風(fēng)蝕指地表松散物質(zhì)被風(fēng)吹揚(yáng)或搬運(yùn)的過(guò)程,以及地表受到風(fēng)吹起顆粒的磨蝕作用。干燥的土壤和地表上空相對(duì)穩(wěn)定的風(fēng)力是發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)蝕的主要條件。風(fēng)蝕的主要形態(tài)為吹揚(yáng)、跳躍、滾動(dòng)、磨蝕和擦蝕。風(fēng)蝕強(qiáng)度取決于風(fēng)的侵蝕力,土壤或巖石的抗蝕性以及地表的粗糙度。
主要形態(tài)
躍移
當(dāng)中等粒子(100~500μm)被驅(qū)動(dòng)時(shí),在短時(shí)間內(nèi)它們進(jìn)入風(fēng)流中,隨后由于重力又落下來(lái),促使它們碰撞并加入到其他土壤顆粒的運(yùn)動(dòng)中,這種輸送方式叫做躍移。由于土壤顆粒的巨大作用,躍移是植物傷害的主要原因。
懸移
指來(lái)自于很小土壤顆粒的垂直和水平運(yùn)動(dòng),在躍移和直接風(fēng)力作用下,直徑100μm或更小的顆粒將被刮起來(lái),懸浮到風(fēng)中隨風(fēng)輸送;在遠(yuǎn)距離搬運(yùn)過(guò)程中,主要是<20μm的顆粒。在風(fēng)蝕過(guò)程中,懸浮一般占總的土壤顆粒的3%~40%,搬運(yùn)的高度最高、距離最遠(yuǎn),是沙塵暴主要構(gòu)成部分,土壤損失最為明顯。由于比較細(xì)小的土壤顆粒通常含較多的有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),所以懸浮顆粒是最富含有機(jī)質(zhì)和植物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的部分。
蠕移
直徑在500~1000μm大的土壤顆粒和團(tuán)聚體,由于太大不能離開地表,但受躍移過(guò)程中旋轉(zhuǎn)的顆粒碰撞沖擊而松動(dòng),隨風(fēng)滾動(dòng)。表面滾動(dòng)占總的土壤顆粒的7%~25%,影響到當(dāng)?shù)氐某练e并對(duì)植物產(chǎn)生傷害。
影響因素
20世紀(jì)40年代初,以Chepil為代表的美國(guó)農(nóng)業(yè)部科學(xué)家對(duì)土壤風(fēng)蝕防治進(jìn)行了一系列的研究工作。經(jīng)過(guò)60多年的時(shí)間,許多學(xué)者通過(guò)田間和室內(nèi)便攜式風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)農(nóng)田風(fēng)蝕和沙塵揚(yáng)起進(jìn)行了一系列的調(diào)查研究,結(jié)果表明采取特殊的保護(hù)措施,如作物殘茬復(fù)蓋,增加地表粗糙度以及改變土壤特性,有效地減少了農(nóng)田風(fēng)蝕土壤的
損失。土壤風(fēng)蝕的嚴(yán)重性是由1)風(fēng)速;2)地表土壤物理特性;3)地表復(fù)蓋及粗糙度狀況決定的。
