烏蘭布和沙漠綠洲農田不同土地利用方式地表風蝕特征研究①

徐 濤，蒙仲舉，黨曉宏，包斯琴

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烏蘭布和沙漠綠洲農田不同土地利用方式地表風蝕特征研究①

徐 濤，蒙仲舉*，黨曉宏，包斯琴

(內蒙古農業大學沙漠治理學院，呼和浩特 010018)

土壤風蝕是干旱地區綠洲農田開發的一個突出生態問題，如何針對不同的立地單元采取保護性措施是人們長久以來關注的重點。本文選擇烏蘭布和沙漠綠洲農田流沙地、沙質耕地、黏質耕地、撂荒耕地及留茬地5種典型土地利用方式，對其風速特征、地表蝕積量進行野外原位測定，并分析了不同下墊面的地表粗糙度和沉積土壤粒徑特征。結果表明：研究區土壤顆粒組成以細砂含量占主導地位，粉粒、中砂與粗砂含量相對較低。與對照相比，各土地利用方式均能有效增加地表粗糙度，表現為：留茬地(0.32 cm)>撂荒耕地(0.29 cm)>沙質耕地(0.25 cm)>黏質耕地(0.19 cm)>流沙地(0.02 cm)。土壤風蝕深度整體表現為流沙地>沙質耕地>撂荒耕地>黏質耕地>留茬地，5種利用方式下，留茬地風蝕程度最輕，風蝕深度僅為0.04 cm/d，分別較流沙地、沙質耕地、黏質耕地及撂荒耕地降低了99.03%、96.83%、94.29% 與90.24%。因而，留茬地具有較好的防風蝕效益，是一種值得推廣的土壤風蝕防治措施。

土壤風蝕；土地利用方式；風蝕；防治與控制

我國綠洲主要分布于西北干旱地區，氣候干燥，蒸發強烈，沙源豐富，風沙活動頻繁[1]。綠洲農田是干旱區重要的生態系統，也是干旱區人類賴以生存和發展的重要基地[2]。近些年來，由于人口數量的激增與不合理開發利用現有資源環境，大規模毀林毀草開荒，農田撂荒加之反復棄耕與復耕，致使農田生產力下降，土地鹽漬化，土壤沙化，使得綠洲農田向荒漠化方向發展[3]。綠洲農田荒漠化主要表現為土壤地表風蝕，其實質是表層土壤中細顆粒和營養物質在風力作用下被吹蝕和搬運，致使風沙在地表堆積，其結果是表層土壤粗粒化、養分貧瘠化，進而導致土地生產力的下降或喪失[4]。土壤含水量是影響沙粒起動與地表風蝕的重要因素，當土壤中水分含量小于40g/kg時則土壤發生風蝕，而超過40 g/kg時，一般無風蝕現象發生[5]。此外，地表風蝕受風速[6-7]、植被覆蓋度[8-9]、微地形[9]、土壤機械組成[10-11]及粗糙度[12]等多種因素影響。而綠洲農田是烏蘭布和沙漠主要的生態經濟區域，當地劇烈的風沙活動對綠洲農田的正常運作構成了嚴重的威脅，致使綠洲農田極易受到荒漠化的危害。因而，對烏蘭布和沙漠綠洲農田的風沙危害必須予以重視，以從根本上解決綠洲農田的風沙危害問題，為農業生產的持續穩定提供可行的保障[1]。

