农牧交错带典型耕作制度对农田土壤风蚀可蚀性的影响

Wind erodibility of soil is susceptibility of soils to detachment and transport byerosive agent of wind. In the farmland, it is variable due to farming system. It is significant for wind erosion modeling, checking and improvement of existing models, and wind erosion rish assessment to determine affect of farming system to wind erodibility of soils..Taking farmland soils under typical farming systems in agro-pastoral transitional zone as research object, the project will implement dynamic monitoring of wind erodibility of soil and influencing factors,such as soil texture, aggregates, moisture, soil surface roughness, et al. Focused on the dynamic variation of wind erodibility of soil and its influencing factors, methods of statistic analysis and time series analysis will be used. The aim of this project is to determine the quantitative relation between wind erodibility of soil and its influencing factors, to reveal dynamic variation law of wind erodibility of soil and driving mechanism, and to campare the difference of wind erodibility of soil between different farming system. Based on the results of above motioned research, the influence of farming system on wind erodibility of soils will be evaluated. Its final object is to provide scientific basis for the optimizing of farming system to control farmland wind erosion and assessment wind erosion risk more accurately.

土壤风蚀可蚀性是土壤在风蚀过程中对于风力造成的分离和搬运的敏感程度，在农田中会受到耕作制度的影响而发生变化。确定耕作制度对土壤风蚀可蚀性的影响，揭示土壤风蚀可蚀性在不同耕作制度下的动态变化规律，对于建立新的风蚀模型或验证改进现有风蚀模型、防治农田土壤风蚀具有重要意义。.本项目以农牧交错带典型耕作制度下的农田土壤为研究对象，通过对土壤风蚀可蚀性和土壤质地、土壤团聚体、土壤湿度、地表粗糙度等影响因素进行原位监测，围绕不同耕作制度下土壤风蚀可蚀性及其影响因素的动态变化规律，运用统计分析和时间序列分析等方法，确定土壤风蚀可蚀性与其主要影响因素的定量关系，揭示土壤风蚀可蚀性的动态变化规律及其驱动机制，和不同耕作制度间土壤风蚀可蚀性的差异及其形成机制，最终评价不同耕作制度对农田土壤风蚀可蚀性的影响。为更准确地进行风蚀预报和区域风蚀风险评价提供科学支撑。为改进耕作制度，防治农田土壤风蚀提供一定理论依据。

农牧交错带是中国沙漠化土地的集中分布区，区域内的旱作农田风蚀尤为严重。粉尘释放是风蚀造成危害的一个重要过程。本项目首先以农牧交错带沙区和非沙区农田土壤为研究对象，利用室内风洞模拟实验，通过实时监测风蚀过程中释放的PM10，分析了PM10的动态变化特征。结果表明非沙区农田土壤风蚀强度远低于沙区农田，与风速呈指数函数关系；非沙区农田的土壤粉尘释放在不同风速下均以气流直接抬升模式为主、平均PM10通量与风速呈线性函数关系，最大PM10通量与风速呈幂函数关系沙区农田的土壤粉尘释放在风速增大到一定程度后呈气流直接抬升和砂粒跃移冲击复合模式。通过对经过湿化－干燥处理的风沙土样品进行风洞模拟实验，研究了湿化－干燥处理对风蚀可蚀性的影响。研究发现，湿化－干燥处理，使沙样产生一定程度的固结作用，但其固结强度较低，不足以形成物理结皮。这种固结增大沙粒的临界启动风速。可以一定程度上抑制风蚀的发生。湿化-干燥处理的固结效应随着含水量的增大而降低，其原因可能是因为更多的水分是产生固结现象的粘粒向下运移，使得表层粘粒降低，从而使得固结效应减弱。湿化-干燥处理产生的固结效应对风蚀的抑制作用在风速较低时更强，随着风速的增大，抑制效应逐渐降低。利用移动风洞开展野外模拟风蚀试验，研究了土地利用类型和耕作措施对土壤风蚀可蚀性的影响。研究发现，牧地热点区域的风蚀可蚀性远高于农田土壤。对农田土壤而言，翻耕是否增大土壤风蚀可蚀性取决于土壤水分状况，当土壤底层含水量大于表层含水量时，翻耕会降低土壤风蚀可蚀性。其原因为地表粗糙度的增大和表层土壤含水量的增大。以上研究结论为更准确地进行风蚀预报和区域风蚀风险评价提供了科学支撑，为改进耕作制度进而防治农田土壤风蚀提供一定理论依据。