風(fēng)速 風(fēng)速是風(fēng)蝕的啟動(dòng)力,風(fēng)速增加時(shí),風(fēng)向上抬起土壤的力和拖曳力也相應(yīng)增加,引起大顆粒侵蝕,同時(shí)搬運(yùn)能力也相應(yīng)增加。如果在農(nóng)田地表沒(méi)有或很少保護(hù)的情況下,大風(fēng)可以在短時(shí)間內(nèi)搬運(yùn)走大量的土壤。引起土壤顆粒在風(fēng)流中開始移動(dòng)的風(fēng)速值叫臨界風(fēng)速值。臨界風(fēng)速值取決于土壤復(fù)蓋物和土壤的可侵蝕性。板結(jié)的或有不易侵蝕物質(zhì)(如植物、殘茬或石頭等)復(fù)蓋的地表,臨界風(fēng)速將比光禿的、疏松表面土壤的臨界風(fēng)速高。
風(fēng)蝕強(qiáng)度取決于風(fēng)的侵蝕力,土壤或巖石的抗蝕性以及地表的粗糙度。風(fēng)的土壤搬運(yùn)量大約與風(fēng)速的平方成正比。
一般情況下,表面越粗糙風(fēng)蝕越輕,但極細(xì)微顆粒的光滑表面能夠經(jīng)受相當(dāng)高的風(fēng)速而不被侵蝕。
測(cè)量局部地塊風(fēng)蝕量E的方程可表示為:
E=f(I,e,k,L,N,)
式中I為土壤抗蝕性,e為局部性風(fēng)的條件因子,k為地表糙率,L為與一定風(fēng)向相對(duì)的地面寬度,N為植物復(fù)蓋度。研究表明,在距地表30厘米以上,風(fēng)速急驟減小,風(fēng)所挾帶的沙粒90%以上在地表30厘米的高度以內(nèi),故近地表范圍內(nèi)的磨蝕與擦蝕作用最強(qiáng)烈。風(fēng)蝕使土壤顆粒在空間上重新分布和分選,深刻地影響人類的生產(chǎn)和生活環(huán)境。
土壤特性
地表土壤物理特性包括土壤顆粒大小的分布和土塊及結(jié)皮層的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。
Chepil(1941年)在土壤特性方面做了大量的工作,研究水穩(wěn)性團(tuán)聚體和干土塊與風(fēng)蝕度之間的關(guān)系,Chepil和Woodruff指出直徑小于0.84mm的顆粒最易于風(fēng)蝕。因此,小于0.84mm的土壤顆粒增加時(shí),易于被侵蝕的土壤粒子也相應(yīng)增加。由于土壤風(fēng)蝕是先發(fā)生分離,土塊和結(jié)皮層的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性就顯得尤其重要。土塊、結(jié)皮層以及水分增加了土壤的凝聚力,從而減少了土壤分離和產(chǎn)生疏松粒子的數(shù)量。Chepil對(duì)含有不同比例侵蝕成分的土樣進(jìn)行了測(cè)試,通過(guò)測(cè)試運(yùn)移的土壤量,計(jì)算出不同團(tuán)聚體大小對(duì)地表的保護(hù)程度。結(jié)果表明,大得不能被風(fēng)搬運(yùn)的團(tuán)聚體,才能提供最大程度的保護(hù)。
地表復(fù)蓋
Fryrear應(yīng)用便攜式風(fēng)洞估計(jì)了平坦地表、已耕地表和含有非侵蝕性土塊的已耕地表的土壤損失。結(jié)果得出,20%非侵蝕性土塊復(fù)蓋的地表與無(wú)土塊復(fù)蓋的地表相比,土壤損失減少56%;40%和60%.土塊復(fù)蓋的地表分別減少82%和89%,地表粗糙度在控制風(fēng)蝕方面是很有效的,并建立了土壤粗糙度系數(shù)與地表粗糙度之間的關(guān)系,定量方程為:k=e-0.48SR.
