土壤冻融过程的东北黑土区切沟发育机理研究

The Black Soil Region of Northeast China is one of the only three black soil region in the world.Soil erosion is serious in the Black Soil Region, Gully erosion is the more common types of soil erosion.At present,the development of the erosion gully intensifies, it damages the resources of arable land, the agro-ecological environment worsens in the Black Soil Region, our country's food security is endangered.At the same time, the freezing and thawing is a common phenomenon of the black soil region of Northeast China, and it is also one of the main factors of soil erosion intensification.This research subject focuses on:.(1) Hydrological characteristics of the erosion gully wall in frozen-thaw process;.(2) Fractal characteristics of soil structure in frozen-thaw process;.(3) Soil stability of frozen-thaw process..In order to reveal the erosion mechanism of the black soil and provide a theoretical basis for governance of the soil erosion in the black soil region.

东北黑土区是世界上仅有的三块黑土区之一，也是我国重要的商品粮基地。黑土区水土流失严重，沟状侵蚀是该区一种比较常见的土壤侵蚀类型。目前，侵蚀沟的发展加剧，破坏耕地资源，恶化黑土区的农业生态环境，已危及我国的粮食安全。同时，冻融作用是我国东北黑土区的普遍现象，也是土壤侵蚀加剧的主要因素之一。本课题重点研究（1）冻融过程的侵蚀沟沟壁水文特征；（2）冻融过程的土壤结构分形特征；（3）冻融过程的土壤稳定性。以期进一步揭示黑土侵蚀机理，为黑土区土壤侵蚀的治理提供理论依据。

东北黑土区水土流失严重，沟蚀是该区域重要的土壤侵蚀类型之一，冻融侵蚀与水力侵蚀、重力侵蚀等复合起来，对黑土区侵蚀沟的发育起到不可忽略的促进作用。本项目基于东北黑土区的季节性冻融作用下对土壤的影响，通过对侵蚀沟沟壁土壤温度、冻融厚度、土壤水分运移规律监测，并分析冻融前后沟壁不同部位不同深度土壤结构及土壤力学特征，对切沟的发育机理进行研究。研究表明，全年大气和土壤温度呈周期性变化，年平均气温约为4.7℃，侵蚀沟沟壁10、30和50cm深处，土壤年平均温度分别为5.4、4.7和4.2℃。冻融过程中侵蚀沟沟壁向内0~30cm厚土壤受到频繁的冻融作用，随着时间的推移，越靠近沟沿部位土壤受到的冻融影响厚度越大，沟壁土壤自上向下，越靠近沟道底部冻结和溶解的速度越慢。冻融期侵蚀沟沟头土壤平均含水量显著高于距沟头10m的沟壁土壤，使之后溯源侵蚀加剧成为可能。冻融后沟壁土壤容重有减小的趋势，沟沿上部土壤总孔隙度减小，沟壁中部和下部土壤总孔隙度增加，非毛管孔隙显著增加。季节性冻融过程加剧了侵蚀沟沟壁内0~40cm土壤风干团聚体的分散，增强了沟壁＞0.5mm团聚体的水稳性，促进了沟壁土壤水稳性团聚体的团聚。土壤含水量和冻融循环次数对土壤粘聚力和内摩擦角度均有不同程度的影响，其中土壤含水量对土壤粘聚力的影响最为显著，土壤含水量从15%提高到30%，土壤粘聚力显著降低。