RWEQ模型在河北坝上农田土壤风蚀估算中的应用研究

The arid and semi-arid region of China is suffering from serious wind erosion. Yet few wind erosion modelling studies on the region are performed to date. In this study, a method combined wind erosion modelling with field-laboratory experiments would be applied to estimate soil loss by wind in Bashang Region, Hebei. By these means, the spatio-temporal soil loss due to wind erosion for popular agricultural land management practices would be quantified using field-laboratory wind erosion observing system. In light of these data, a widely used wind erosion model, Revised Wind Erosion Equation (RWEQ), would be tested, revised and further validated. The revised RWEQ would be further used to predict wind erosion for different agricultural land management practices at a field scale in Bashang Region, Hebei. Finally, the most favorable land management practice, the regions and the periods suffering from severe wind erosion, would be ascertained and highlighted to impair wind erosion of arable land in Bashang Region, Hebei. Accordingly, the study would help researchers further extend and apply the RWEQ to other regions in China.

目前，我国仍然缺乏一个实用可行的土壤风蚀预报模型。本项目以农牧交错带的河北坝上为典型研究区，采用野外观测试验、室内分析和修订RWEQ模型等方法，对主要农田管理类型的土壤风蚀状况进行实地观测，确定该地区主要农田管理类型风蚀量的时间分配规律；对比研究不同管理措施下农田土壤风蚀量之间的关系，确定该地区主要农田管理类型的土壤风蚀量大小；在此基础上，引进并检验美国农业部开发的修正的土壤风蚀方程（RWEQ），修订影响RWEQ模型预测精度的主要因子，提出区域性RWEQ模型修订方法；最终利用修订的RWEQ模型估算河北坝上地区主要农田管理类型多时间尺度（次风暴事件-半月）的土壤风蚀量，并对其估算精度进行评价。从而为RWEQ模型在我国的进一步应用提供技术参考和修订经验。

土壤风力侵蚀是我国干旱、半干旱以及部分半湿润地区土地退化的首要环节。其中旱作农田由于季节性地表裸露，风蚀尤其严重。本研究以河北坝上地区为研究靶区，选取近些年当地最为普遍的两种土地管理类型——翻耕地和莜麦留茬地两类下垫面为研究对象，通过3年来野外取样和调查、室内实验及RWEQ模型模拟，系统分析了河北坝上典型风蚀区（康保县）表层土壤干团聚体分布，发现土壤砾石对土壤风蚀可蚀性有重要的影响，揭示了RWEQ模型土壤风蚀可蚀性计算模块的局限性，并得出含有砾石数据的适合于河北坝上地区的土壤风蚀可蚀性（EF）的预测方程；2015-2016年度定量观测了翻耕地和莜麦留茬地次风暴尺度风沙流的沿程变化规律，检验了RWEQ模型次风暴和时段尺度土壤风蚀量的预测精度。对比分析了实测与RWEQ预测的次风暴和时段尺度土壤风蚀量，发现RWEQ模型对较小次风蚀事件风蚀通量的预测效果较差，预测值和实测值有几十倍的差别，但对大风蚀事件的预测效果尚可，预测和实测风蚀通量总体相关性为0.58（P<0.01）。发现RWEQ模型对较小风蚀量风蚀时段输沙通量的预测效果很差，预测值和实测值达到上百倍的差别，但对大风蚀事件的预测效果尚可，预测和实测时段风蚀通量总体相关性较好（R=0.74，P<0.01）。RWEQ模型验证结果初步发现了土壤性质（土壤干团聚体分布、土壤质地、有机质、砾石含量和湿度等）和临界起沙风速（5m/s）是影响RWEQ模型在河北坝上地区预测精度的重要因素。在此基础上，提出了基于河北坝上地区的RWEQ模型的初步修订方案。