保护性耕作农田风沙流结构测试研究

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1、http://www.paper.edu.cn1保护性耕作农田风沙流结构测试研究孙悦超，麻硕士，陈智，赵永来内蒙古农业大学机电工程学院，呼和浩特（010018）E-mail：yuechaosun@sohu.com.com摘要：采用野外风洞原位测试方法，对保护性耕作农田风沙流结构进行了测试研究。试验结果表明：保护性耕作农田在不同风速下各高度的风沙流水平分布符合三次多项式规律，经过5.5m的水平距离各高度风沙流基本达到了平衡稳定状态；在垂直方向上风沙流分布曲线按高阶多项式规律分布，具有与砾石戈壁地表输沙量垂直分布极为相似的“象鼻”效应。试验还发现保护性耕作农田风沙流主要分布在近地表40

2、cm高度以下范围，占到风沙流总质量的90%左右。关键词：保护性耕作；土壤风蚀；风沙流；测试中图分类号：1．引言保护性耕作是对农田实行免耕、少耕，尽可能减少耕作，用作物秸秆残茬覆盖地表，减[1]少风蚀和水蚀，提高土壤肥力和抗旱能力的一项先进农业耕作技术。它是控制干旱、半干旱地区土壤风蚀、降低农田扬沙、抑制沙尘暴的一种十分有效的新型农业耕作制度。但以往对保护性耕作技术的研究，多是从生产的角度考虑，侧重于如何提高产量、降低成本等经济效益方面研究。随着国家对风蚀荒漠化的重视，近年来土壤风蚀与保护性耕作技术研究紧密[2]结合起来，保护性耕作抗风蚀效应方面的研究也蓬勃兴起。例如：臧英研究表明：

3、与传统[3]翻耕地相比，保护性耕作可减少土壤风蚀量77.2%；陈智研究了保护性耕作麦薯带状间作农田的抗风蚀效应，并提出了麦薯带状间作农田中传统耕作农田防风蚀的有效带宽。但在保护性耕作风蚀物空间分布规律方面，以往研究者没有作深入细致研究。所以，研究保护性耕作农田风沙流结构，对于阐明保护性耕作农田土壤风蚀机制，丰富土壤风蚀研究理论具有重要意义。2．研究区概况研究区选择在内蒙古自治区武川县保护性耕作项目示范区，这是内蒙古自治区农业厅、科技厅和农业部等单位共同试点的保护性耕作项目区。主要种植作物为莜麦、小麦、油菜籽等，留茬平均高度为30cm，平均植被覆盖度为60%。项目区所在的武川县地处内

4、蒙古自治区中部，阴山北麓干旱、半干旱区，位于北方农牧交错带中段，土地退化严重，是我国农牧[4]交错带中经济最贫困区，又是受荒漠化威胁最严重的地区之一。年降水量300mm左右，-1且集中在夏季，春天干旱少雨甚至无雨。日定时风速大于等于8m·s的天数年平均为63d，-1[5]大于等于17m·s的大风日数为30d，最多年76d。60%以上的大风集中在冬春季节，尤其是春季，风蚀极为严重。风蚀气候侵蚀力基本上以秋季(9～10月)最弱，平均为16.6，依次[6]为夏季(6～8月)18.9，冬季(11月～翌年2月)38.7,春季(3～5月)达到最强为80.3，春季是土壤风蚀发生的主要季节。1奔了

5、题得到教育部博士点基金（20050129007）的资助。-1-http://www.paper.edu.cn3．试验设备与方法3.1主要试验设备处理主要试验设备为内蒙古农业大学研制的0FDY-1.2型直流吹气式可移动风蚀风洞，由过渡段，整流段，收缩段和实验段组成。风洞结构符合低速风洞设计要求，在实验段能够模拟-1自然风，其风速廓线与真实地表自然风速廓线基本一致。风速范围在0～20m·s连续可调，通过改变变频器的频率进行控制。风速由风速廓线仪采集后通过数据采集卡传给以LabWindows/CVI作为平台开发的数据采集软件，并显示、记录、保存于电脑中。风速廓线仪由基本按对数规律置于不同

6、高度上的8个精细皮托管测速装置组成。风蚀物用旋风分离式集沙仪收集，其高840mm，沿高度方向分布10个气流管，通过气流管收集垂直方向上10个不同高度（20mm、60mm、120mm、180mm、240mm、300mm、400mm、500mm、600mm、700mm）的风蚀物。风蚀物由精度为千分之一电子天平称重。挟沙风由排沙器向风洞进口处距地表15cm处定量排沙实现。3.2测试方法试验选择在风蚀最为严重的春季进行，于2007年4月在武川县保护性耕作项目示范区进行。待测地表为保护性耕作莜麦留茬覆盖地，留茬平均高度为30cm，植被平均盖度为71%。土壤为栗钙土，粒径为1mm以上的砂砾占1

7、5.59%，粉粒和粘粒含量为23.65%。近地表5cm深度范围内土壤平均含水率为6.56%，地表整体上有一定的结皮现象。试验时选定风洞中心-1-1-1-1-1风速分别为7m·s、9m·s、11m·s、14m·s、17m·s的风速进行吹蚀，吹蚀时间为10min。集沙仪在每一风速下均放置在风洞轴线距进口3m,3.75m,4.5m,5.25m,6m共5个测点处，分别收集称量集沙仪20mm、60mm、120mm、180mm、240mm、300mm、400mm、500mm、60