目前，關于綠洲農田土壤地表風蝕的研究，多集中于干旱、半干早地區的一些基礎性理論問題上，如風蝕發生的機理、影響因素及風蝕預報模型等方面[13]。許多學者通過理論推導與風洞模擬實驗研究植被覆蓋度對地表風蝕的影響，并得出植被特征變化與土壤顆粒起動風速、地表粗糙度及風蝕率等關系，地表風蝕量隨植被蓋度的增大而減小[8,14]。張文穎等[15]、叢培飛等[16]通過建立秸稈覆蓋、留茬高度與風蝕量的回歸模型，得出合理的留茬高度與秸稈覆蓋量，不但能起到固土減少地表水分散失的作用，還能夠降低近地表風速，使被覆蓋的地表免受風力的吹蝕，從而有效地減輕農田土壤風蝕。對春季裸露的沙質農田土壤風蝕量、表土層含水量及緊實度的野外觀測，建立日可蝕時數與日風蝕量之間的回歸關系可預測出沙質農田的整體土壤風蝕量[17]。但對于同一地貌條件下，經過人為干擾造成沙漠綠洲農田不同土地利用方式土壤風蝕的研究鮮少報道。而不同土地利用方式會對綠洲農田多樣性造成影響，進而會影響到烏蘭布和沙漠綠洲農田的生產潛力和經濟效益。本研究以烏蘭布和沙漠綠洲農田為研究對象，旨在揭示不同土地利用下土壤性狀和風蝕特征規律，甄別出適應于烏蘭布和沙漠綠洲農田生態環境特征的防護措施，為有效地防治綠洲農田土壤風蝕，提高農業產量提供技術指導和參考依據。

1 試驗區概況與試驗方法

1.1 試驗區概況

研究區位于內蒙古巴彥淖爾市烏蘭布和基地，地理位置39°40′ ~ 41°00′ N，106°00′ ~ 107°20′ E，海拔1 030 ~ 1 474 m，坡度2.2° ~ 3.0°；屬中溫帶大陸性氣候，年平均降水量102.9 mm，且年內分布極度不均，多集中在7—9月，多年平均蒸發量2 258.8 mm。該地區風沙活動頻繁，主害風為西北風，多年平均揚沙日數>30 d。常見植被主要以灌木為主，有梭梭(C.A.Mey. Bunge)、霸王(Bunge)、沙冬青(Maxim. ex Kom. Cheng f)、沙米(Linn. Moq.)等。該地區光熱資源十分豐富，所以發展綠洲農業潛在優勢較大。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣地選擇 選擇5種典型的土地利用方式，分別為沙質耕地(地表平均覆蓋度28%)、黏質耕地(地表平均覆蓋度12%)、玉米留茬地(玉米茬高6 cm，株距27 cm，行距38 cm，地表平均覆蓋度>85%)和撂荒耕地(撂荒年限為6 a，地表沙竹平均覆蓋度40%)，以流沙地作為對照(地表平均覆覆蓋度<2%)，開展農田不同土地利用方式下地表土壤風蝕特征研究。

1.2.2 樣品采集 采樣于2015 年7 月下旬進行，采樣區面積為1.0 km × 1.5 km，在5種不同土地利用方式下以等間距Z字形分別設置20個取樣點，每個取樣點內設置 5 個面積為1 m × 1 m樣方，采用自制分層取土器(圖1)[18]采集表層土壤(0 ~ 5 cm)。

(1：取土器主體；2：刻度板；3：側軸；4：開關；5：頂蓋； 6：簸萁；7：刮板)

所取土樣一部分裝入鋁盒中測定土壤含水量，一部分裝入塑料封口袋密封測定土壤顆粒組成。

1.2.3 測定項目及方法 1)土壤顆粒組成。采用英國Malvern公司生產的Mastersizer 3000型激光粒度儀測定土壤粒徑組成，計算各粒徑顆粒的體積分數。

2) 土壤含水量。將盛有0 ~ 5 cm表層土樣的鋁盒稱其濕重后，采用烘干法測定土壤含水量。

3) 風速。于2015年3—5月期間風季進行，在各類樣地中分別設置小型HOBO氣象站，測定距地表20 cm和200 cm兩個高度的風速，測定頻率設為2 s，測定時間1 h，每1 min記錄一次風速。并根據測得的風速計算地表粗糙度，其公式為[19]：

式中：0為地表粗糙度(cm)；1、2采用1= 20 cm，2= 200 cm，1為高度1處的風速；2為高度2處的風速；將2/1=代入方程，計算各下墊面的粗糙度。

4) 風速降低比。其計算公式為：

式中：V為后一次所測得風速；為前一次所測風速；為風速降低比，值越大說明防風效果越好，越小說明防風效果越差。

5) 地表蝕積。采用測釬法，測釬長50 cm，地下埋入40 cm，地上留10 cm，記錄測點號及測釬原始高。風季幾場大風后測量測釬高度數據并進行平均，求得整塊農田的風蝕情況。其計算公式為：

