全 文 ：中国生态农业学报 2009年 3月 第 17卷 第 2期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, March 2009, 17(2): 244−249


* 国家科技支撑计划项目(2007BAD89B17)和国家高科技研究发展计划(863计划)项目(2002AA2Z4191)资助
** 通讯作者: 张恩和(1966~), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事农作制度和特用作物方面的研究。E-mail: zhangeh@gsau.edu.cn
张文颖(1980~), 女, 硕士, 主要从事土壤风蚀和保护性耕作方面的研究。E-mail:zhangwenying1980@163.com
收稿日期: 2008-02-02 接受日期: 2008-05-16
DOI: 10. 3724/SP.J.1011.2009.00244
河西绿洲灌区春小麦留茬免耕的防风蚀效应研究*
张文颖 1, 2 张恩和 1** 景 锐 1 黄高宝 1
(1.甘肃农业大学农业生态工程研究所 兰州 730070; 2.湖北生态工程职业技术学院 武汉 430200)
摘 要 通过风洞模拟试验, 对不同留茬高度(20 cm 和 40 cm)和不同留茬方式(立秆留茬和留茬收后压倒)下
的土壤风蚀量和不同处理在 25～250 mm 高度内的风速廓线进行定量测定, 并分析土壤风蚀速率与风速的关
系。结果表明, 高立秆留茬免耕处理在吹蚀风速 20 m·s−1 以下时对土壤的防风蚀作用存在显著影响。立秆留
茬 40 cm的风蚀速率比传统耕作降低 87.84%, 比相同留茬量的压倒留茬处理降低 5.89%, 表现为最小风蚀速率,
且对吹蚀风速的减弱作用最强, 防风蚀效果最好。进一步研究表明, 传统耕作的土壤风蚀速率(Q)与风速(V)呈
幂函数关系,而免耕处理的土壤风蚀速率(Q)与风速(V)遵循二次函数关系。
关键词 春小麦 风洞模拟 免耕 留茬方式 留茬高度 土壤风蚀速率 风速廓线 风蚀 河西绿洲
中图分类号: S157 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2009)02-0244-06
Effect of non-tillage with straw mulch on wind erosion in irrigated
oases of Hexi Corridor
ZHANG Wen-Ying1,2, ZHANG En-He1, JING Rui1, HUANG Gao-Bao1
(1. Institute of Agro-ecological Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China;
2. Hubei College of Ecological Vocation, Wuhan 430200, China)
Abstract A wind tunnel simulation experiment was performed to quantitatively determine soil wind erosion and wind profile with
25 ~ 250 mm height under two stubble heights (20 cm and 40 cm) and two stubble modes (stubble with stem and overpowered stub-
ble after harvest). The relationship between soil erosion rate and wind velocity was analyzed. The results show that NS (no-tillage
with high stubble at spring wheat harvest) treatment under wind velocity below 20 m·s−1 significantly reduces soil wind erosion (P <
0.05). Compared with conventional tillage and NPS40 (leaving 40 cm stubble at spring wheat harvest), wind speed of NS40
(no-tillage with 40 cm stubble at spring wheat harvest) treatment decreases by 87.84% and 5.89%, respectively. This indicates that
NS40 not only has the lowest wind erosion but the best effect on preventing wind erosion. A power function relation exists between
wind erosion rate (Q) and wind velocity (V) under conventional tillage, while a quadratic function relation exists between Q and V
under no-tillage treatment.
Key words Spring wheat, Wind tunnel simulation, No-tillage, Stubble-keeping mode, Stubble height,, Soil erosion rate,
Wind profile, Wind erosion, Hexi oasis
(Received Feb. 2, 2008; accepted May 16, 2008)
河西走廊是西北地区重要的商品粮基地, 但近
年来由于地表水和地下水的数量减少、草地退化、
人为无节制开垦、大片林木的消失等原因, 为沙尘
暴提供了丰富的沙尘源。研究表明, 河西走廊绿洲
春耕农田土壤年风蚀深度达 4~5 mm[1], 1971~2000