Hagen研究了作物殘茬對(duì)風(fēng)蝕的影響原因,結(jié)果表明:倒伏殘茬抑制了地表土壤的揚(yáng)起,增加了臨界風(fēng)速;直立殘茬減小了土壤表面的摩阻速度并攔截了躍移的土壤;試驗(yàn)證明直立殘茬比倒伏殘茬對(duì)風(fēng)蝕的控制更有效。Fryrear通過(guò)室內(nèi)和田間風(fēng)洞試驗(yàn)研究了倒伏殘茬復(fù)蓋百分率與土壤損失的關(guān)系,當(dāng)20%復(fù)蓋時(shí),減少土壤損失[57%,50%復(fù)蓋時(shí),減少土壤損失95%.其土壤損失比表達(dá)式為:SLRc=1.81e-0.072SC(R2=-0.94),但僅在8%~80%復(fù)蓋下驗(yàn)證了此方程。Bilbro和Fryrear[利用Fryrear(1985)的試驗(yàn)數(shù)為:
SLRc=e-0.0438SC(R2=0.94)。
SLR是指已知處理?xiàng)l件下被侵蝕土壤與平坦、裸露地表最大土壤損失之比。Horning(1998)等通過(guò)風(fēng)洞模擬試驗(yàn)研究土壤損失比與地表粗糙度及地表復(fù)蓋率之間的關(guān)系,從圖中可以看出他們均服從指數(shù)關(guān)系,把倒伏殘茬復(fù)蓋和地表粗糙度分別作為獨(dú)立變量,得出定量方程為
SLR=e-0.5SC×e-0.52SR
式中SLR——土壤損失比; SC——倒伏殘茬復(fù)蓋率,%; SR——地表粗糙度,cm.
此式說(shuō)明作物殘茬保護(hù)地表是有效且可行的控制風(fēng)蝕的方法,而地表粗糙度的增加,也可以明顯地降低風(fēng)蝕。對(duì)殘茬復(fù)蓋和地表粗糙度能有效的減小風(fēng)蝕的理解,可更好地開發(fā)和應(yīng)用保護(hù)性耕作來(lái)減少農(nóng)田風(fēng)蝕、土壤源的損失以及沙塵暴的發(fā)生。
發(fā)生地區(qū)
風(fēng)蝕主要發(fā)生在干旱、半干旱氣候區(qū)和遭受周期性干旱的濕潤(rùn)地區(qū)。
中國(guó)風(fēng)蝕地貌主要分布區(qū)在青海柴達(dá)木,南疆和田、羅布泊,東疆哈密、吐魯番市,北疆克拉瑪依附近地區(qū)。柴達(dá)木盆地風(fēng)沙地貌中67%為風(fēng)蝕地貌,尤其西北部,與構(gòu)造線方向大致相同的強(qiáng)勁西風(fēng)吹蝕第三紀(jì)泥、砂巖系,形成順著風(fēng)向排列的殘余長(zhǎng)丘,長(zhǎng)10-100m甚至數(shù)千米。新疆羅布泊樓蘭雅丹地區(qū)風(fēng)蝕地貌十分發(fā)育,有風(fēng)蝕條形土墩與洼地相間組合的典型的雅丹地貌。和田以北麻札塔格(山)的風(fēng)蝕蘑菇也很典型。東疆大風(fēng)口七角井、天山達(dá)坂城區(qū)、北疆老風(fēng)口附近廣布風(fēng)蝕城堡、殘丘言山等。克拉瑪依東北烏爾和的風(fēng)城平頂層狀墩臺(tái),高10-30m。此外塔里木盆地東南部庫(kù)姆塔格風(fēng)蝕柱、吐魯番盆地西部的風(fēng)蝕穴也都十分典型。
風(fēng)蝕地貌
(一)風(fēng)蝕地貌
