半湿润区农田风蚀的模拟研究

引言

1)土壤风蚀是指土壤及其母质在风力作用下的剥蚀、分选、搬运过程，包括地表土壤颗粒被风吹起和输移过程，以及被吹起颗粒撞击表土而破碎的磨蚀过程。中国土壤风蚀现象严重。
2)风洞模拟在中国土壤风蚀研究中应用不足，更缺少野外观测与风洞模拟相结合的对照研究
3)中国的土壤风蚀大都在半干旱干旱区，对土壤湿润区和半湿润区研究较少。

1 材料和方法

1.1 样品的采集与处理

三组土壤进行对照，有方向、耕地方式和季节的不同

1.2 风洞实验

图1

图1为风洞示意图，去年暑假有幸观赏过。

图2

1.3实验的相似保障

地表性质、土壤含水量、土壤粒度和风场

2 结果分析

2.1 各类农田风蚀强度

表1

从表1可以看出，秋翻耕不耙平地农田风蚀强度最大，其次是东西向春翻耕不耙平地。南北向玉米留茬地和东西向玉米留茬地较小，最小是春秋翻耕耙平地。

问题：为何南北向春翻耕不耙平地的风蚀比东西向小？
南北向玉留茬地在4m/s的时候最大。
低风速时垄向与风向的角度越大，则农田风蚀强度越小，这是因为角度越大，农田地表的空气动力学粗糙度越大，使农田抗风蚀能力增强；
高风速时垄向与风向的角度越大，农田风蚀强度越大，这是因为高风速时角度越大，农田地表的湍流作用越强，气流携沙抬升的能力亦增强，使农田风蚀强度增大。

图3

(1)东西向春翻耕不耙平地风速变大风速强度越大;春翻耕耙地变化幅度小。
(2)呈现出指数变化

表2

2.2经验风蚀方程

风蚀经验方程

(1)南北向玉米留茬地起沙更容易，起沙风速小
(2)东西向春翻耕不耙平地的b值越大，风蚀强度随风速增加的幅度越大。
(3)拟合系数较大，较为精确
(4)各地类的初始风蚀强度和风蚀增幅强度之间存在着一种反对应的关系
。

2.4输沙量随高度的变化

图4

(1)呈现指数变化
(2)风速越大，风蚀量越多（同一高度下）
(3)风蚀量大都在10之间，秋翻耕不耙平地变化较大

表3

不同风蚀下，秋翻耕不耙平地、东西、南北的翻耕不耙平地的跃移高度>南北和东西向玉米留茬地>春和秋翻耕耙平地。

结论地表类型对风蚀物垂向分布特征具有显著影响，一般规律是风蚀强度越大的地类，同一风速下其跃移层的高度越高，各高度层风蚀物的含量越大。

2.4 风蚀物粒度组成

表4

风速越大，风蚀物粒度越大。

3 讨论与结论

(1)几类农田的风蚀特征存在显著差异.与地表性质、垄向、风速有关。
(2)各类农田地表的输沙量均随高度增加而减少。
(3)随着风速增加，土壤风蚀强度增强，近地表跃移层高度升高，风蚀物的垂向分布在近地面服从指数函数递减规律，向上服从幂函数递减规律，并且风速越大，指数函数规律递减层的高度越大。