年 3~5月河西走廊出现大风日数共为 147 d, 沙尘暴
日数 91 d, 二者同时出现日数 57 d[2], 为沙尘暴的多
发期, 发生数占全年发生总数的一半以上。这是由
于春季冰雪融化 , 气温回升 , 土地解冻 , 且此时本
区地面尚未种植, 地表裸露, 为沙尘暴的发生提供
了基础条件。风蚀是农业生态环境恶化的主要成因
之一, 土壤风蚀是导致土地沙漠化的首要环节[3]。土
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壤产生风蚀的基本条件一是具有足以使土壤颗粒产
生运动的风力 ; 二是土壤颗粒小 , 质地干燥疏松 ,
具有遇风产生运动的属性。土壤耕作后, 自然土块
结构基本消失, 分散成单粒或由不同单粒结合的微
团聚体, 力学稳定性降低, 风蚀度显著增强[3−6]。据
研究 [7], 沙尘暴中的大量悬浮颗粒主要源自于退化
草原和农田表土 , 其中 , 来源于旱作耕地的占
30.36%。而以作物秸秆根茬覆盖地表、少耕和免耕
为中心内容的保护性耕作, 由于地面有残茬、秸秆
或牧草覆盖, 土壤少耕或不耕, 土壤的结构不受破
坏, 从而能够大幅度减轻田间扬沙和水土流失, 在
解决沙尘暴治理、土地沙漠化问题中起了突出作用,
是一项切实有效防止风蚀、保持水土、增加土壤肥
力的耕作方法。尤其是高留茬免耕 , 一方面能够
相对增加地表粗糙度 , 提高零风速距地面的高度 ,
同时对近地面的气流产生阻尼[8,9], 有效降低近地表
风速。
国内外许多学者通过风洞试验和野外观测, 研
究了地面覆盖等保护性耕作措施对土壤风蚀速率的
影响 [10,11], 但对不同结构土壤下的土壤风蚀速率和
近地表的风速廓线, 尤其是对绿洲农田上高留茬覆
盖防风蚀的研究尚不多见。本研究通过在绿洲农田
上对不同留茬高度和不同留茬方式下土壤风蚀速率
和不同处理在 25~250 mm高度范围内风速廓线的定
量测定, 比较不同处理的风蚀速率和对吹蚀风速的
减弱程度, 提出适宜河西地区绿洲农田的留茬覆盖
方式, 以减轻该地区沙尘暴危害及农田土壤风蚀发
生的可能性, 保护其生态环境。
1 试验设计与方法
1.1 试验区概况
试验区位于河西走廊凹陷带张掖盆地的黑河灌
区 , E100°10′~100°35′, N38°50′~39°09′之间 , 海拔
1 440~1 600 m。该区属大陆性干旱气候, 冬夏较长,
春秋较短, 春季多风少雨, 冬季较为寒冷。多年平均
气温 7.0 ℃, 最低气温 −28 ℃, 最高气温 38.5 ℃,
≥10 ℃的活动积温 3 234.3 ℃ , 平均降水量 125
mm, 蒸发量 2 291 mm, 年日照时数 2 800~3 300 h,
年太阳辐射 620.03 kJ·cm−2, 平均冻土深度 120 cm,
无霜期 148 d。具有日照时间长、太阳辐射强、昼夜
温差大、降水稀少、蒸发强烈、光热资源丰富等特
点, 适宜多种农作物生长。
1.2 测定项目与方法
1.2.1 田间样品的采集
试验样品采自甘肃省张掖市甘州区二十里堡乡
7号村的春小麦留茬农田。于 2003年春小麦收割后
布置留茬, 分 20 cm和 40 cm两种留茬高度, 立秆留
茬和留茬收后压倒两种留茬方式, 连续进行两年留
茬免耕。试验设 NS20(20 cm 留茬立秆免耕 )、
NS40(40 cm 留茬立秆免耕)、NPS20(20 cm 留茬压
倒免耕)、NPS40(40 cm 留茬压倒免耕)、CT(传统
耕作)5个处理。于 2005年春季地表解冻后、春小麦
播种前在不破坏土壤结构的情况下进行样品采集 ,
土壤样品为长、宽、高分别为 30 cm、20 cm、10 cm
的原状耕作表层土样 , 其中 NS20、NS40、NPS20
和 NPS40 4个处理的土壤样品均保留覆盖麦茬。各
土壤样品 0~5 cm 土层的重量含水量分别为
13.11%(NPS20)、14.55%(NS20)、16.15%(NPS40)、
15.57%(NS40)、6.14%(CT)。本区土壤为灌漠土, 耕
作层(0~20 cm)土壤理化性状为有机质 17.98 g·kg−1,
全氮 0.77 g·kg−1, 全磷 0.141 3 g·kg−1, 速效磷 9.11
mg·kg−1, 速效钾 93.95 mg·kg−1, 阳离子代换量
8.02 me·100 g−1, 土壤 pH8.83。
1.2.2 风洞试验
风洞试验在中国科学院寒区与旱区环境与工程
研究所风沙物理与沙漠环境国家重点实验室风沙环
境风洞内进行的。该风洞为直流闭口式, 全长 37.78
m, 实验段长 16.23 m, 内壁截面积 0.6 m×1 m, 风速
1~40 m·s−1可调。样品采回后完好保存所带麦茬并
将其自然风干至表层(0~5 cm)含水量为 5％左右, 实
验时将土样置于风洞实验段中部, 土样上表面与风
洞底板齐平, 将皮托管分别置于土样前、后方各 10
cm以及土样中部 3处, 采用便携式多路风速风向采
集仪记录土样不同高度、不同位置处的风速。实验
风速以上风向风洞底板表层 30 cm 处风速为准, 利
用皮托管测定。土壤风蚀速率的测定采用吹蚀前后
称重法 , 计算单位时间内单位面积的土壤风蚀量 ,
即为土壤风蚀速率。
试验设 NS20、NS40、NPS20、NPS40、CT共 5
个处理, 8 m·s−1、12 m·s−1、16 m·s−1、20 m·s−1、
22 m·s−1共 5 种吹蚀风速, 每个风速下吹蚀时间为
10 min。实验进行时, 先将皮托管安装在样品盒下风
向尾端, 高度分别距床面 2.5 mm、5 mm、8 mm、13
mm、25 mm、41 mm、81 mm、101 mm、121 mm、
161 mm、202 mm、250 mm。首先将风速缓慢增加
观察各处理起沙风速, 然后自低到高调整风速至设
定风速下吹蚀 10 min, 待风速稳定后进行风速采集,
采集时间为 2 min, 每次吹蚀后将土样取下用感量为
0.1 g电子天平进行称重。
1.2.3 地表粗糙度(Z0)计算
植物对风力作用性质的影响反应在风速廓线和
流场特征两个方面, 风速廓线因地表状况而异。大
246 中国生态农业学报 2009 第 17卷