風(fēng)力對(duì)地面物質(zhì)的吹蝕和風(fēng)沙的磨蝕作用,統(tǒng)稱風(fēng)蝕。風(fēng)蝕作用形成風(fēng)蝕地貌。中國(guó)沙漠地區(qū)的風(fēng)蝕地貌,除被廣大沙丘所埋沒(méi)的以外,在大風(fēng)區(qū)域還有廣泛的出露,特別是正對(duì)風(fēng)口的迎風(fēng)地段,發(fā)育更為典型。主要分布在柴達(dá)木盆地的西北部,塔里木盆地東端的羅布泊洼地,東疆以及準(zhǔn)噶爾盆地的西北部等地。由于巖層的性質(zhì)和產(chǎn)狀等因素的影響,它們具有種種不同的形態(tài),主要是:
1.風(fēng)蝕城堡(蝕余方山)
大部分見(jiàn)于巖性強(qiáng)弱相間的沉積巖(主要是砂巖、泥巖等)地區(qū)。它們是在流水侵蝕的基礎(chǔ)上,由于巖性軟硬不同,導(dǎo)致差別性的風(fēng)力吹蝕,從而形成許多層狀墩臺(tái),相對(duì)高度多數(shù)為10~30米;有的由于巖層平鋪,墩臺(tái)頂部多平坦,故稱“蝕余方山”;亦有生成佛塔狀的。烏爾禾區(qū)的“風(fēng)城”就是其中最典型的代表之一。
烏爾禾“風(fēng)城”位于準(zhǔn)噶爾盆地古爾班通古特沙漠西北部的烏爾禾地區(qū),方圓有數(shù)十公里。它發(fā)育在白堊紀(jì)巖層為主的構(gòu)造臺(tái)階上,由巖性軟硬不同的吐魯谷砂巖和泥巖水平互層所組成。這里氣候干燥、雨量少,但常以暴雨形式出現(xiàn),沖溝相當(dāng)發(fā)育。白堊紀(jì)地層一般都含有較多的鹽分,在干燥氣候條件下,風(fēng)化和鹽化作用很強(qiáng),造成一層疏松的風(fēng)化殼,使地層表面變得很疏松。而這種疏松易受侵蝕的地層,又正位于準(zhǔn)噶爾汗國(guó)西部著名的大風(fēng)口上,經(jīng)常受到六七級(jí)以上大風(fēng)的吹蝕。長(zhǎng)期風(fēng)化剝蝕,風(fēng)的吹蝕的結(jié)果,在原來(lái)暴雨侵蝕地貌的基礎(chǔ)上,形成了狀如城堡、亭臺(tái)樓閣、宮殿等蝕余方山地形。砂巖比較堅(jiān)硬,當(dāng)泥巖受到砂巖保護(hù)時(shí),往往形成上部大、下部小的狀。此外,還有塔狀、柱狀等多種地形,甚至還有的象人形、有的象珍禽異獸等奇特形態(tài),活龍活現(xiàn),栩栩如生。蝕余方山的相對(duì)高度大都有二三十米,高者可達(dá)50米。從高處遠(yuǎn)眺,溝谷兩旁不同形態(tài)的土體相互組合在一起,高低起伏,宛如一座古城廢址中街巷兩邊櫛比相連的斷垣殘壁。因?yàn)檫@種地貌形態(tài)主要是由風(fēng)的吹蝕作用形成的,因此稱之為“風(fēng)城”。
像烏爾禾區(qū)“風(fēng)城”這樣的風(fēng)蝕地貌,還廣泛見(jiàn)于新疆東部蘭新鐵路十三間房風(fēng)口以南一帶。這里常年刮大風(fēng),十三間房年平均風(fēng)速有9.3米/秒;第三紀(jì)的紅色砂巖受到強(qiáng)烈風(fēng)蝕,“風(fēng)城”地貌也十分典型。塔里木盆地東端羅布泊洼地,在樓蘭東北孔雀河畔一帶,新第三紀(jì)紅褐色粉砂巖出露的地區(qū),也有風(fēng)蝕城堡分布,一般高20~25米,頂部平坦,古代烽火臺(tái)多建于其上。
2.風(fēng)蝕長(zhǎng)丘和鳳蝕劣地
