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基本信息

书名：黑土地冻融作用与土壤风蚀研究

定价：58.00元

作者：刘铁军

出版社：水利水电出版社

出版日期：2013-11-01

ISBN：9787517014454

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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《黑土地冻融作用与土壤风蚀研究》可供水土保持与荒漠化防治、风沙物理、冻土物理及其相关专业研究人员参考使用。

目录

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序
前言
章绪论
1.1土壤冻融作用研究意义
1.2土壤冻融研究
1.2.1冻融作用对土壤性质影响的研究
1.2.2冻融侵蚀预报研究
1.2.3冻融侵蚀防治研究
1.3土壤风蚀的研究意义
1.4土壤风蚀研究
1.4.1国外土壤风蚀研究概况
1.4.2土壤风蚀研究概况
1.4.3土壤风蚀中风蚀物相关研究
1.4.4风蚀影响因子相关研究
1.4.5土壤风蚀防治相关研究
1.4.6土壤复合侵蚀相关研究
1.5黑土地多年发展利用情况
1.5.1黑土地分布情况
1.5.2黑土地开发利用现状及问题
1.6黑土地土壤冻融风蚀研究意义
参考文献
第2章东北黑土区自然概况
2.1我国东北黑土区界限
2.1.1广义黑土区
2.1.2典型黑土区
2.2地质地貌及地理环境
2.2.1气候与水文条件
2.2.2地质地貌与土壤
2.2.3粮食种植情况
2.3人为活动对黑土区土壤侵蚀的影响
2.3.1黑土区土壤侵蚀概况
2.3.2人为活动影响因素分析
2.4东北黑土区水土流失危害
参考文献
第3章东北黑土区土壤风蚀发展趋势分析
3.1黑土地土壤风蚀影响因素
3.1.1自然因素
3.1.2人为因素
3.2黑土区风力侵蚀发展趋势分析
3.2.1区域气候变化对风蚀发展趋势影响分析
3.2.2东北沙地对黑土区风蚀发展趋势影响分析
3.2.3黑土区风蚀发展趋势综合分析
参考文献
第4章黑土地冻融作用与水热模拟研究
4.1黑土地自然状态冻融作用研究
4.1.1研究区概况
4.1.2试验设计
4.1.3黑土地自然冻融作用规律研究
4.2黑土冻融作用土体冻胀试验模拟研究
4.2.1冻胀基本理论
4.2.2试验设计
4.2.3结果分析
4.2.4黑土冻融微观结构试验研究
4.2.5黑土未冻水含量研究
4.3黑土地冻土水热耦合模拟研究
4.3.1黑土冻结过程温度变化数值计算模拟
4.3.2基于SHAW模型的黑土地冻结土壤水热耦合模拟研究
参考文献
第5章黑土地土壤风蚀起沙研究
5.1黑土区土壤风蚀区域
5.2试验区风蚀环境
5.2.1试验区风速
……
第6章黑土地冻融风蚀模拟试验研究
第7章黑土地冻融风蚀预报模拟研究
第8章黑土地冻融风蚀研究结论与展望
附录试验与考察照片