量研究表明[12], 光滑地表之上的风速廓线服从指数
函数规律, 并可表示为:
VZ=V*/Kln(Z/Z0) (Z≥Z0) (1)
式中, VZ为高度 Z处的水平风速; V*为摩阻风速; K为
比例系数 ; Z0 为水平风速为零的高度 ,也称为粗糙
度,是用于衡量地表粗糙状况的重要参数, 可由下式
计算:
Z0=EXP[(V1lnZ2−V2lnZ1)/(V2−V1)] (2)
式中, V1、V2分别为高度 Z1、Z2处的水平风速, 本试
验采用便携式多路风速风向测定仪测定不同土壤样
品距地表 41 mm和 202 mm处 2 min内的平均风速,
每处理均测定 5 组风速值, 再将每次测量结果按上
述公式推算出地表粗糙度值。
2 结果与分析
2.1 不同处理下的起沙风速
对不同处理的起沙风速观察可知, 起沙风速最
大的是 NS40 处理(16.0 m·s−1), 最小的是 CT 处理
(6.3 m·s−1), 前者几乎是后者的近 3倍, 说明免耕可
显著提高土壤的临界起沙风速。免耕覆盖处理之间
相比, 起沙风速最大的是 NS40 处理(16.0 m·s−1),
最小的是 NPS20处理(14.5 m·s−1)。相同留茬量不同
留茬方式之间比较 , NS40 处理 >NPS40 处理
(15.2 m·s−1), NS20(14.7 m·s−1)与 NPS20处理差异
不明显。由此可知, 高留茬量下, 立秆留茬的防风蚀
效果明显好于留茬压倒, 这与 Bilbro 等的研究结果
相同, 这是由于直立残茬吸收了大量风能, 并提高
了土壤的零风速点, 故其防止风蚀效果好于平放残
茬 [13]; 低留茬量下, 不同留茬方式之间的防风蚀效
果差异不显著。
2.2 不同处理下的土壤风蚀速率
由表 1 可知, 不同耕作方式下, 免耕覆盖与 CT
处理相比, 土壤风蚀速率差异很大, 吹蚀风速由低
到高变化过程中 , 风蚀速率最大的始终是 CT 处
理, 最小的为 NS40处理。当吹蚀风速为 8 m·s−1、
12 m·s−1时, 免耕覆盖 4 处理均无风蚀发生, 而传
统耕作已经有剧烈风蚀发生, 风蚀速率分别是 20.83
g·m−2·min−1和 78.33 g·m−2·min−1; 当吹蚀风速增
大为 16 m·s−1时, 各处理均有风蚀发生, 风蚀速率
最大的为 CT处理, 达 274.17 g·m−2·min−1, 最小的
为 NS40 处理, 只有 33.33 g·m−2·min−1, 后者比前
者降低 87.84%; 当吹蚀风速增大到 22 m·s−1 时 ,
CT 处理的风蚀速率增大到 1 083.33 g·m−2·min−1,
NS40处理仅为 208.33 g·m−2·min−1, 后者比前者降
低 80.77%, 说明在吹蚀风速为 16 m·s−1下, 不同耕
作方式之间的风蚀速率差异最大, 当吹蚀风速继续
增大后, 二者之间的差异逐渐缩小。由此可知, 保护
性耕作在吹蚀风速 20 m·s−1以下时对土壤的防风蚀
作用显著。
不同留茬量下土壤风蚀速率相比, NS40处理的
防风蚀效果最好, NPS20 处理最差。当吹蚀风速为
16 m·s−1 时, NPS20 处理的土壤风蚀速率为 93.33
g·m−2·min−1, 而 NS40处理只有 33.33 g·m−2·min−1,
后者比前者降低 64.29%; 当吹蚀风速增大到 20
m·s−1时, NS40处理的土壤风蚀速率比 NPS20的降
低 67.87%; 而当吹蚀风速继续增加到 22 m·s−1时,
NS40处理土壤吹蚀速率比 NPS20处理降低 64.69%,
说明不同留茬量下土壤风蚀速率最大差异出现在吹
蚀风速为 20 m·s−1时。
不同留茬方式下土壤风蚀速率相比, 均是立秆
留茬好于留茬压倒, 说明立秆留茬能更好地分散地
面之上一定高度内的风动量, 减少气流与地面物质
之间的动量传递; 另外, 植物的排列方向与风向夹
角愈大, 风蚀强度愈小。据研究[14], 位移高度与夹角
的平方根成正比。