風(fēng)蝕長(zhǎng)丘,形似一條細(xì)長(zhǎng)的壟崗,長(zhǎng)度一般在10~200米不等,也有延伸數(shù)公里的;高度多在10~20米,也有40~50米的。風(fēng)蝕劣地,是一種支離破碎的殘丘地面,丘體矮小癥,一般只有幾米長(zhǎng),高度也不超過(guò)10米。它們多分布在背斜構(gòu)造等非常發(fā)育,地層軟硬相間,且風(fēng)向又與構(gòu)造方向相一致的地區(qū)。以柴達(dá)木盆地西北部分布最廣,面積有2萬(wàn)多平方公里。
3.石窩和石蘑菇
在花崗石、偉晶花崗巖、礫巖和粗砂巖等粗粒巖組成的向陽(yáng)迎風(fēng)的巖壁上,常常可以見(jiàn)到形狀各異、大小不等而密集的孔穴,有的高可及人,遠(yuǎn)望猶如窗格和蜂窩,這種地貌稱為石窩。它的形成是:沙漠地區(qū)白晝陽(yáng)光強(qiáng)烈照射,使巖壁增熱,巖體里的礦物體積膨脹;夜晚溫度驟降,礦物體收縮。由于礦物的熱力性質(zhì)各不相同,其體積的膨脹和收縮也有差異。這樣,一脹一縮,在不同礦物的界面間就產(chǎn)生了應(yīng)力(膨脹時(shí)產(chǎn)生壓應(yīng)力,收縮時(shí)產(chǎn)生張應(yīng)力),使礦物彼此松解,巖面風(fēng)化剝落。此外,巖石內(nèi)含有一些可溶性鹽類,也可通過(guò)毛細(xì)管水上升到巖石表面,由于水分很快蒸發(fā),鹽分重新結(jié)晶,體積擴(kuò)張,也使巖石表面松散破碎。風(fēng)化的巖面,經(jīng)風(fēng)力的吹蝕,最初形成很多淺小的凹坑;以后,風(fēng)挾帶沙子就沿凹坑磨蝕(旋磨),使凹坑不斷加深擴(kuò)大,最后形成狀如蜂窩的石窩(風(fēng)蝕穴)地形。塔克拉瑪干沙漠北部庫(kù)車鹽水溝的砂巖峭壁上,這種石窩十分發(fā)育;在吐魯番盆地西北部一些石質(zhì)丘陵的迎風(fēng)坡上,也可見(jiàn)到這種浮石。
孤立突起的巖石,尤其是裂隙很發(fā)育的不大堅(jiān)實(shí)的巖石,受到長(zhǎng)期風(fēng)蝕作用以后,形成上部大、基部小的地形,很像蘑菇,故稱風(fēng)蝕蘑菇,或蘑菇石。它形成的原因是由于近地面的氣流含沙量大,孤突的巖石下部受到風(fēng)沙的磨蝕較上部為甚,下部變得愈來(lái)愈小,最后變成上大下小的蕈狀。特別是當(dāng)下部的巖性較上部軟弱,易于風(fēng)化變得疏松時(shí),更有利于風(fēng)蝕蘑菇的形成。風(fēng)蝕蘑菇在吐魯番盆地西北部的石質(zhì)丘陵地區(qū),準(zhǔn)噶爾盆地西北部的烏爾禾區(qū)和塔克拉瑪干沙漠西部麻扎塔格等地都可見(jiàn)到。風(fēng)蝕蘑菇一般多是在基巖地區(qū)發(fā)育的風(fēng)蝕城堡等地貌的一種附生形態(tài)。
雅丹與上述的風(fēng)蝕地貌不同,它是發(fā)育在第四紀(jì)河湖相的土狀堆積物中,以羅布泊洼地西北部的古樓蘭附近最為典型。羅布泊洼地西北部及甘肅省西部疏勒河下游;風(fēng)蝕雅丹地貌廣泛分布,面積有2600平方公里,僅次于柴達(dá)木盆地的西北部,是中國(guó)第二個(gè)面積最大的風(fēng)蝕地貌分布區(qū)。“雅丹”是維吾爾語(yǔ)“陡壁的小丘”之意,后來(lái)用它來(lái)泛指風(fēng)蝕土墩和風(fēng)蝕凹地相間的地貌組合。高起的土墩多作長(zhǎng)條形,排列方向與主風(fēng)向平行;相對(duì)高度多在4~10米,長(zhǎng)度不等。土墩組成物質(zhì)全為粉沙、細(xì)沙和沙質(zhì)粘土水平互層,沙質(zhì)粘土往往構(gòu)成土墩頂面,向下風(fēng)方向作1~2度的傾斜,四周由幾種坡向的坡面組成,坡度通常上陡下緩。
