保护性耕作防治土壤风蚀的试验研究
土壤风蚀沙化已成为北方旱区农业可持续发展最为突出的问题,加强农田保护迫在眉睫.经过多年研究,中国已建立一套具有中国特色的旱地保护性耕作体系,并对保护性耕作技术和机具方面进行了大量研究,取得了显著的成果.但目前仍缺乏对保护性耕作防风蚀方面的系统研究;缺乏深入细致地对保护性耕作体系防止风蚀机理的研究;缺乏对保护性耕作体系的定量模拟研究.另外缺乏用于农田土壤风蚀观测的采沙设备的研制.针对上述问题,参照国内外经验,该文主要进行了如下研究:1.基于国外几种风沙采集设备,结合中国实际情况研制了"中农"消尘采集仪,其结构简单,操作方便,能够自动调整进沙口方向,能够在同一位置点采集不同高度的沙样,可以在田间进行长期的风蚀观测;在风洞内对其进行了性能校正,结果表明,沙尘采集仪满足等动力特性要求,采集率为85.6％,适用于采集以跃移形式运动的土壤颗粒.此项研究在国内尚属首次.2.建立了免耕覆盖、耙地覆盖、免耕无覆盖和传统耕作四种处理方式的风蚀试验区,利用自行研制的沙尘采集仪、全自动气象站等测试设备,对不同耕作体系的土壤风蚀进行了系统的测定,为研究保护性耕作体系防止土壤风蚀效应及机理提供了宝贵的数据,在国内尚属首次.试验结果表明:(1)以少免耕和秸秆覆盖相结合的保护性耕作体系可增加地表抗蚀性,明显地减少土壤风蚀.与传统翻耕相比,保护性耕作体系可增加地表土壤含水量35.6％;增加地表粗糙度265.3％,减少土壤风蚀量77.2％.(2)在秸秆覆盖和耕作两因素当中,秸秆覆盖对减小风蚀的作用最大,可减少土壤风蚀量71.2％,而且输沙量随着覆盖量的增加而减少.地表耕作的作用仅占7％,相对秸秆覆盖的影响来说不是很明显.另外,仅有免耕而没有秸秆覆盖能减少21.6％的沙尘量.(3)保护性耕作减少近地表土壤颗粒运动的数量较多,随着高度增加,保护性耕作体系减少农田土壤颗粒运动的数量相对减少.(4)保护性耕作可减少92.6％近地表吹起的大颗粒量及38.6％扬上天空的微粒量,从而可减少土壤养分损失和对大气环境的污染.3.在对风蚀模型深入分析和田间试验的基础上,建立了针对中国保护性耕作体系的土壤风蚀模型,并利用田间试验数据进行了验证.该模型在国外农田土壤风蚀预报模型的基础上,增加了土壤含水量对风蚀的影响.模型验证的结果表明,土壤流失量的预测值与实测结果基本吻合,初步证明所建立的保护性耕作风蚀模型是成功的.该模型以小时为步长,根据小时的气象数据、地表土壤水分、地表粗糙度及耕作管理措施,模拟不同的耕作管理体系下农田土壤风蚀流失量情况,为采取合理的农业措施防止土壤风蚀提供了依据,在国内首创.
保护性耕作;土壤风蚀试验;沙尘采集仪
中国农业大学
博士
农业机械化工程
高焕文
2003
中文
S157.2;S316
91
2004-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）