Δ=1–2(4)

式中：1為風蝕后前一次測釬距地高度；2為風蝕后后一次測釬的距地高度；Δ為兩次測量結果差值，其中正值表示地表堆積，負值表示地表風蝕。

1.2.4 數據處理和分析 采用Excel 2007、Spss 17.0、Origin 9.2進行數據整理、計算和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同土地利用方式下土壤粒徑組成

粒徑在土壤風蝕過程中起著重要的控制作用，土壤粒徑組成的不同決定其運動性質，最終影響風蝕強度[10]。因此，土壤粒徑組成可被當作風蝕過程的一個指示器[20]。不同土地利用方式的地表被吹蝕后，表層土壤各級粒徑體積分數不同，研究區5個采樣地粒徑組成結果如表1所示。

表1 不同土地利用方式下0 ~ 5 cm表層土壤各粒徑的體積分數

注：同列不同小寫字母表示不同土地利用方式間差異在<0.05水平顯著。

由表1可知，在流沙地、沙質耕地、撂荒耕地、黏質耕地及留茬地中，細砂顆粒體積分數較高，其中流沙地達到最高，為87.02%；流沙地與其他4種土地利用方式細砂體積分數均存在顯著差異，其中沙質耕地與撂荒耕地中細砂體積分數差異不顯著。極細砂與粉粒體積分數自流沙地、沙質耕地、撂荒耕地、黏質耕地到留茬地均不斷增加，且在留茬地中極細砂與粉粒體積分數達到最大，分別是對照流沙地極細砂與粉粒體積分數的3倍與4倍。研究結果表明在風力作用下粒徑范圍小于0.25 ~ 0.1 mm的細砂主要以躍移形式發生移動；而粒徑≤0.1 mm的極細砂與粉粒由于自身沉降速度一般小于氣流脈動的速度，因此這些顆粒很可能脫離地表以懸移形式運動，飄向更遠的地方[21]。沙質耕地中粉粒體積分數較低，致使土壤顆粒間的粘結力小，土層松散破碎形成非團聚體，增大了土壤風蝕的可能性；而在黏質耕地中含有較多的粉粒與極細砂，顆粒之間形成了穩定的團聚體，大大提高了土壤顆粒間的凝聚力與粘著力。留茬地因其地表具有玉米茬覆蓋，極細砂和粉砂體積分數共計達到39.56%，留茬能夠降低臨界地表風速，減弱風蝕，同時有效地攔截風沙流中的細粒物質使之在留茬地中沉積，致使極細砂與粉粒含量得以保存。研究表明，土壤有機質及氮磷鉀含量與粉粒、極細砂含量呈顯著正相關，而極細砂與粉粒的保存有效地增加了土壤穩定性、土壤保肥能力及持水性，致使沙地向良性發展[22]。因而，留茬地具有較好的防風蝕效益。

2.2 不同土地利用方式下風蝕前后土壤表層含水量

土壤含水量是影響風力搬運土壤顆粒不可忽視的因素之一，表層土壤含水量高低對綠洲農田土壤風蝕具有重要的影響[17]。不同土地利用方式下0 ~ 5 cm土層的土壤含水量普遍較低(<40 g/kg)，這是造成土壤發生風蝕的一個重要原因。如圖2所示，風蝕前各土地利用方式下含水量大小依次為：留茬地>撂荒耕地>黏質耕地>沙質耕地>流沙地，其中留茬地、撂荒耕地、黏質耕地、沙質耕地的土壤含水量分別是流沙地的4.4倍、1.8倍、2.2倍與1.4倍；風蝕后土壤含水量變化規律與風蝕前相一致，而留茬地、撂荒耕地、黏質耕地、沙質耕地的土壤含水量分別是流沙地的13.3倍、2.0倍、1.2倍與1.1倍。各土地利用方式下風蝕后的土壤含水量均呈下降的趨勢，自流沙地、沙質耕地、撂荒耕地、黏質耕地及留茬地，風蝕后的含水量分別較風蝕前降低了69%、74%、83%、65% 與6%，且流沙地風蝕前后土壤含水量差異顯著，而沙質耕地、撂荒耕地、黏質耕地及留茬地風蝕前后的土壤含水量無顯著差異。此外，留茬地風蝕前后的土壤含水量均與其他土地利用方式的土壤含水量存在顯著差異(<0.05)，留茬可以有效保持土壤表層水分，土壤水分含量高，又可有效防治土壤風蝕的發生。