表 1 不同处理在不同风速下的土壤风蚀速率
Tab.1 Soil wind erosion rate of different treatments under
different wind speed g·m−2·min−1
风速 Wind speed (m·s−1) 处理
Treatment 8 12 16 20 22
CT 20.83 78.33 274.17 1 011.67 1 083.33
NPS20 0.00 0.00 93.33 415.00 590.00
NPS40 0.00 0.00 38.33 141.67 220.00
NS20 0.00 0.00 68.33 147.50 300.00
NS40 0.00 0.00 33.33 133.33 208.33

2.3 不同处理风蚀速率与风速的关系
由图 1可知, CT处理土壤风蚀速率(Q)与风速(V)
呈幂函数关系, 其相关系数达 0.95, 为显著相关。这
与国外许多学者的风洞试验研究结果相同[15], 但由
于试验具体条件及下垫面性质不同, V 的幂次不同,
幂次越大, 风蚀速率随风速的增加率越大[16]。免耕
覆盖处理由于土壤表层有植物存在, 其土壤风蚀速
率(Q)与风速(V)遵循二次函数关系, 其拟合方程和
相关系数列于表 2。在低风速段, 免耕覆盖 4处理均
无风蚀发生, 在 12~16 m·s−1范围内, 风蚀速率(Q)
增加缓慢, 在 16~20 m·s−1范围内, 风蚀速率(Q)随
风速的增加而急剧增大, 当风速增大到 22 m·s−1时,
风蚀速率(Q)增加趋势反而低于 16~20 m·s−1范围内
(除 NS20外)。由表 2可以看出, NS20处理土壤风蚀
速率(Q)与风速(V)的二次函数拟合结果相关性最高,
达到极显著水平, NPS20处理的土壤风蚀速率(Q)与
第 2期 张文颖等: 河西绿洲灌区春小麦留茬免耕的防风蚀效应研究 247



图 1 土壤风蚀速率(Q)与风速(V)的关系
Fig. 1 The relationship between soil wind erosion rate (Q) and
wind speed (V)

风速(V)的二次函数拟合结果较差, 说明植物特征如
密度、宽度、形状及其排列方式等的差异都将对风
蚀速率产生不同的影响。

表 2 免耕覆盖土壤风蚀速率(Q)与风速(V)的拟合结果
Tab. 2 Regressed results of soil wind erosion rates(Q)and
wind speed(V)of no-tillage treatments
处理
Treatment
拟合方程
Regressed equation
R2
NPS20 Y=41.31x2−88.357x+30.333 0.967 1
NPS40 Y=15.833x2−36.833x+16.333 0.984 3
NS20 Y=22.56x2−60.607x+36.333 0.996 7
NS40 Y=15.476x2−37.857x+18.333 0.983 5

