北京地區(qū)農(nóng)田風(fēng)蝕與PM-,10-測試與控制.pdf

1、農(nóng)田土壤風(fēng)蝕造成土壤流失，引起農(nóng)田沙化，嚴(yán)重影響土地的生產(chǎn)力和農(nóng)業(yè)環(huán)境。沙塵暴猖獗，影響大氣環(huán)境，使城市大氣可吸入顆粒物嚴(yán)重超標(biāo)。為了從理論和實際兩個層面上深入研究沙塵暴的形成機(jī)理和對環(huán)境的危害性，課題進(jìn)行了野外觀測試驗和風(fēng)洞實驗，結(jié)合風(fēng)蝕物質(zhì)的實驗室分析，本著農(nóng)業(yè)發(fā)展和治理環(huán)境的目標(biāo)，得出了以下五個方面的成果： 1.臨界覆蓋量風(fēng)洞試驗結(jié)果：在北京春季常見的大風(fēng)(8～14m/s)情況下，一年兩熟秸稈覆蓋地和一年一熟玉米根茬地比傳

2、統(tǒng)耕作地表分別減少風(fēng)蝕量84.2％和59.35％；該地的臨界覆蓋量為400g/m2。一年一熟農(nóng)作區(qū)玉米根茬可以有效的抑制地表揚塵，風(fēng)向與行向平行揚塵量最大，垂直最小，45°時介于兩者之間。當(dāng)風(fēng)速較大時，玉米根茬的根系比一年兩熟地區(qū)碎秸平鋪覆蓋的地表有更好的固土作用。在風(fēng)速高于22m/s的北京北部山區(qū)，可以通過留茬和選擇適當(dāng)?shù)男芯嗷蛐邢騺碛行У囊种骑L(fēng)蝕。 2.風(fēng)蝕預(yù)測模型：基于風(fēng)洞試驗數(shù)據(jù)，結(jié)合風(fēng)沙動力學(xué)中的經(jīng)典輸沙率公式，建立了

3、針對北京地區(qū)的風(fēng)蝕模型，計算北京地區(qū)翻耕地春季風(fēng)蝕量可達(dá)256.14t/hm2，總量達(dá)8.811×107t，風(fēng)蝕深度為21.35mm。采用不同覆蓋量的免耕時，可以使風(fēng)蝕量減少16.29～98.97％。為了控制北京地區(qū)風(fēng)蝕在微弱侵蝕2t/hm2之下，秸稈覆蓋量必須高于650g/m2，如果地表覆蓋量達(dá)到了400g/m2，可以將風(fēng)蝕控制在輕度侵蝕范圍內(nèi)。為了控制風(fēng)蝕，必須確保地表覆蓋量，避免翻耕。 3.風(fēng)蝕監(jiān)測方法：一般風(fēng)蝕測試中只監(jiān)

4、測150cm以下，不能滿足全量風(fēng)沙流的測量，有一定的局限性。本研究利用分布于500cm高的10個集沙儀監(jiān)測耙地和玉米茬地風(fēng)蝕，兩地表200～500cm高度內(nèi)的5個集沙儀采集到的風(fēng)蝕物分別占10個集沙儀采集總量的26.11％和27.79％。 4.風(fēng)蝕導(dǎo)致養(yǎng)分損失：從風(fēng)蝕物的風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分富集率研究表明，風(fēng)蝕過程中傳統(tǒng)耕作和保護(hù)性耕作地表20cm耕層中各物質(zhì)損失，全磷的損失率分別為12.24％和5.93％，有機(jī)質(zhì)的損失率分別為11

5、.53％和4.31％，全氮損失率分別為9.08％和3.12％，土壤損失率分別為5.29％和2.62％。全磷損失率是相應(yīng)土壤損失率的2.31倍和2.26倍，有機(jī)質(zhì)損失率是相應(yīng)土壤損失率的2.18倍和1.65倍，全氮損失率是土壤損失率的1.72和1.19倍。當(dāng)施肥量與作物吸收的養(yǎng)分平衡時，每年進(jìn)行翻耕，耕層20cm土壤的有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分經(jīng)過5～10年就僅剩余目前含量的一半，100年后有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分基本上全部損失。風(fēng)蝕物養(yǎng)分富集率隨著風(fēng)速的提高而降

6、低，說明短時的大風(fēng)和長時間的低速風(fēng)比較，在風(fēng)蝕量相同的情況下，低風(fēng)速的養(yǎng)分損失更為嚴(yán)重。 5.風(fēng)蝕過程中的PM10浮塵：用風(fēng)洞結(jié)合大流量采樣器對四種地表測定結(jié)果表明，PM10發(fā)生量翻耕地＞低茬地＞秸稈覆蓋地＞秸稈覆蓋+直立秸稈地表。與翻耕相比，低茬地、秸稈覆蓋地、秸稈覆蓋+直立秸稈地PM10發(fā)生量分別減少41.01％，69.21％，77.48％，秸稈覆蓋+直立秸稈地抑制PM10效果最好。本研究建立了基于風(fēng)蝕量、土壤浮塵指數(shù)和磨蝕