地表土壤抗剪强度影响因素的研究

土壤风蚀是一个全球性的环境问题,更是我国干旱、半干旱及部分湿润地区土地退化或荒漠化的主要过程之一,严重影响这些地区的资源开发和社会经济持续稳定发展。但是我国对土壤抗风蚀能力的研究还几乎是一片空白,这对土壤风蚀防治和评价等工作的开展都是极其不利的。本文在借鉴前人工作的基础上,对内蒙古阴山 北部农牧交错带地区的土壤抗风蚀能力进行了初步研究。 该地区位于我国温带大陆性干旱地区,受季节性气候影响,每年的季节性冻土解冻期间正是土壤风蚀强烈发生的时期。这是由于经过冻融的交替作用后,地表土壤变得干燥疏松,土壤的粘结力和抗剪强度明显减小,导致地表土壤抵抗风力侵蚀的能力降低,在大风的作用下非常容易风蚀。因此地表土壤解冻期间土壤风蚀的强烈发生与该时期地表土壤间的粘结力和抗剪强度明显减小有着密切的关系,土壤粘聚力和抗剪强度有可能较好的反应土壤抵抗风力侵蚀的能力。但是地表土壤由于比较松散,其抗剪强度的测定非常困难。因此我们利用该地区耕地和普通草地地表土壤的野外和实验室数据, 对两块地地表土壤含水率、土壤温度与土壤抗剪强度的关系进行了定量研究,以期通过土壤含水率和温度来预测土壤的抗剪强度。通过试验我们得到了下面的结论: (1)在土壤含水率相同的条件下,冻土与非冻结土壤的抗剪强度都随温度升高而呈线性减小。 (2)在土壤温度相同的条件下,非冻结土壤的抗剪强度随含水率的增加呈现先线性增大后抛物线型减小的趋势, 冻土的抗剪强度随含水率的增加呈抛物线型增加。 (3)土壤的细粒含量(在这里特指粒径小于 0.5 ㎜的颗粒)越多,其粘聚力和相同垂直压力下的抗剪强度值越大。普通草地地表土壤的细粒含量大于耕地地表土壤的细粒含量,因此同温度、同含水率下,耕地地表土壤的抗剪强度小于相同垂直压力下普通草地地表土壤的抗剪强度。 (4)地表土壤在冻融前后其含水率明显减小和温度急剧升高同时发生是形成疏松地表条件和导致其土壤抗剪强度急剧减小的主要原因。这种变化既降低了地表土壤的抗风蚀能力又为土壤风蚀提供了丰富的物质基础,是导致每年春季土壤风蚀强烈发生的症结所在。 这一问题的探索为该地区土壤抗风蚀能力的进一步研究和风蚀动力学的研究提供理论基础。同时对该地区的风蚀防治和环境治理具有理论指导意义。也将有助于我国北方其他干旱半干旱地区土壤抗风蚀能力特征的研究。