2.4 不同处理风速廓线与地表粗糙度(Z0)的关系
由图 2可知, CT土壤表面风速廓线非常接近指
数分布, 统计分析的相关系数(R2)超过 0.92, 其拟合
方程及相关系数列于表 3, 据此可以计算其地表粗
糙度, 且可认为此计算结果是可信的。
由表 3 可知, 不同吹蚀风速下土壤表面风速廓
线拟合结果不同 , 基本趋势是随吹蚀风速的增大 ,
拟合方程系数呈增大趋势, 除 22 m·s−1下的拟合方
程外, 其他 4 个拟合方程的幂次反而呈减小趋势,
拟合结果的相关性系数随吹蚀风速的增大而增大 ,
这可能与土样表面某些大颗粒的存在有关。此外土
样表面是否有较大凸起也影响皮托管较低位置处风

图 2 CT不同吹蚀风速下的风速廓线
Fig. 2 Wind profile of conventional tillage under different
wind speed
表 3 CT土壤表面风速廓线的拟合结果及地表粗糙度
Tab. 3 Regressed wind profile over tested soil surfaces
and soil surface roughness length(Z0) of conventional
tillage under different wind speed
风速
Wind speed
(m·s−1)
拟合方程
Regressed equation
R2 Z0 (cm)
8 00.105 93.698 3e ZZU = 0.923 3 0.000 217
12 00.098 4=5.905 7e ZZU 0.923 8
16 00.092 0=8.142 8e ZZU 0.934 6
20 00.080 3=10.876 0e ZZU 0.944 4
22 00.091 1=11.159 0e ZZU 0.946 5

速的采集结果, 吹蚀风速较小时, 其风速随高度的
变化规律受样品表面状况的影响较大, 而吹蚀风速
较大时, 其受样品表面性质的影响越小, 进而高度
与风速的相关性增大。
由图 3 可知, 免耕覆盖处理的风速与高度之间
的相关性规律不如 CT 那样明显地服从一种函数分
布, 是由于植物的存在破坏了其地面之上一定高度
内的上述规律。由于本试验的风速测定高度均在各
处理的植物高度层以下, 风速受植物的影响非常明
显 , 风速变化与高度的相关性较差 , 无规律可循 ;
将其风速廓线中风速大于零部分进行拟合, 但风速
变化与高度的相关性仍较差, 故本研究采用吹蚀风
速通过各免耕覆盖处理前的风速廓线进行拟合, 其
拟合方程和相关系数见表 4。根据图 3, 由于 25
mm( NS20)和 41 mm(NPS20、NS40、NPS40)两点是
免耕覆盖处理的风速转折点 , 故分别取此两点及
202 mm 处风速测定值计算免耕覆盖处理的地表粗
糙度(Z0)。
2.5 不同处理地表粗糙度(Z0)与风蚀的关系
风洞吹蚀结果表明(表 5), CT 处理地表粗糙度
Z0为 0.000 22 cm, 这与 Bagnold[17]估计的光滑天然
沙地表的粗糙度同一数量级。有植被存在时, 地表
粗糙度增大 162(NPS20)~382(NS40)倍。许多野外观
测表明[18], 植被覆盖地表的粗糙度随风速的增加而
减小, 是由植被茎秆在风中倒伏引起的, 此现象从
本研究在吹蚀过程中拍摄的照片中可清楚地看到 ,
但测定结果并未反映出地表粗糙度随风速增大而减
小的规律, 而是吹蚀风速在 8~16 m·s−1范围内时地
表粗糙度随风速的增加而减小, 但在吹蚀风速为 20
m·s−1时, 地表粗糙度反而有增大的趋势, 这可能是
由于地表的小颗粒在较低风速下已被吹蚀殆尽, 大
颗粒土壤暴露地表反而使地表粗糙度增加的缘故。
由表 5可知, 处理 NS40的地表粗糙度最大、风蚀速
率最小, CT 地表粗糙度最小、风蚀速率最大, 说明
248 中国生态农业学报 2009 第 17卷



图 3 免耕覆盖处理土壤表面不同风速条件下的风速廓线
Fig. 3 Wind profile over tested soil surfaces of no-tillage treatments under different wind speeds