(圖中不同小寫字母表示同一時期不同樣地間差異在P<0.05水平顯著，下同)

2.3 不同土地利用方式下地表粗糙度及風速

地表粗糙度是表征下墊面粗糙情況的一項重要指標，也是衡量防沙治沙效益的一項重要指標[23]。由表2可知，不同土地利用方式的地表粗糙度明顯不同，隨著地表覆蓋度的增加，粗糙度逐漸增大。烏蘭布和沙漠5種土地利用方式的平均粗糙度由大至小依次為：留茬地(0.32 cm)>撂荒草地(0.29 cm)>沙質耕地(0.25 cm)>黏質耕地(0.19 cm)>流沙地(0.02 cm)。留茬地地表粗糙度最大，分別是撂荒耕地、沙質耕地、黏質耕地及流沙地地表粗糙度的1.1倍、1.3倍、1.7倍及16.0倍，且留茬地、撂荒耕地、沙質耕地及黏質耕地地表粗糙度分別較流沙地增大93.8%、93.1%、92.0% 及89.5%。

表2 不同土地利用下地表覆蓋度對地表粗糙度及風速的影響

削弱土壤風蝕發生的最有效方法是增大地表粗糙度，即增加土壤地表被覆率[24]。本次野外觀測表明，不同土地利用方式對地表粗糙度及風速影響明顯。不同土地利用下風速降低值整體表現為：留茬地>撂荒耕地>沙質耕地>黏質耕地>流沙地。與流沙地相比，留茬地降低風速的效果最為顯著，達到了一半以上(62.2%)，黏質耕地、沙質耕地、撂荒耕地的風速降低值分別20.3%、20.6% 及38.1%。該地區撂荒耕地是由旱耕地廢棄而來，由于沒有人工翻耕擾動，其粒徑組成中細顆粒含量居多(表1)，且地表高達40% 的沙竹覆蓋，使其下墊面的波伏程度增加，致使地表粗糙度明顯增大。留茬地由于地表高達85% 的玉米茬覆蓋增加了地表粗糙度，對近地面的風力產生較強的阻尼作用，可有效地降低近地表風速，并防止躍移質在運動過程中獲得能量而重新啟動[1]，從而有效抑制土壤風蝕的發生；且作物留茬不會破壞耕地土層結構，使土壤始終保持在自然狀態下，加之玉米根茬的固結作用進一步增強了土壤顆粒間的穩定性，可有效減少風蝕量，有利于土壤保持較好的團聚結構和提高農田的生產力。因此，在防治綠洲農田風蝕過程中，可以采取增加地表植被覆蓋度與覆蓋時間，進而增加下墊面粗糙度，降低近地表風速，減輕風沙對綠洲農田的危害，從而達到防治土壤風蝕的目的。

