河北壩上農田風沙流結構特征研究——以康保縣為例.pdf

1、河北壩上屬于我國北方農牧交錯帶,是京津特大城市群上風向重要的風沙源區(qū),自2000年開始壩上實施退耕還林還草工程,生態(tài)環(huán)境治理取得了明顯效果,該區(qū)域農田以旱作大田塊為主(地勢平坦和集中連片,單個地塊長度和寬度均大于300m),并采用傳統(tǒng)的耕作方式,對土壤風蝕及土地沙漠化的影響強烈,并造成地表細粒物質和土壤養(yǎng)分大量流失,土地生產力下降,污染大氣環(huán)境,影響人類健康。但目前旱作農田風蝕機制研究十分薄弱,遠不能滿足生態(tài)建設工程的實際需求。風沙流結

2、構是土壤風蝕發(fā)生機制研究的核心,因此開展河北壩上旱作農田風沙流結構研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　 基于此,本文選擇河北壩上地區(qū)康?？h這一典型區(qū),采用野外觀測和風洞模擬的方法來研究農田的風沙流結構,揭示不同農田耕作管理措施下的風蝕強度、風沙流結構在垂直方向及沿風向變化特征,為該區(qū)域農田風蝕防治、土壤風蝕物流失科學估算提供理論依據。
　　 研究結果表明:
　　 (1)農田地表空氣動力學粗糙度和作物茬高、壟向有密

3、切關系。地表粗糙度越大,抗風蝕能力越強。
　　 (2)風沙流結構在垂直方向上的變化規(guī)律:留茬地和翻耕磨耙地在0—60cm高度(H)內隨高度升高輸沙量(Q)減少,符合指數(shù)規(guī)律Q=aebM在20—60cm高度內輸沙量(Q)均隨高度增加趨于減少,符合冪函數(shù)規(guī)律Q=aHb(a、b為常數(shù))；在0—20cm高度內,翻耕磨耙地符合指數(shù)規(guī)律,但留茬地的風沙流結構由于受留茬影響而發(fā)生變異,既不符合指數(shù)規(guī)律也不符合冪函數(shù)規(guī)律,而是符合三次多項式Q=

4、a+bH+cH2+dH3(a、b、c、d為常數(shù))。
　　 (3)風沙流在水平方向上的變化規(guī)律:0-60cm高度內的輸沙總量(Q總)沿風向隨地塊長度(L)延伸而增加,到一定距離后趨于穩(wěn)定并達到飽和,留茬地沿主風向土壤風蝕飽和容量與飽和路徑長度的關系符合三次多項式規(guī)律Q總=a+bL+cL2+dL3(a、b、c、d為常數(shù))；風沙流飽和路徑的長度與風速、農田地表粗糙度、地塊長度關系密切,一般風速越小、地表粗糙度越大,隨地塊長度延伸風沙流

5、達到飽和的路徑越短,反之越長；風沙流在0—30cm層輸沙量沿風向波動性大,而30—60cm高度內輸沙量沿風向波動小并且經較短距離后趨于穩(wěn)定,這是由于0—30cm風蝕物以躍移顆粒為主,受湍流作用影響強烈,風沙流結構不穩(wěn)定,處于未飽和狀態(tài),輸沙量持續(xù)增加；30-60cm的風蝕物以懸浮顆粒為主,經過較短路徑后風蝕物重力和氣流懸浮力趨于平衡,風沙流結構達到飽和。
　　 (4)農田風蝕強度(Qt)與地表粗糙度呈負相關,與風速呈正相關。建立