在羅布泊鹽堿地北部的東西兩側(cè),粘土土墩的頂面是灰白色鹽堿塊;又因它彎曲而長(zhǎng),形狀似龍,故名“白龍堆”。關(guān)于白龍堆,中國(guó)古書上早有記述。《漢書地理志》中就有“白龍堆,乏水草,沙形如臥龍”的記載。《周書》西域傳中更對(duì)白龍堆的分布位置作了敘述:“樓蘭,古樓蘭所治,城方一里,地多沙鹵,少水草,北即白龍堆,西北有流沙數(shù)百里”。
雅丹地貌在喀什三角洲平原的西南部、吐魯番盆地燕木什以南沖積平原等地也都有廣泛分布。但由于長(zhǎng)期受風(fēng)蝕破壞,土墩面積變得愈來(lái)愈小,形成風(fēng)蝕土丘,使地面崎嶇起伏,支離破碎。
風(fēng)蝕解說(shuō)
魔獸爭(zhēng)霸真三國(guó)無(wú)雙39D路人解說(shuō)之一。第一次在YY2426士蜂真三競(jìng)技公會(huì)嶄露頭角,生澀靦腆。曾被夜未眠小隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)采樂(lè)邀請(qǐng)至小隊(duì)擔(dān)任視頻解說(shuō),漸漸地,在各大真三競(jìng)技公會(huì)都時(shí)有風(fēng)蝕的影子,從一個(gè)羞澀小男生蛻變成如今的寂寞老男人。
風(fēng)蝕的危害
1、風(fēng)剝表土, 地力減退,產(chǎn)量下 降。據(jù)試驗(yàn),風(fēng)速大 于5米/秒時(shí),可在風(fēng) 沙土上引起風(fēng)蝕;風(fēng) 速大于8米/秒時(shí),可 在黑士上引起風(fēng)蝕, 春季刮一次大于或等于七級(jí)的大風(fēng)可弓1起嚴(yán)重風(fēng)蝕。一般風(fēng)沙土地塊,年風(fēng)剝表土7~10毫米,平均畝跑土5.6.,--,6.7噸,相當(dāng)于損失氮磷鉀45~60斤。黑土地塊年風(fēng)剝表土3~5毫米,平均畝跑土2~3.3噸,相當(dāng)于損失氮磷鉀24~40斤。本區(qū)土壤風(fēng)蝕面積達(dá)1500萬(wàn)畝左右,年風(fēng)蝕表土量約6000~8000萬(wàn)噸,相當(dāng)于損失氮磷鉀50~70萬(wàn)噸。
2、蠶食良田,扒地毀苗,致使土地輪耕棄耕。
風(fēng)蝕雅丹
雅丹在維吾爾語(yǔ)中意為“陡壁的小丘”,在這里指風(fēng)蝕土墩和風(fēng)蝕凹地的地貌組合,雅丹地面崎嶇起伏,支離破碎,高起的風(fēng)蝕土墩多為長(zhǎng)條形,排列方向與主風(fēng)向平行,相對(duì)高度多在4—10米。土墩物質(zhì)全為粉砂、細(xì)沙和沙質(zhì)粘土互層,砂質(zhì)粘土往往構(gòu)成土墩頂面,略向下風(fēng)方向傾斜,四周由幾種坡向的坡面組成,坡度上陡下緩。它們發(fā)育在古代河湖相的土狀堆積物中,由于處于干旱地區(qū),湖水干涸,粘性土因干縮而產(chǎn)生龜裂,定向風(fēng)沿裂隙不斷吹蝕,使裂隙逐漸擴(kuò)大而形成風(fēng)蝕凹地,而在凹地間則形成土墩。在我國(guó)以羅布泊洼地西北部的樓蘭附近最為典型。
參考資料 >