表 4 16 m·s−1吹蚀风速下免耕覆盖处理的阶段风速廓线的拟合结果及地表粗糙度
Tab. 4 Regressed wind profile and soil surface roughness length(Z0) of no-tillage treatments at 16 m·s−1 wind speed
处理 Treatment 高度 Height (mm) 拟合方程 Regressed equation R2 Z0(cm)
NPS20 41~202 UZ =16.133 0×EXP(0.001 881×Z0) 0.956 1 0.035 76
NPS40 41~202 UZ =16.564 5×EXP(0.001 701×Z0) 0.960 7 0.073 28
NS20 25~202 UZ =16.715 6×EXP(0.001 635×Z0) 0.961 7 0.054 01
NS40 41~202 UZ =16.593 0×EXP(0.001 614×Z0) 0.964 3 0.084 19

表 5 不同处理地表粗糙度(Z0)与土壤风蚀速率(Q)的关系
Tab. 5 Relationship between wind erosion rates (Q) and soil surface roughness length (Z0) of different treatments
测定项目 Measurement item NPS20 NPS40 NS20 NS40 CT
粗糙度(Z0) Roughness length (cm) 0.035 76 0.049 21 0.053 60 0.084 19 0.000 22
风蚀速率(Q) Wind erosion rate (g·m−2·min−1) 590.00 220.00 300.00 208.33 1 083.33

较大的地表粗糙度意味着土壤表面气流越接近地表
降低越迅速的趋势, 即 Z0 越大, 对地表风速的削弱
作用越明显。地表粗糙度对风蚀速率的显著影响表
明, 其对评价耕作土壤的可蚀性或抗风蚀能力具有
重意义。
3 结论与讨论
留茬高度高和立秆留茬显著提高风蚀临界风
速。风蚀临界风速的大小是评价地表抗风蚀能力的
指标之一。对不同留茬高度和不同留茬方式下的起
沙风速观察结果表明, 高留茬(40 cm)可显著增大地
表的风蚀临界风速, 其结果好于低留茬(20 cm); 同
一留茬量下, 留茬量较高时(40 cm), 立秆留茬的防
风蚀效果好于留茬压倒, 而在留茬量较小(20 cm)时,
立秆留茬和留茬压倒的风蚀临界风速相差不大 ,
NS20 和 NPS20 处理的风蚀临界风速分别为 14.7
m·s−1和 14.5 m·s−1。
高茬立秆处理的防风蚀效果明显好于低茬压倒
处理。土壤风蚀速率的测定结果表明, 40 cm立秆留
茬处理的防风蚀效果最好,当吹蚀风速为 16 m·s−1
时, 其风蚀速率比 CT 处理降低 87.84%; 当吹蚀风
速增大到 22 m·s−1 时 , 其风蚀速率比 CT 降低
80.77%。不同吹蚀风速下的风蚀速率结果表明, 保
护性耕作在吹蚀风速低于 20 m·s−1时对土壤的防风
第 2期 张文颖等: 河西绿洲灌区春小麦留茬免耕的防风蚀效应研究 249


蚀作用显著。
不同处理土壤表面风速廓线与地表粗糙度(Z0)
有对应关系。CT处理土壤表面风速廓线非常接近指
数分布, 其地表粗糙度很小; 免耕覆盖处理由于植
物的存在, 地表粗糙度增大, 破坏了其地面之上一
定高度内风速随高度变化的规律。
不同处理的地表粗糙度影响风蚀。CT处理地表
粗糙度最小(仅为 0.000 22 cm), 风蚀速率最大, 有
植被存在时, 空气动力学粗糙度增大 162(NPS20)~
382(NS40)倍。NS40 的地表粗糙度最大, 风蚀速率
最小, 说明地表粗糙度越大意味着对地表风速的削
弱作用愈明显, 土壤抗风蚀效果越好。
综上分析可知, 处理 NS40 的抗风蚀效果最好,
若仅从抗风蚀效果看, 建议在河西走廊沙尘暴重灾
区采用春小麦立秆留茬 40 cm 控制农田土壤风蚀,
防止沙尘暴, 改善河西生态环境。

致谢 中国科学院寒区与旱区环境与工程研究所风
沙物理与沙漠环境国家重点实验室赵爱国、李宏、
张正偲等老师, 甘肃农业大学于爱忠、刘朝巍、杨
勇等同学协助完成风洞试验, 深表感谢。

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