2.4 不同土地利用方式下風蝕深度

風蝕深度是反映土壤受風沙危害最直觀的指標之一，它是在地表物質與風速、風力共同作用下形成的產物[25]。由圖3可以看出，5種不同土地利用方式下風蝕深度大小排序為：流沙地>沙質耕地>黏質耕地>撂荒耕地>留茬地，且各土地利用方式下風蝕深度差異顯著。5種土地利用方式下流沙地風蝕程度最大，其值為4.16 cm/d，而沙質耕地、黏質耕地、撂荒耕地及留茬地分別較流沙地風蝕深度降低了69.7%、83.2%、90.1% 及99%。黏質耕地的風蝕深度為0.7 cm/d，較沙質耕地降低了44.4%，而撂荒耕地由于高達40% 沙竹、枯草的存在，風蝕深度為0.41 cm/d，分別較沙質耕地與黏質耕地降低了67.5% 與41.4%；留茬地是5種土地利用方式中風蝕程度最輕的，僅有0.04 cm/d，分別較流沙地、沙質耕地、黏質耕地及撂荒耕地降低了99.03%、96.83%、94.29% 與90.24%。因此，在防護林體系并不健全的綠洲農田，可以通過秋季留茬增加地表作物殘茬覆蓋度，來提高土壤的抗風蝕性能，從而減輕風沙危害，有效地阻止綠洲農田土壤風蝕。

圖3 不同土地利用方式下的風蝕深度

3 討論

3.1 土壤顆粒組成、含水量對綠洲農田土壤風蝕的影響

土壤風蝕產生后會吹蝕表層土壤中的細粒物質，在長期吹蝕的情況下致使可利用的土地逐步淪為流沙地，這一過程勢必會導致土壤理化性質發生巨大的改變。其中，土壤粒徑組成作為土壤風蝕長期風選的最終結果，可直觀地表征風蝕荒漠化發生的程度[26]。不同土地利用方式下土壤的粒徑分布存在顯著差異，已有研究表明，土壤表層顆粒組成與風蝕的產生存在密切的聯系，表層粒級分布決定著土壤顆粒的運動性質，進而影響風蝕深度與強度[10]。本研究對不同土地利用方式下耕地土壤粒徑分析表明，在流沙地、沙質耕地、撂荒耕地、黏質耕地及留茬地中，細砂顆粒體積分數達到55.09% ~ 87.02%，與陳新闖等[27]在烏蘭布和沙漠沿黃段不同土地利用方式下土壤粒徑分布的研究結果相一致。從風蝕過程來說，土壤粒徑組成中的細砂最易被風蝕[28]，而具有最大抗風蝕度與團聚度的土壤顆粒組成是粉粒，在土壤中粉粒含量所占比例越大，土壤抗風蝕能力就越強[29]。由表1可知，不同土地利用方式下，研究區細砂體積分數自流沙地、撂荒耕地、沙質耕地、黏質耕地及留茬地均不斷減少，而粉粒體積分數均不斷增加(3.74% ~ 15.18%)；但當土壤顆粒中粉粒體積分數達到21.5% ~ 50% 時反而會使團聚穩定性降低，進一步導致土壤被風蝕[30]。丁延龍等人[31]研究發現農田土壤顆粒組成大部分以粉粒與極細砂為主，農田耕作與土地開墾雖然極易導致表層土壤細顆粒的吹蝕，但在秋收后會實施留茬覆蓋等措施，使土壤顆粒細度能夠始終保持在一種穩定狀態，且細粒物質利于形成土壤團聚體，能夠有效地提高土壤含水量，增加了土壤顆粒間的粘結力，致使土壤顆粒所需的臨界啟動風速進一步增大。而土壤含水量的高低不僅會直接影響作物產量的多少，也會直接影響到土壤抵抗風蝕的強弱[12]。由于土壤表層含水量受下墊面性質影響較大，不同土地利用方式的耕地之間存在一定差異，而土壤含水量小于40 g/kg 時則土壤會發生較強的風蝕[5]。就本研究區域而言，由于耕作頻繁，造成表層土壤孔隙度增大，使得表層土壤疏松，水分散失速度加快，導致農田含水量不斷降低，增加了風蝕發生的頻率。本試驗中各土地利用下風蝕前后土壤表層含水量均不斷減少(總體<40 g/kg)，且隨著極細砂、粉粒體積分數與土壤含水量的增加，風蝕深度均不斷減小，這一點與海春興等[32]研究結果相一致。由此可知，研究區域內留茬地既能夠保護土壤表層顆粒不被風蝕，又具備了一定的保水能力，因此，土壤抗風蝕能力更強。

