荒漠化防治工程学复习资料全

第二章荒漠化概况

第一节世界荒漠化概况

三、非洲的荒漠化现状及其成因

（一）非洲荒漠化现状

非洲总面积的1/3是沙漠，仅撒哈拉沙漠面积就达777万km2，非洲的荒漠化面积占土地总面积的34%。（二）荒漠化的成因

＊水文环境差＊非洲的地表水资源分布不一，地区差异很大＊气候环境恶劣

＊土壤条件差＊干旱＊非洲的灌溉＊非洲的土壤流失

第二节中国荒漠化地区概况

干旱、半干旱和亚湿润干旱区分布于、、、、、、、、、、、、、、、、、18个省市（自治区、直辖市）的大部分或一部分，共涉及471个县（市、旗）。

一、荒漠化地区的气候

●日照充足，热量资源较为丰富

●气候干燥

●冷热剧变

●风大沙多，风能资源丰富

第三节中国土地荒漠化的成因

一、人为活动

＊人口增长对土地的压力，是土地荒漠化的直接原因

＊过度放牧是草地退化的主要原因

＊陡坡垦耕是导致耕地退化的主要原因

＊樵采、乱挖中草药、毁林等则是直接导致土地荒漠化的人类活动

＊不合理灌溉方式是造成耕地次生盐渍化的直接原因

二、自然成因

（一）地理环境因素

中国干旱、半干旱及亚湿润干旱地区深居大陆腹地，成为全球同纬度地区降水量最少、蒸发量最大、最为干旱脆弱的环境地带。

（二）气候因素

第四节中国土壤荒漠化类型、面积及分布

一、风蚀荒漠化

（一）风蚀荒漠化的面积及分布

风蚀荒漠化面积160.7万km2，其中分布在干旱地区的占总面积的54.5%；半干旱地区的占30.6%；亚湿润干旱地区的占14.9%

（二）风蚀荒漠化的程度

风蚀荒漠化中，轻度占风蚀荒漠化面积的27.4%；中度占15.6%；重度占57.0%。

风蚀荒漠化的程度分布规律充分显示出风蚀荒漠化的进程受气候、特别是受干湿程度的影响较大。

二、水蚀荒漠化

（一）水蚀荒漠化土地的面积及分布总面积为20.5万km2，占荒漠化土地面积的7.8%。

（二）水蚀荒漠化的程度

在水蚀荒漠化土地中，轻、中、重度的面积分别为13.5万km2、4.6万km2和2.4万km2 ，分别占水蚀荒漠化土地面积的66.0%、22.4%和11.6%。

三、冻融荒漠化

冻融荒漠化土地总面积共36.3万km2，占荒漠化土地总面积的13.8%。

四、盐渍荒漠化

（一）盐渍荒漠化的面积及分布

总面积23.3万km2，占荒漠化土地总面积的8.9%。

盐渍荒漠化比较集中连片分布的地区有塔里木盆地周边绿洲以及天山北麓前冲积平原地带、河套平原、平原、华北平原及黄河三角洲。

（二）盐渍荒漠化的程度

以干旱区最为严重，半干旱区居中，亚湿润干旱区则相对较轻。

第五节荒漠化危害

（一）土地退化

＊生态环境破坏，植被覆盖率降低，表层土壤发生退化，由于水蚀、风是作用，使植被赖以生存的肥沃表层土壤荒漠化

＊沙漠蔓延，吞噬绿洲、农田，直接造成农牧业减产

＊洪涝灾害引起大量土体搬运、沉积

＊土壤肥力降低

＊土壤发生次生盐渍化、酸化（使用过多的某种化肥）

＊土壤污染，这是由于工业、城市的废弃物堆放或过量使用化肥造成的

（二）生物群落退化

（三）气候变化

（四）水文状况的恶化

＊洪峰流量增大，形成洪涝灾害，枯水流量减少，断流时间增加。

＊地上径流增加，地下径流减少，水蚀作用加大，水质变坏，甚至在一些地方，地下水位下降，为土地资源的退化创造了恶性循环的条件。

＊一些地区地下水位提高，土壤发生次生盐渍化，有些河湖滩地天然绿洲的沼泽土、草甸土逐渐向盐渍化土壤演变。

（五）污染环境

(六）毁坏生活设施和建设工程

第三章荒漠化防治原理

第一节风蚀荒漠化防治的风沙物理学原理