作者介绍

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文摘

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序言

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《黑土地冻融作用与土壤风蚀研究》图书简介 引言： 中国东北黑土地，作为世界三大黑土带之一，承载着中国重要的粮食安全使命。然而，这片肥沃的土地正面临着严峻的挑战：气候变化带来的极端冻融循环加剧，以及人类活动导致的风蚀侵蚀日趋严重，严重威胁着黑土地的持续生产力。本书《黑土地冻融作用与土壤风蚀研究》，正是聚焦于这一关键而紧迫的科研课题，深入剖析黑土地在严酷自然条件下的演变机制，揭示冻融作用与土壤风蚀之间的复杂耦合关系，并在此基础上，探索切实有效的保护与修复策略。 第一部分：黑土地的生态特征与区域背景 本书首先将全面审视黑土地的独特生态属性。我们将详细阐述黑土地的形成过程，包括其富含有机质的土壤构造、独特的微生物群落以及与之相伴的生物地球化学循环。从宏观角度，我们将勾勒出黑土地在全球及中国东北地区的分布格局，分析其重要的地理位置和气候特点，为后续深入研究奠定基础。 黑土地的成因与特性： 有机质的积累： 深入探讨黑土地有机质丰富的原因，包括长期的植被覆盖、微生物分解作用以及古气候条件的适宜性。 土壤结构与肥力： 分析黑土地独特的团粒结构如何带来优良的通气透水性、保水保肥能力，以及这对农业生产的深远影响。 生物地球化学过程： 关注土壤中的氮、磷、碳等关键元素的循环，以及微生物在这些过程中的作用，特别是与土壤肥力维持相关的生物过程。 生物多样性： 介绍黑土地土壤中重要的微生物类群（如细菌、真菌、放线菌等）以及土壤动物的组成，探讨其对土壤健康和功能的影响。 中国东北黑土地的区域划分与气候特征： 地理分布与地质背景： 详细介绍黑土地在中国东北的具体分布范围，包括黑龙江、吉林、辽宁部分地区，并简述其地质构造和地形地貌特征。 气候条件分析： 重点分析东北地区的气候特点，包括年均温、降水量、光照时数、风速等，并强调其季节性变化，特别是冬季漫长寒冷、春季升温迅速的特点，为理解冻融作用奠定基础。 土地利用与农业生产： 概述黑土地区域的主要农作物类型、耕作方式以及农业生产对土地资源的影响。 第二部分：冻融作用的机理及其对黑土地的影响 冻融作用是影响寒冷和温带地区土壤性质和生态过程的关键因素。本书将深入探究黑土地所经历的复杂冻融循环，并系统分析其对土壤结构、水分、养分以及物理化学性质带来的多重影响。 冻融循环的物理过程： 冻结过程： 详细阐述土壤水分在不同温度下的相变，冰晶的形成、生长以及对土壤孔隙结构的排挤效应。 融化过程： 分析土壤融化过程中，冰融化为液态水，以及水分重分布的机制，特别是重力水、毛管水等不同形态水的变化。 冻融循环的频率与强度： 探讨不同区域、不同年份冻融循环的次数、持续时间和温度梯度变化，以及这些变化对土壤内部物理化学过程的影响。 冻胀与融沉： 深入研究冻胀现象对土壤结构造成的物理破坏，如土粒的离散和团粒结构的瓦解；以及融沉过程中土壤密实度的增加和孔隙度的减小。 冻融作用对黑土地土壤性质的影响： 土壤结构破坏： 详细描述冻融循环如何导致土壤团粒结构的破碎，土壤表层变得疏松，有机质的稳定性降低。 水分动态变化： 分析冻融过程中土壤含水量、持水量和渗透性的变化，以及这如何影响植物的生长和水分的有效利用。 养分淋溶与转化： 阐释冻融作用加速土壤养分（如氮、磷）的淋溶和迁移，以及微生物活性在冻融期间的受限与恢复，从而影响养分的有效性。 土壤盐渍化风险： 在某些特定条件下，探讨冻融作用如何加速土壤中可溶性盐分的积累，增加盐渍化风险。 微生物群落响应： 分析冻融周期对土壤微生物的数量、种类和生理活性的影响，以及这种影响如何进一步反馈到土壤养分循环和结构稳定性上。 气候变化背景下的冻融作用加剧： 升温趋势与冻融期延长： 结合区域气候变化数据，分析黑土地区域冬季平均气温上升，导致土壤封冻期缩短，但融化期可能延长，或者出现“早冻晚融”、“频繁冻融”等现象。 极端冻融事件的频率与强度： 关注极端天气事件，如突发性强降温、反复的冻融交替，对黑土地造成的破坏性影响。 第三部分：土壤风蚀的机制与驱动因素 风蚀是黑土地面临的另一重大生态挑战，尤其是在春季土壤解冻、植被稀疏的时期。本书将详细阐述土壤风蚀的发生机理，并深入分析导致黑土地风蚀加剧的关键驱动因素。 土壤风蚀的物理过程： 起沙机制： 详细介绍风力驱动土壤颗粒离散和运动的三个基本过程：悬移（Saltation）、跃移（Creep）和悬浮（Suspension），并分析不同粒径土壤颗粒的风蚀方式。 输沙能力与输沙量： 阐述风速、风向、地表粗糙度等因素如何影响风的起沙能力和土壤的输沙量。 侵蚀地貌的形成： 描述风蚀作用在地表形成的各种形态，如沙丘、雅丹地貌、风蚀洼地等，以及它们如何影响区域生态环境。 