3.2 地表覆蓋度、粗糙度對綠洲農田土壤風蝕的影響

風吹拂地表時，會產生紊流，致使地表松散物質離開地表而遭到破壞，地表形態發生變化。諸多研究表明，植被蓋度較高時，過境氣流會受到植被阻擋而降低攜沙能力，使得地表顆粒不易被吹蝕。一般來說，風蝕過程中植被覆蓋度越高，則防風效能越好[32]。本次野外觀測發現，不同土地利用方式下植被覆蓋度大小依次為：留茬地>撂荒耕地>沙質耕地>黏質耕地>流沙地，相應地風速降低值與風蝕降低值規律一致，研究結果與董治寶和李振山[10]研究結果相一致。而董智[1]認為即使地表植被蓋度較小(<30%)也可降低土壤風蝕發生的可能，導致這種差異是因為研究區域不同，氣候條件、地形、土壤、降雨等因素對土壤地表風蝕影響程度差異所造成。Sharratt和Feng[33]提出，不同土地利用方式對地表粗糙度及摩阻速度產生較大的影響，就綠洲農田而言，同一農田在作物不同生長期地表粗糙度是一個變量，地表顆粒所需的啟動風速亦隨之變化[34]，秋收后農田在一段時間內保持一種裸露狀態，而留茬地由于粗糙度較其他耕地大，可有效降低近地表風速，致使風搬運地表顆粒的能力減弱，從而有效地控制了土壤風蝕，減少細粒物質的散失，有利于養分與有機質的保存[35]。本試驗結果表明，留茬地降低風速的效果最為顯著，分別較撂荒耕地、沙質耕地、黏質耕地降低了38.79%、66.98% 與67.44%，研究結果與前人一致。Fryrear[36]研究表明，隨著地表粗糙度的增大，土壤風蝕不斷降低，兩者之間具有顯著的相關性。不同土地利用下隨著流沙地、沙質耕地、黏質耕地、撂荒耕地及留茬地地表粗糙度的增大，土壤風蝕深度反而不斷降低，風蝕深度與地表粗糙度呈現出良好的反比關系，結果與黃高寶等[37]的研究相似。由此，人們所采取防風固沙的各種技術措施都是通過增加地表粗糙度，達到降低近地表風速，增加覆蓋度達到減少土壤水分蒸發等方式改變下墊面環境，進而提高風速啟動閾值，從而達到減輕土壤的風蝕程度。

4 結論

1) 風蝕過程造成土壤表層粗化。不同土地利用方式對烏蘭布和沙漠綠洲農田土壤顆粒組成影響明顯，5種土地利用方式下表層土壤粒徑組成以細砂為主，體積分數為55.09% ~ 87.02%；粗砂體積分數較低，僅為0.02% ~ 2.13%，說明研究區土壤粒徑分布以細砂為主，且沙物質分選性好。

2) 不同土地利用下地表粗糙度大小關系依次為：留茬地(0.32 cm)>撂荒草地(0.29 cm)>沙質耕地(0.25 cm)>黏質耕地(0.19 cm)>流沙地(0.02 cm)。

3) 不同土地利用下，風蝕深度整體表現為流沙地>沙質耕地>撂荒耕地>黏質耕地>留茬地，留茬地是5種土地利用方式下風蝕程度最輕的，風蝕深度僅有0.04 cm/d，分別較流沙地、沙質耕地、黏質耕地及撂荒耕地降低了99.03%、96.83%、94.29% 與90.24%。不同土地利用方式對土壤風蝕有著十分顯著的影響。留茬地具有較好防風蝕效果，在綠洲農田實施具有較好的效果。

[1] 董智. 烏蘭布和沙漠綠洲農田沙害及其控制機理研究[D].北京林業大學, 2004

[2] 樊自立, 馬英杰, 艾力西爾·庫爾班, 等. 試論中國荒漠區人工綠洲生態系統的形成演變和可持續發展[J]. 中國沙漠, 2004(1): 12–18

[3] 郝玉光. 烏蘭布和沙漠東北部綠洲化過程生態效應研究[D].北京: 北京林業大學, 2007

[4] 趙哈林, 黃學文, 何宗穎. 科爾沁地區農田沙漠化演變的研究[J]. 土壤學報, 1996, 33(3): 242–248

[5] Ravi S, Zobeck T M, Over T M, et al. On the effect of moisture bonding forces in air-dry soils on threshold friction velocity of wind erosion[J]. Sedimentology, 2006, 53(3): 597–609