一、风力侵蚀作用

（一）沙粒的起动

（二）风力作用过程

1．风力侵蚀作用2．风力输移作用

当风速大于启动风速时，土壤和沙粒物质随风运动其运动方式有悬移、跃移、蠕移3种形式

3．风力沉积作用

土壤颗粒被风搬运的距离取决于风速大小、土壤颗粒或团聚体的粒径和重量，以及地表状况。

（1）沉降堆积

（2）阻遇堆积

（三）影响风蚀的因素

1．土壤抗蚀性

我国干旱区风成沙的力度成分，以细沙为主，很难形成抗风蚀的结构单位，易被吹蚀。

土壤抵抗风蚀的性能主要取决于土粒质量及土壤质地、有机质含量等。

土壤有机质能促进土壤团聚体的形成并提高其稳定性，提高抗蚀能力。

2．地表土袭

由耕作过程形成的地表土袭，能够通过降低地表风速和拦截运动的泥沙颗粒来减慢土壤风蚀。

3．降雨

降雨使表层土壤湿润而不能被风吹蚀。

降雨还通过促进植物生长间接地减少风蚀。

降雨还有促进风蚀的一面。因为雨滴击坏了土块和团聚体，提高了土壤的可蚀性。

4．土丘坡度

5．裸露地块长度

风力侵蚀强度随被侵蚀地块长度而增加，对于一定的风力，挟沙能力是一定的。土壤可蚀性越高（抗蚀性越低），则饱和路径长度越短。

6．植被覆盖

增加地面植被覆盖（生长的作物或作物残体），是降低风的侵蚀性最有效的途径。

植被的保护作用与植物种类（决定覆盖度和覆盖季节）、植物个体形状和群体结构、行的走向等有关。二、风沙运动规律

（一）风沙流结构特征

1．沙粒粒径随高度的分布特征2．含沙量随高度的分布特征3．含沙量随风速变化

（二）沙丘的移动

1.沙丘移动的方向和方式

（1）沙丘移动的方向

移动的总方向是和起沙风的年合成风向大致相一致。

2）沙丘移动的方式

取决于风向及其变率，分为3种情况：前进式、往复前进式、往复式。

2、沙丘移动的速度

沙丘移动的速度取决于风速和沙丘本身的高度。

三、风蚀与沙质荒漠化

（一）土地风蚀退化

土壤退化表现在如下几个方面：

（1）土壤流失

（2）土壤质地变化

（3）养分流失

（4）生产力降低

（5）磨蚀

四、风蚀荒漠化防治的基本原理

风蚀荒漠化的实质就是土地的风蚀退化过程。制定风蚀荒漠化防治的技术措施主要依据土壤风蚀原因及风沙运动规律，即蚀积原理。

原理和途径概括为下述几个方面：

（1）增表粗糙度，降低近地层风速

（2）阻止气流对地面直接作用

（3）提高沙粒起动风速，增大抗蚀能力

（4）改变风沙流蚀积规律

第二节风蚀荒漠化防治的生态学原理

植物治沙成为防治土地沙质荒漠化最有效的首选措施。利用植物改造沙质荒漠化土地，首要问题是植物在流沙上如何成活与保存，及其改造流沙环境的生态功能。

一、植物对流沙环境的适应性原理

可以利用天然植物在流沙地区去恢复和建立植被，这便是植物治沙的物质条件和理论基础。

干旱和流沙的活动性是影响植物最普遍、最深刻的2个限制因素，是制定各项植物治沙技术措施的主要依据。

（一）植物对干旱的适应性

在长期干旱气候条件下，流沙上分布的植物，产生一定的适应干旱的特征，表现为：

（1）萌芽快，根系生长迅速而发达

（2）具有旱生形态结构和生理机能

（3）植物化学成分发生变化

（二）植物对风蚀、沙埋的适应

流动沙丘上的植物对风蚀、沙埋的适应能力可归纳为以下4种类型：

1．速生型适应2．稳定型适应3．选择型适应4．多种繁殖型适应

（二）植物对风蚀、沙埋的适应

沙生植物对流沙环境活动性的适应途径主要是避免风蚀，适度沙埋。沙埋的适度围可用沙埋厚度与灌木本身高度之比值（A）来衡量。A=0~0.7为适度沙埋，A>0.7为过度沙埋

