养。但另一方面，藻类生长形成的结皮，导致雨水下渗的困难，高等植物地下水分不能得到及时的补充，可能导致地下水位的枯竭。藻类在生长过程中分泌的有机物及表面强度的增加，可以抑制一年生植物种子的萌发，对高等植物的生长不利。但另有报道认为，有结皮存在地区的植物种子含有较多的K、p、ca、地、Fe等离子，从而使种子萌发成功的几率大大增加。荒漠结皮的形成，提高了表层土壤的硬度，为土壤微生物、原生动物、小型动物等提供了栖息的场所，因此对于动物的生长和繁殖也有着重要的意义。
(5)结皮对干扰的适应能力
外界的活动，如动物的活动、牲畜的放牧和人为的开垦等，往往对结皮造成一定程度的损害。人为破坏对结皮的生物量和固氮酶的活性有显著的影响，如移去表面的结皮或用耙子破坏，导致固氮酶活性降低50%以上，而且在一年后才能恢复，主要是干扰导致藻体的死亡和埋葬等。此外，人工接种对物种的组成和丰度也有影响。当用耙子移去表面的结皮一年后，主要是蓝藻和绿藻形成的结皮，在人工接种后，其丰度和物种的组成又增加，而且苔鲜和地衣的种类比对照的含量显著增加，叶绿素的含量也增加22%一400%;而拓扑学研究证明，没有接种的结皮在5年后才恢复41%。
(6)结皮的胶结机理和结构
藻类结皮的胶结机理，在国内外有过报道。藻类分泌的胞外蛋白聚糖主要由多糖和蛋白质组成，其疏水性外核同基质的多交换性离子的、小颗粒的粘土矿物质间通过静电吸引而相互作用。另外，扫描电镜观察发现，藻丝同沙粒相互作用和缠结，有的藻丝直接深入硅质岩内，也可产生胶结作用。
结皮厚度一般在7毫米左右。在结皮中，结皮存在着非常精致的结构。在表面一般是丝状蓝藻占优势，中间是绿藻，最下层是绿藻和裸藻等。
1.3荒漠藻类对特殊生境的适应
荒漠藻类的生长条件往往是极端恶劣的。荒漠藻在其生长、进化的过程中，成功地发展、完善了一套适应机制，能够在土壤贫痔，严重缺水，温度变化幅度较大，紫外辐射严重，不适合生物生存的地方(主要是荒漠生境中)生存繁殖。其主要适应性为:
(1)细胞形态结构的适应
同水生藻类相比，荒漠藻类有着适应荒漠生境的特殊结构。荒漠藻类的藻细胞和藻丝常形成团聚体，如发菜在野外生长形成头发状的藻丝;细胞外被有较厚的粘胶层或胶鞘，在干旱后能够大量吸收水分，为藻体创造一个湿润的微环境。藻类鞘表面往往有许多细菌着生，即使在一些恶劣的环境如温泉中也是如此，可能就是细菌的生长为藻细胞的生长造成一个高浓度的以再环境。许多石下生的藻类有着较密的类囊体结构，可以在太阳刚升起、露水比较充足时，吸收更多的阳光进行光合作用。
(2)藻类的生理生化适应干旱是荒漠地区最主
要的环境胁迫因子，干旱往往造成器质性的损伤，如细胞质成分的拥挤现象，膜相变尸lb的增高，细胞壁胁迫的增加等。干藻代谢的恢复功能开始于呼吸作用，接着是光合作用，最后是固氮酶活性。干藻粉重新吸水湿润时，藻体的代谢活性能够迅速恢复，其各种代谢酶活性在吸水后几十分钟就可以达到较高的水平。
藻类能够忍受较大的温度变化范围。它可以承受低温，在冰冻的土壤中进行代谢活动，如protococcus，microcoleus能够在一192~一195℃长期生存。研究发现，微鞘藻的光合作用的光饱和点和光补偿点升高，适温偏低，暗呼吸速率较低等，从而有利于充分利用光能;同时，在水中45℃时光合活性也保持较高的活性。在mune的细胞内含有的海藻糖和蔗糖，对质膜具有稳定作用，并能形成透明的玻璃化状态，在90℃时仍能保持稳定，对于干旱和重吸水过程中细胞膜丁hl的显著降低有很大作用。同温层臭氧的不断消耗，导致到达地球表%