影响黑土地风蚀的主要驱动因素： 气候因素： 风速与风向： 分析黑土地区域年平均风速、最大风速以及主要风向的特点，特别是春季强风频率。 降水： 讨论降水量的变化，特别是干旱年份，土壤含水量低，易被风蚀。 温度： 关注冬季低温对土壤水分和冻结状态的影响，以及春季快速升温导致土壤变干。 土壤因素： 土壤质地与结构： 分析黑土地土壤质地（粘粒、粉粒、砂粒比例）与风蚀敏感性的关系，以及土壤结构（团粒结构、松散程度）对抵抗风蚀能力的影响。 土壤含水量： 强调土壤含水量低是风蚀发生的重要前提条件。 土壤有机质含量： 尽管黑土地有机质丰富，但其在土壤结构稳定性中的作用，以及在风蚀过程中被带走的损失，需要深入探讨。 植被因素： 植被覆盖度： 阐述植被作为地表保护层，其覆盖度、高度、类型对减缓风速、固定土壤的作用。 植被物候期： 分析冬季枯死、春季萌发前的植被稀疏期，是风蚀的高发期。 人为活动因素： 不合理的耕作方式： 如方向与风向平行、深耕、秸秆焚烧等，破坏土壤结构，暴露土壤，增加风蚀风险。 过度放牧： 破坏草地植被，导致土地沙化。 城镇化与基础设施建设： 改变地表覆被，影响风蚀格局。 农田水利设施不当： 可能改变局部水文条件，间接影响风蚀。 第四部分：冻融作用与土壤风蚀的耦合机制 冻融作用并非孤立地发生，而是与土壤风蚀之间存在着深刻的相互作用。本书将深入剖析这两个过程是如何相互影响、共同作用，最终对黑土地生态系统产生复杂后果的。 冻融作用如何加剧风蚀： 结构破坏与松散化： 强调冻融作用造成的土壤团粒结构破碎，使得土壤颗粒更容易被风力剥离和搬运。 表层土壤干化： 冻融过程中水分的蒸发和下渗，导致土壤表层变干，为风蚀提供了充足的“物料”。 “霜冻剥落”现象： 冻融循环导致表层土壤颗粒受损，形成疏松的“风蚀层”，极易被风吹走。 地表粗糙度的改变： 冻融导致地表出现裂缝、起伏，可能改变地表粗糙度，从而影响风的流场和起沙能力。 养分流失的双重效应： 冻融作用和风蚀作用都可能导致土壤有机质和养分的损失，形成恶性循环。 风蚀对冻融作用的影响（较少，但可能存在）： 地表能量交换： 风蚀可能改变地表反照率，从而影响地表接收太阳辐射的量，进而可能轻微影响冻融过程。 土壤水分蒸发： 风蚀可能带走表层湿润土壤，暴露下层土壤，影响蒸发速率，但此效应相对次要。 耦合作用下的黑土地退化： “冻融-风蚀”协同退化模型： 构建模型，形象地展示冻融作用如何为风蚀创造条件，风蚀又如何进一步加剧冻融对土壤的破坏。 生物生产力的下降： 讨论冻融作用和风蚀共同作用导致土壤肥力下降、保水保肥能力减弱，最终影响作物产量和生物多样性。 生态系统服务功能的衰退： 阐述耦合作用如何影响黑土地在涵养水源、调节气候、固碳释氧等方面的生态功能。 第五部分：黑土地冻融作用与土壤风蚀的综合防治策略 认识到冻融作用和风蚀的复杂性及其耦合关系，本书将在此基础上，提出一套系统、综合的防治策略，旨在保护和修复黑土地的生态功能，保障国家粮食安全。 基于生态学原理的土壤保护措施： 保护性耕作技术： 免耕/少耕技术： 减少对土壤结构的破坏，增加土壤有机质，提高土壤抗蚀能力。 秸秆覆盖还田： 保护地表，增加土壤有机质，改善土壤结构，减缓水分蒸发。 轮作与间作套种： 改善土壤肥力，增加植被多样性，提高土壤抗性。 农田防护林带建设： 固沙作用： 通过设置风障，降低风速，拦截输沙。 改善微气候： 调节农田温度和湿度，减少水分蒸发。 生物多样性提升： 为野生动物提供栖息地，增加生态系统的稳定性。 种植抗风蚀、耐冻融的作物品种： 选择具有强大根系的作物： 增强土壤固持能力。 选择对低温和干旱有较强适应性的品种： 提高作物在不利环境下的成活率。 优化灌溉与排水系统： 精准灌溉： 避免土壤过度湿润或干旱，减少冻融和风蚀的风险。 科学排水： 避免局部积水，影响冻融过程。 工程性防护措施： 设置集沙沟和挡墙： 拦截风蚀沙土，防止其进一步扩散。 修建防风墙和地表覆盖物： 降低风速，保护土壤。 改良土壤结构： 通过施用有机肥、生物炭等措施，改善土壤团粒结构。 政策与管理层面的建议： 加强监测与预警系统： 建立完善的冻融和风蚀监测网络，及时发布预警信息。 推广适宜的耕作技术与管理模式： 加大技术推广力度，提供培训和示范。 制定激励政策： 鼓励农民采用可持续的耕作方式，对采取保护措施的农户给予补贴。 加强国际合作与交流： 借鉴国际先进的黑土地保护经验。 开展长期的生态环境监测与评估： 持续评估防治措施的效果，并根据实际情况进行调整。 结论： 《黑土地冻融作用与土壤风蚀研究》一书，以科学严谨的态度，系统地梳理了黑土地所面临的冻融作用和土壤风蚀两大挑战，并深入揭示了它们之间复杂的耦合机制。本书不仅为我们提供了认识黑土地脆弱性的全新视角，更重要的是，它提出了一系列切实可行的防治策略，为守护这片宝贵的“耕地之宝”，实现黑土地的可持续利用与发展，提供了重要的科学依据和实践指导。本书的出版，对于相关科研人员、政策制定者、农业从业者以及所有关注中国粮食安全和生态环境保护的读者，都具有重要的参考价值和深远的启示意义。