河北壩上農(nóng)田風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)特征研究——以康?？h為例.pdf

1、河北壩上屬于我國北方農(nóng)牧交錯帶,是京津特大城市群上風(fēng)向重要的風(fēng)沙源區(qū),自2000年開始壩上實(shí)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(nóng)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(fēng)蝕及土地沙漠化的影響強(qiáng)烈,并造成地表細(xì)粒物質(zhì)和土壤養(yǎng)分大量流失,土地生產(chǎn)力下降,污染大氣環(huán)境,影響人類健康。但目前旱作農(nóng)田風(fēng)蝕機(jī)制研究十分薄弱,遠(yuǎn)不能滿足生態(tài)建設(shè)工程的實(shí)際需求。風(fēng)沙流結(jié)

2、構(gòu)是土壤風(fēng)蝕發(fā)生機(jī)制研究的核心,因此開展河北壩上旱作農(nóng)田風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)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(fēng)洞模擬的方法來研究農(nóng)田的風(fēng)沙流結(jié)構(gòu),揭示不同農(nóng)田耕作管理措施下的風(fēng)蝕強(qiáng)度、風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)在垂直方向及沿風(fēng)向變化特征,為該區(qū)域農(nóng)田風(fēng)蝕防治、土壤風(fēng)蝕物流失科學(xué)估算提供理論依據(jù)。
　　 研究結(jié)果表明:
　　 (1)農(nóng)田地表空氣動力學(xué)粗糙度和作物茬高、壟向有密

3、切關(guān)系。地表粗糙度越大,抗風(fēng)蝕能力越強(qiáng)。
　　 (2)風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)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(nèi),翻耕磨耙地符合指數(shù)規(guī)律,但留茬地的風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)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(xiàng)式Q=

4、a+bH+cH2+dH3(a、b、c、d為常數(shù))。
　　 (3)風(fēng)沙流在水平方向上的變化規(guī)律:0-60cm高度內(nèi)的輸沙總量(Q總)沿風(fēng)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(dá)到飽和,留茬地沿主風(fēng)向土壤風(fēng)蝕飽和容量與飽和路徑長度的關(guān)系符合三次多項(xiàng)式規(guī)律Q總=a+bL+cL2+dL3(a、b、c、d為常數(shù))；風(fēng)沙流飽和路徑的長度與風(fēng)速、農(nóng)田地表粗糙度、地塊長度關(guān)系密切,一般風(fēng)速越小、地表粗糙度越大,隨地塊長度延伸風(fēng)沙流

5、達(dá)到飽和的路徑越短,反之越長；風(fēng)沙流在0—30cm層輸沙量沿風(fēng)向波動性大,而30—60cm高度內(nèi)輸沙量沿風(fēng)向波動小并且經(jīng)較短距離后趨于穩(wěn)定,這是由于0—30cm風(fēng)蝕物以躍移顆粒為主,受湍流作用影響強(qiáng)烈,風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,處于未飽和狀態(tài),輸沙量持續(xù)增加；30-60cm的風(fēng)蝕物以懸浮顆粒為主,經(jīng)過較短路徑后風(fēng)蝕物重力和氣流懸浮力趨于平衡,風(fēng)沙流結(jié)構(gòu)達(dá)到飽和。
　　 (4)農(nóng)田風(fēng)蝕強(qiáng)度(Qt)與地表粗糙度呈負(fù)相關(guān),與風(fēng)速呈正相關(guān)。建立