全 文 ：土壤湿度和植被盖度对土壤风蚀的影响*
海春兴* *
刘宝元
赵
烨
(北京师范大学资源与环境科学系环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京 100875)
Influence of soil humidity and vegetation coverage on wind erosion. HAI Chunx ing , L IU Baoyuan, ZHAO Ye
( K ey L aboratory of Environmental Change and Natural Disaster , the Educational M inistry of China, Depar t

ment of Resource and Env ir onmental Science, Beij ing Normal University , Beij ing 100875) .
Chin . J . A pp l .
Ecol . , 2002, 13( 8) : 1057~ 1058.
Wind erosion is becoming a constraining facto r to agr icultur e and animal husbandry in the arid and semiarid ar ea
of Luanhe R iver. I n this paper, wind erosion process was studied through simulat ion experiments. T he results
showed that so il humidity and vegetation coverage were the main factors affecting wind erosion. The w ind erosion
rate w as decr eased with increasing soil humidity and vegetation cover age, and hence, the w ind erosion process
was r educed by modulating soil humidit y and vegetation coverage in human activities.
Key words
Soil humidity , Vegetation coverage, Wind erosion.
文章编号
1001- 9332( 2002) 08- 1057- 02
中图分类号
S157
文献标识码
A
* 国家重点基础研究发展规划项目( G200018602) 及教育部高等学
校骨干教师计划资助项目.
* * 通讯联系人.
2002- 04- 07收稿, 2002- 05- 27接受.
1
引

言
随着土地承载量的不断增大,土壤风蚀已经成为干旱半
干旱区农牧业发展的限制因素之一[ 4] . 孙建中等[ 8]研究表
明,处于农牧交错带东段的河北坝上滦河源区是土壤轻度风
蚀与未风蚀的交界带. 赵雪等[ 10]对河北坝上脆弱生态环境
进行了分析,指出该区农业发展中存在的问题之一是土壤风
蚀和土地沙化. 赵文智[ 9]对河北坝上半干旱
半湿润过渡带
土壤水分状况研究表明,植被盖度的增大能够提高土壤保水
能力.贺大良等[ 5, 6]在土壤属性方面研究了降雨与起沙风速
之间的关系 ,发现降水与土壤湿度关系十分密切, 而土壤表
层水分的增加可减弱直至抑制风蚀过程.他在输沙量与风速
关系的几个问题研究中, 阐明风速大小对土壤侵蚀的影响.
Chepil[ 3]利用风洞研究了土壤含水量与风蚀之间的关系, 认
为土壤含水量是抑制风蚀的主要因素之一.在室内模拟条件
下,用已知风速对土壤作用后, 比较不同土壤湿度和植被盖
度条件下的土壤风蚀量,并结合滦河源区土壤风蚀的野外定
位观测结果 ,揭示了区域土壤的风蚀特征. 此方法在野外定
位研究中有参考意义.
2
材料与方法
21
材料


利用 DEM6 型轻便三杯风向风速表进行风向和风速的
观测. SD600PT
12M 小型离心风机产生风速, 其体积 LWH
= 120  31  120cm3, 转速 2200r min- 1, 最大风量0. 71m3
min- 1 ,最大风压为 12mm H2O.用 DW12
7. 5型蓄电池提供
动力,其体积 LWH= 151  65  102cm3 ,额定电压 12v, 重量
为 2. 8kg, 便于野外携带.野外风蚀量用针盒进行测量.
22
模拟试验设计


室内模拟实验装置由微型离心风机、蓄电池、轻便三杯
风向风速表和针盒组成, 如图 1 所示. 风速的大小由离心风
机到风蚀样品的距离来控制. 只考虑风速、风向和风蚀量, 不
考虑风的运动特点, 这样避免了许多因素影响的过程, 只考
虑因果关系, 实验结果会更接近于自然状况.
图 1
模拟风蚀装置示意图
Fig. 1 Simulat ion device sketch map of w ind erosion .
2 3
模拟实验的可靠性验证


根据费道诺维奇[ 1]测得的沙粒直径与起沙风速之间的
关系,来验证模拟试验的可靠性. 在模拟实验中全部用风干
沙粒, 避免了湿度引起的误差. 取各粒级沙制成长宽为 11.
5cm  8cm,厚度均为 1 cm 的吹蚀样品. 对不同粒级的样品
进行吹蚀实验, 风速由小到大逐渐变化,在调整风速的同时,
观察起沙风(表 1) .用小型风蚀装置测得的沙粒直径与起沙
风速之间的关系与费道诺维奇测得的数据进行做图比较,
并添加趋势线, 根据趋势线可看出, 二者趋于一致.
2 4
暗栗钙土含水量与起沙量的测定


在 105 ! 烘箱内, 将暗栗钙土(按中国土壤系统分类的
标准, 该土壤属干润均腐土亚类)样品烘 6~ 8h至恒重,以消
应 用 生 态 学 报
2002 年 8 月
第 13 卷
第 8 期






























CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Aug . 2002, 13( 8)∀1057~ 1058
除水分变化对起沙量的影响. 为避免土壤结构对起沙的影
响,使土样全部通过 2mm 的筛子. 取土样 50g, 放在电子天
秤上,用喷雾器均匀加水, 通过观察天秤计数,达到不同的土
壤含水量. 根据风吹蚀原理[ 7] , 结合实验设计, 制成长宽为
11. 5 cm  8cm、厚度均为 1cm 的吹蚀样品,实际吹蚀长宽为
8cm  3cm.用 6、7、8 和 9m s- 1的风速各吹蚀 1 min,吹蚀前
后对样品进行称重,野外实验用针盒测量, 计算吹蚀重量.
表 1
沙粒直径与起沙风速之间的关系*
Table 1 Relationship between sand diameter and critical wind velocity
沙粒直径 Sand diameter ( mm)
0. 05 0. 062 0. 0995 0. 375 0. 755 0. 9
起动风速Crit ical w ind velocity ( m s- 1) 0. 47 0. 7 1. 5 3. 5 9 9. 5
* 测得的风速距实验样品高 3. 5cm Wind velocity is measured above
ground 3. 5cm.下同 Th e same below .
25
暗栗钙土植被盖度与起沙量的测定


挖取禾本科草皮, 制成长宽为 17cm  14cm 吹蚀样品,
然后用目测法做成不同的盖度, 并对样品进行洪干, 一方面
可消除水分对实验的影响,另一方面干草更接近观察区春季
的植被状况 .将烘干过筛的土样均匀铺盖在草皮之上, 厚度
为 1cm.用 6、7、8 和 9m s- 1的风速各吹蚀 1min, 吹蚀长宽为
10cm  3cm,吹蚀前后对样品进行称重.
3
结果与分析
31
暗栗钙土区的风速及植被盖度


土壤发生风蚀的条件是具备大于风蚀临界的风速和相
对临界风蚀风速下的植被盖度. 通过野外调查,研究区林地
郁闭度可达 60% ,耕地的盖度为零,草地盖度见表 2, 其盖度
介于 17% ~ 45%之间.参考以上数据, 土壤植被盖度的范围
确定为 0% ~ 60% . 据气象观测资料研究区的年平均风速是
4. 41m s- 1 , 根据实验区自然风的状况和风速垂直分布特
征,在实验中采用的模拟风速为 6、7、8 和 9m s- 1 .
表 2
研究区草地植被样地夏季调查情况*
Table 2 Investigation data of sample vegetation in dark chestnut area in
summer
项目 Item 样地号 Plot number
1 2 3 4 5
坡向 Slope direction 阴坡 阴坡 阴坡 阳坡 阳坡
North slope North slope No rth slope South slope South slope
总盖度 To tal co verage( %) 30 43 45 20 17
* 样地位于滦河源区大滩乡二道河Plots are locate in Erdaohe Datan
count ry Luanhe river up reach.
32
植被盖度、风速及吹蚀量的关系


当植被盖度从 0到 60%变化时, 用 6、7、8 和 9m s- 1的
风速各吹蚀 1min.根据拜格诺的研究结果[ 1] , 实验风速的测
量高度取 3. 5cm,测得的风速基本保持稳定状态. 吹蚀量随
着植被盖度的增加而减少(表 3) ,即植被盖度与土壤吹蚀量
呈明显的负相关.这一实验结果反映了中国北方农牧交错带
的实际情况 ,即冬春季节的放牧降低了地面植被的盖度, 加
剧了土壤风蚀作用.
33
土壤含水量、风速及吹蚀量的关系


当土壤湿度从 0 到 10%变化时,用 6、7、8 和 9m s- 1的
表 3
滦河源区植被盖度变化与风蚀量的关系*
Table 3 Relationship between the vegetation coverage and the wind ero

sion rate in Luanhe river up reach
风蚀量 Wind ero sion rate( g)
盖度 Total co verage ( %)
60 40 20 10 5 6
试验 1 First 0. 2 0. 5 0. 4 1. 9 5. 0 27. 5
试验 2 Second 0. 2 0. 4 1. 0 1. 9 3. 7 26. 2
试验 3 T hird 0. 9 0. 6 3. 6 3. 5 5. 3 26. 1
平均 Average 0. 43 0. 5 1. 67 2. 43 4. 67 26. 6
吹蚀模数 0. 0036 0. 0042 0. 0139 0. 0203 0. 0389 0. 222
Wind erosion modulus(g cm- 2 min- 1)
风速各吹蚀 1min. 根据实验, 当土壤水分含量接近 10%时,
吹蚀量变化已经很小, 将含水量 10% 确定为实验土壤湿度
的上限,这也符合所采土样区的实际情况. 吹蚀量随着湿度
的增加而急剧减少(表 4) ,土壤湿度与吹蚀量呈负相关.
表 4
滦河源区土壤湿度变化与风蚀量的关系*
Table 4 Relationship between soil humidi ty and wind erosion rate in
Luanhe river up reach
风蚀量 Wind ero sion rate( g)
土壤湿度 Soi l humidi ty (%)
0 2 4 6 8 10
试验 1 First 22. 0 18. 3 3. 0 1. 1 0. 8 0. 6
试验 2 Second 21. 3 18. 1 6. 0 1. 9 0. 9 0. 5
试验 3 T hird 20. 9 18. 0 4. 8 2. 1 0. 8 0. 5
平均 Average 21. 4 18. 13 4. 6 1. 7 0. 83 0. 53
吹蚀模数 0. 222 0. 189 0. 048 0. 018 0. 009 0. 006
Wind erosion modulus(g cm- 2 min- 1)
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作者简介
海春兴,男, 1963 年生, 在职博士生, 副教授,主要
从事水土资源规划设计与管理研究, 发表论文 30 余篇. E
mail:
hcx js@ imnu.edu. cn
1058 应
用
生
态
学
报

















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