礫石覆蓋可有效防止旱作農田土壤風蝕

中國北方大部分地區的農業耕作制度多年來一直沿用傳統翻耕技術，加之該區作物生長期短，使得旱作農田一年絕大部分時間都處于裸露的休閑期，地表植被覆蓋差，土壤風蝕嚴重。若將傳統旱作農田地表鋪設28%左右的礫石覆蓋度不僅能有效抑制農田土壤風蝕，還可節省經濟投入，同時利于農業耕作。該方法成本低，簡單可行，是適合中國北方地區自然氣候環境的一種防治旱作農田土壤風蝕的有效辦法。

該項研究成果刊載于《農業工程學報》2010年第11期，題為“礫石覆蓋對抑制旱作農田土壤風蝕效果的風洞模擬”，第一作者為內蒙古農業大學副教授孫悅超博士。

農田土壤風蝕是引起干旱半干旱地區土地退化的主原因之一，它不僅給當地社會經濟和生態環境帶來嚴重危害，還影響到周邊地區的環境質量。研究證明，土壤風蝕會造成地表土層大量富含營養物質的細微顆粒流失，致使土壤表層粗化、肥力下降和土地生產力衰退。20世紀30年代美國大平原的持續干旱使裸露疏松的休閑農田無法抵擋大風的襲擊，直接導致了1934年5月“黑風暴”的發生，此次黑風暴橫掃美國2/3的國土，把3億多噸土壤卷入大西洋。僅這一年美國就毀掉300萬公頃耕地，冬小麥減產510萬噸。董光榮等研究表明，1949～1994年間我國共有6.67× 105公頃的耕地淪為沙丘和沙地，每年由于風蝕損失土壤有機質、氮素和磷素高達5.598 × 107 噸，相當于價值170億元的各類化肥。

土壤風蝕還會導致沙塵災害，甚至沙塵暴，污染大氣環境，危害人畜健康，毀壞基礎設施。中國科學院對沙塵暴的成分和來源進行分析研究表明，產生沙塵暴的地表物質以粉塵為主，其顆粒直徑多在0.063～0.005毫米之間，主要來自農田，造成沙塵暴的主要原因是退化的耕地和草地，而不是沙漠。報告還顯示，影響北京地區的沙塵主要發源于內蒙古中西部和河北北部。土壤風蝕產生大量的氣溶膠顆粒，這些顆粒懸浮于空氣中，產生大范圍的粉塵污染和其他的風沙問題，造成空氣質量下降和人類生存環境的惡化，影響人類身體健康。

為尋求和探索防治旱作農田土壤風蝕的有效措施，研究者針對中國陰山北麓地區旱作農田土壤風蝕比較嚴重的現狀，將旱作農田地表鋪設不同覆蓋度和粒徑的礫石后進行風洞試驗。結果表明，礫石粒徑變化在抑制旱作農田土壤風蝕過程中所起的作用微弱，但礫石覆蓋度對旱作農田防止土壤風蝕具有重要作用。不同粒徑礫石隨覆蓋度的增加，其抗風蝕效率明顯上升：挾沙風（自然風均為挾沙風）時，當礫石覆蓋度由14%提高到28%時，抗風蝕效率平均值由25.73%增加到58.71%，增加了32.98個百分點，增加幅度很大。當礫石覆蓋度由28%提高到42%時，抗風蝕效率平均值由58.71%增加到63.50%，抗風蝕效率只增加4.79個百分點。說明28%的礫石覆蓋度可有效抑制傳統旱作農田風蝕，若進一步增加礫石覆蓋度，抗風蝕效果增加不明顯，但會增加經濟投入。所以28%左右的礫石覆蓋度是有效抑制傳統旱作農田地表風蝕比較合適的覆蓋度。

礫石覆蓋旱作農田地表能有效防治農田土壤風蝕，其抑制風蝕機理主要在于農田地表覆蓋礫石，可增加地表粗糙度，吸收和分解地表風動量，降低可蝕床面上的剪切力。另外，覆蓋礫石還可減少風和地表土壤的直接作用面積，對地表形成保護作用。該項研究成果對指導旱作農田土壤風蝕采取合理防治措施具有重要實際意義。