天然灌木、半灌木产生灌丛沙堆效应，以消除风蚀。

（三）植物对流沙环境变异性的适应

植物对环境变异的适应性变化，亦即沙地植被演替规律，这是恢复天然植被和建立人工植被各项技术措施的理论基础。

二、植物对流沙环境的作用原理

（一）植物固沙作用

植物以其茂密的枝叶和聚积枯落物庇护表层沙粒，降低近地层风速，加速土壤形成过程，提高临界风速值，起到固沙作用。当沙面逐渐稳定以后，便开始了成土过程。

（二）植物的阻沙作用

输沙量与风速的三次方成正相关，风速的降低，起到阻沙作用。

植被阻沙作用大小与覆盖度有关，不同植物固沙和阻沙能力取决于近地层枝叶分布状况。灌木固沙和阻沙能力较强。

（三）植物改善小气候作用

在植被覆盖下，反射率、风速、水面蒸发量显著降低，相对湿度提高。小气候改变后，加速成土过程。（四）植物对风沙土的改良

植物对风沙土的改良作用，主要表现在以下几个方面：

①机械组成发生变化。

②物理性质发生变化。

③水分性质发生变化。

④有机质含量增加

⑤氮、磷、钾三要素含量增加。

⑥碳酸钙含量增加，PH值提高

⑦土壤微生物数量增加。

⑧沙层含水率减少。

第三节水蚀荒漠化的防治原理

一、水力侵蚀作用

（一）侵蚀起动流速

起动流速或临界流速分为滑动起动和滚动起动2种

（二）水力侵蚀作用过程

1．水流侵蚀作用

水力侵蚀作用分为下蚀和侧蚀2种方式。

2．水流搬运作用

水流搬运作用有悬移和推移2种。

3．泥沙堆积

二、土壤侵蚀规律

水力侵蚀过程中剥蚀、搬运和沉积3种状态的发生是在不同条件下，水的破坏力大于土体的抵抗力的结果。（一）雨滴击溅侵蚀

雨滴溅蚀主要表现在下列3个方面：

（1）破坏土壤结构，形成“板结”。

（2）直接打击地面，产生土粒飞溅和沿坡面迁移。

（3）雨滴打击增强地表薄层径流的紊动强度，导致了侵蚀和输沙能力增大。

（二）地表径流侵蚀

1．坡面径流侵蚀

2．沟蚀

侵蚀沟谷分为浅沟、切沟、冲沟、坳沟4个不同发育阶段。

坡面径流集中向下切入底土，形成深度超过1m，宽度超过深度0.5~1倍以上（在生产影响下可达几倍到几十倍）的宽而浅的沟道，即浅沟。

浅沟径流集中切入地面很深，出现沟头，即为切沟。切沟的深度为10~50m，横断面呈“V”字型。

切沟进一步发育，跌水出现在上游，横断面一般呈“V”型或宽“U”型，下游出现堆积物及冲积物，即冲沟阶段

冲沟发育到一定阶段时，侵蚀沟逐步停止发育，坡脚形成稳定的坡积物，沟头和沟坡上逐渐长出植物，称为坳沟阶段或安息阶段。

（三）下渗侵蚀

水流下渗，增加了土体重力，土体颗粒之间凝聚力减弱，发生滑坡、崩塌、泻溜等，造成土壤侵蚀。

水力对土壤侵蚀还有混合侵蚀。最常见的混合侵蚀就是泥石流。

三、影响土壤水蚀的因素

（一）降雨对土壤水蚀的影响

1．雨型2．降雨强度3．降雨量