[6] 劉芳, 郝玉光, 辛智鳴, 等. 烏蘭布和沙區不同下墊面的土壤風蝕特征[J]. 林業科學, 2017, 53(3): 128–137

[7] 孫悅超, 麻碩士, 陳智. 保護性耕作農田和檸條帶狀配置草地防風蝕效果的風洞測試[J]. 農業工程學報, 2017, 33(11): 140–146

[8] 張春來, 鄒學勇, 董光榮, 等. 植被對土壤風蝕影響的風洞實驗研究[J]. 水土保持學報, 2003, 17(3): 31–33

[9] 鄒學勇, 張春來, 程宏, 等. 土壤風蝕模型中的影響因子分類與表達[J]. 地球科學進展, 2014, 29(8): 875–889

[10] 董治寶, 李振山. 風成沙粒度特征對其風蝕可蝕性的影響[J]. 土壤侵蝕與水土保持學報, 1998, 4(4): 1–6

[11] 南嶺, 杜靈通, 展秀麗. 土壤風蝕可蝕性研究進展[J]. 土壤, 2014, 46(2): 204–211.

[12] 張春來, 鄒學勇, 董光榮, 等. 耕作土壤表面的空氣動力學粗糙度及其對土壤風蝕的影響[J]. 中國沙漠, 2002, 22(5): 66–68

[13] 楊會民, 王靜愛, 鄒學勇, 等. 風水復合侵蝕研究進展與展望[J]. 中國沙漠, 2016(4): 962–971

[14] Wasson R J, Nanninga P M. Estimating wind transport of sand on vegetated surface. Earth Surface Processes and Landforms, 1986, 11(4): 505

[15] 張文穎, 張恩和, 景銳, 等. 河西綠洲灌區春小麥留茬免耕的防風蝕效應研究[J]. 中國生態農業學報, 2009, 17(2): 244–249

[16] 叢培飛, 尹光華, 谷健, 等. 留茬和秸稈覆蓋對農田土壤風蝕量的影響[J]. 生態學雜志, 2014, 33(8): 2060-2064

[17] 張華, 李鋒瑞, 張銅會, 等. 春季裸露沙質農田土壤風蝕量動態與變異特征[J]. 水土保持學報, 2002, 16(1): 29-32,79

[18] 高永, 虞毅, 汪季. 一種可以分層采取土壤樣品的取土器: 中國, CN201926567U[P]. 2011-08-10

[19] 朱朝云, 丁國棟, 楊明遠. 風沙物理學[M]. 北京: 中國林業出版社, 1992: 204–257

[20] Cattle S R, Mctainsh G H, Elias S. Eolian dust deposition rates, particle-sizes and contributions to soils along a transect in semi-arid New South Wales, Australia[J]. Sedimen-tology, 2009, 56: 765–783

[21] 宋濤. 分流對沖與多級擴容組合式自動集沙儀及其內流場特性研究[D]. 呼和浩特: 內蒙古農業大學, 2016

[22] 魏林源, 劉立超, 唐衛東, 等. 民勤綠洲農田荒漠化對土壤性質和作物產量的影響[J]. 中國農學通報, 2013, 29(32): 315–320

[23] 蘇永中, 王芳, 張智慧, 等. 河西走廊中段邊緣綠洲農田土壤性狀與團聚體特征[J]. 中國農業科學, 2007, 40(4): 741–748

[24] 楊明元. 對地表粗糙度測定的分析與研究[J]. 中國沙漠, 1996, 16(4): 383–387

[25] 董治寶, 王濤, 屈建軍. 風沙物理學學科建設的若干問題[J]. 中國沙漠, 2002, 22(3): 4–8

[26] 張繼義, 王娟, 趙哈林. 沙地植被恢復過程土壤顆粒組成變化及其空間變異特征[J]. 水土保持學報, 2009, 23(3): 153–157

[27] 陳新闖, 郭建英, 董智, 等. 烏蘭布和沙漠沿黃段不同土地利用方式對土壤分形特征的影響[J]. 干旱區資源與環境, 2015, 29(11): 169–173

