砾石覆盖可有效防止旱作农田土壤风蚀

中国北方大部分地区的农业耕作制度多年来一直沿用传统翻耕技术，加之该区作物生长期短，使得旱作农田一年绝大部分时间都处于裸露的休闲期，地表植被覆盖差，土壤风蚀严重。若将传统旱作农田地表铺设28%左右的砾石覆盖度不仅能有效抑制农田土壤风蚀，还可节省经济投入，同时利于农业耕作。该方法成本低，简单可行，是适合中国北方地区自然气候环境的一种防治旱作农田土壤风蚀的有效办法。

该项研究成果刊载于《农业工程学报》2010年第11期，题为“砾石覆盖对抑制旱作农田土壤风蚀效果的风洞模拟”，第一作者为内蒙古农业大学副教授孙悦超博士。

农田土壤风蚀是引起干旱半干旱地区土地退化的主原因之一，它不仅给当地社会经济和生态环境带来严重危害，还影响到周边地区的环境质量。研究证明，土壤风蚀会造成地表土层大量富含营养物质的细微颗粒流失，致使土壤表层粗化、肥力下降和土地生产力衰退。20世纪30年代美国大平原的持续干旱使裸露疏松的休闲农田无法抵挡大风的袭击，直接导致了1934年5月“黑风暴”的发生，此次黑风暴横扫美国2/3的国土，把3亿多吨土壤卷入大西洋。仅这一年美国就毁掉300万公顷耕地，冬小麦减产510万吨。董光荣等研究表明，1949～1994年间我国共有6.67× 105公顷的耕地沦为沙丘和沙地，每年由于风蚀损失土壤有机质、氮素和磷素高达5.598 × 107 吨，相当于价值170亿元的各类化肥。

土壤风蚀还会导致沙尘灾害，甚至沙尘暴，污染大气环境，危害人畜健康，毁坏基础设施。中国科学院对沙尘暴的成分和来源进行分析研究表明，产生沙尘暴的地表物质以粉尘为主，其颗粒直径多在0.063～0.005毫米之间，主要来自农田，造成沙尘暴的主要原因是退化的耕地和草地，而不是沙漠。报告还显示，影响北京地区的沙尘主要发源于内蒙古中西部和河北北部。土壤风蚀产生大量的气溶胶颗粒，这些颗粒悬浮于空气中，产生大范围的粉尘污染和其他的风沙问题，造成空气质量下降和人类生存环境的恶化，影响人类身体健康。

为寻求和探索防治旱作农田土壤风蚀的有效措施，研究者针对中国阴山北麓地区旱作农田土壤风蚀比较严重的现状，将旱作农田地表铺设不同覆盖度和粒径的砾石后进行风洞试验。结果表明，砾石粒径变化在抑制旱作农田土壤风蚀过程中所起的作用微弱，但砾石覆盖度对旱作农田防止土壤风蚀具有重要作用。不同粒径砾石随覆盖度的增加，其抗风蚀效率明显上升：挟沙风（自然风均为挟沙风）时，当砾石覆盖度由14%提高到28%时，抗风蚀效率平均值由25.73%增加到58.71%，增加了32.98个百分点，增加幅度很大。当砾石覆盖度由28%提高到42%时，抗风蚀效率平均值由58.71%增加到63.50%，抗风蚀效率只增加4.79个百分点。说明28%的砾石覆盖度可有效抑制传统旱作农田风蚀，若进一步增加砾石覆盖度，抗风蚀效果增加不明显，但会增加经济投入。所以28%左右的砾石覆盖度是有效抑制传统旱作农田地表风蚀比较合适的覆盖度。

砾石覆盖旱作农田地表能有效防治农田土壤风蚀，其抑制风蚀机理主要在于农田地表覆盖砾石，可增加地表粗糙度，吸收和分解地表风动量，降低可蚀床面上的剪切力。另外，覆盖砾石还可减少风和地表土壤的直接作用面积，对地表形成保护作用。该项研究成果对指导旱作农田土壤风蚀采取合理防治措施具有重要实际意义。