（二）地形对土壤水蚀的影响

1．坡度

坡面坡度是决定径流冲刷能力的基本因素之一。条件相同时，坡度愈大，流速愈大，土壤侵蚀量愈大。坡度对雨滴的击溅侵蚀也有一定影响。

2．坡长

条件相同时，坡面长度直接影响水力侵蚀强度。

结合降雨条件，归纳起来有三种情况：

⑴特大及较大暴雨情况下，坡长与径流量、冲刷量均成正相关；

⑵降雨平均强度小，或平均强度较大而持续时间较短的情况下，坡长与径流量成反相关，而与冲刷量成正相关；

⑶一次降雨量很小，历时也很短的情况下，坡长与径流量、冲刷量均成负相关。

3．地形

地形对水力侵蚀的影响，是坡度和坡长综合作用的结果。

4．坡向

坡向不同，太阳辐射不同，从而影响土壤环境因子的不同，其侵蚀过程也有差异。

（三）土壤条件对水力侵蚀的影响

土壤是影响径流的因素。

影响土壤的因素有土壤质地、土壤结构及水稳性、土壤孔隙、剖面结构、土层厚度、土壤湿度及土地利用方式等。

（四）植被对土壤侵蚀的影响

植被对抑制土壤侵蚀发生起积极作用。

1．拦截降雨2．调节径流3．团结土体4．改良土壤性状

（五）人为活动对水力侵蚀的影响

人为活动的影响有2个作用：

1、是人为过度的经济活动，成为水蚀荒漠化发生、发展的主导因素；

2、是人们促进退化土壤逆转。

第四节盐渍荒漠化的防治原理

一、盐渍土的形成与分布

（一）盐渍土的形成

盐渍土形成条件主要有：

1．物质来源

岩石风化物；含盐地层风化和再循环；火山活动的产物；深层盐水外冒；风蚀风积盐类；

生物累积的盐分等等

2．地形条件

土壤盐分的累积必须具有适宜的地形条件。

从大中地形来看，低洼地区积盐形成渍土。

从小地形来看，高处积盐，形成盐斑

3．水文条件

地下水位高，矿化度高是形成盐渍化的重要条件

4．气候条件

干旱、半干旱地区或季节性干旱地区，易于积盐

5．生物条件

植被稀疏或光板地极易积盐形成盐渍化。

6．人为因素

灌溉地区，人为用水不当，造成或加强盐渍化。

（二）我国盐渍土的分布

我国盐渍土主要分布在干旱、半干旱和亚湿润的干旱地区，主要有滨海、华北、西北、东北、灌区次生等五大盐渍土区。其中三北防护林地区是我国盐渍土集中分布区，盐碱地2170.48万hm2，占全区土地总面积的5.3%。

三北地区境共有5个亚类：

旱盐土草甸盐土沼泽盐土碱化盐土（打盐土）滨海盐土

二、水肥盐运动规律

（一）水盐运动规律

1．垂直运动

水盐垂直运动有积盐和脱盐2种。

2．水平运动

形在洼处形成盐渍化

小地形洼地边缘或平地中局部高地形成盐斑

（二）肥盐关系

肥料对土壤盐类的克制作用表现在：

有机质使碱性盐被吸附固定对作物起到缓冲作用

有机质利于脱盐，活化钙镁盐类，中和土壤，释放养分

施肥可以补充和平离子，提高作物的抗盐性。