[28] Tyler S W, Wheatcrafu S W. Application of fractal mathe-matics to soil water retention estimation[J]. Soil Science of American Journal, 1989, 53: 987–996

[29] 張素, 熊東紅, 校亮, 等. 沖溝不同部位土壤機械組成及抗沖性差異[J]. 土壤, 2016, 48(6): 1270–1276

[30] Colazo J C, Buschiazzo D E. Soil dry aggregate stability and wind erodible fraction in a semiarid environment of Argentina[J]. Geoderma, 2010, 159(1): 228–236

[31] 丁延龍, 高永, 蒙仲舉, 等. 希拉穆仁荒漠草原風蝕地表顆粒粒度特征[J]. 土壤, 2016, 48(4): 803–812

[32] 海春興, 周心澄, 李曉佳. 河北壩上不同土地利用方式下土壤表層水分變化對風蝕的影響[J]. 水土保持學報, 2005, 19(2): 29–32

[33] Sharratt B S, Feng G. Friction velocity and aerodynamic roughness of conventional and under cutter tillage within the Columbia Plat-eau USA, Journal of Soil and Tillage Research, 2009, 105: 236–241

[34] 王升堂, 趙延治, 鄒學勇, 等. 北京郊區不同土地利用方式起沙起塵的特征研究[J]. 地理科學, 2005, 25(5): 601–605

[35] 胡霞, 劉連友, 嚴平, 等. 不同地表狀況對土壤風蝕的影響——以內蒙古太仆寺旗為例[J]. 水土保持研究, 2006, 4(13): 118–119

[36] Fryrear D W. Soil cover and wind erosion[J]. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, 1985, 28(3): 781–784

[37] 黃高寶, 于愛忠, 郭清毅, 等. 甘肅河西冬小麥保護性耕作對土壤風蝕影響的風洞試驗研究[J]. 土壤學報, 2007, 44(6): 968–973

Wind Erosion Characteristics of Oasis Farmland Surfaces Under Different Land Uses in Ulan Buh Desert

XU Tao, MENG Zhongju*, DANG Xiaohong, BAO Siqin

(Desert Science and Engineering College, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018, China)

Soil wind erosion is a prominent ecological problem in the sustainability of oasis farmland in arid areas, therefore, how to take reasonable protective measures against different farmland units is a key concern in arid areas for a long time. In this paper, five typical land use types of shifting sandy land (SSL), sandy arable land (SAL), clayey arable land (CAL), abandoned grassland (AGL) and stubble land (SL) of oasis in Ulan Buh desert were selected, wind speed, surface erosion and deposition, surface roughness and soil particle size distributions (PSDs) were analyzed. The results showed that fine sand was dominant in soil PSDs of all land use types, and the contents of clay sand and coarse sand were relatively low. Compared with SSL, other land use types effectively increased surface roughness, which were in an order of SL (0.32 cm) > AGL (0.29 cm) > SAL (0.25 cm) > CAL(0.19 cm)> SSL (0.02 cm). The depths of soil erosion were in an order of SSL> SAL> CAL> SL. SL was the slightest in wind erosion degree with a wind erosion depth only of 0.04 cm/d, decreased by 99.03%, 96.83%, 94.29% and 90.24% compared with those of SSL, SAL, CAL and AGL, respectively. Thus, stubble land is an effective measure in preventing and controlling soil wind erosion due to its significant wind-intercepting efficiency.

Soil wind erosion; Land use types; Prevention and control

內蒙古農業大學優秀青年基金項目(2014XYQ-8)資助。

(mengzhongju@126.com)

徐濤(1992—)，女，內蒙古包頭人，碩士研究生，主要從事水土與荒漠化防治研究。Email：943347034@qq.com

10.13758/j.cnki.tr.2018.03.023

S154.4

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