摘要：土壤風(fēng)蝕是全球性土地退化的主要原因之一,也是世界上許多國家和地區的主要環(huán)境問(wèn)題之一。該文描述了國內外對土壤風(fēng)蝕發(fā)生機理、防治理念和技術(shù)的研究,提出農業(yè)上實(shí)行保護性耕作，林業(yè)上植樹(shù)造林，牧業(yè)上防止草原退化是人類(lèi)可以用來(lái)治理和控制土壤風(fēng)蝕的3種重要措施，以及我國治沙生產(chǎn)實(shí)踐的總結表明機械沙障防沙是當前對流沙進(jìn)行綜合治理的措施，已為世界所公認，是理想而有效的措施。我國土壤風(fēng)蝕和土地退化問(wèn)題日趨嚴重,應在全國進(jìn)行大力宣傳,轉變土壤風(fēng)蝕治理的觀(guān)念,使人們從思想上認識風(fēng)蝕防治要從植樹(shù)、種草、農田保護、機械沙障4個(gè)方面綜合進(jìn)行，同時(shí),國家要從政策上、資金上為農田保護性耕作的大規模實(shí)施提供保證,促進(jìn)保護性耕作在全國范圍內的推廣應用。

　　關(guān)鍵詞：土壤風(fēng)蝕 防治技術(shù) 保護性耕作引 言：土壤風(fēng)蝕是干旱、半干旱以及部分半濕潤地區土地沙漠化與沙塵暴災害的首要環(huán)節,也是世界上許多國家和地區的主要環(huán)境問(wèn)題之一。全球極易發(fā)生土壤風(fēng)蝕的地區包括：北非、近東、中亞、東南亞部分地區、西伯利亞平原、澳大利亞、南美洲南部以及北美洲的干旱、半干旱地區。目前,全球有9億人口受到沙漠化的影響；2/3即100多個(gè)國家和地區受其危害；全球陸地面積的1/4,即3.592×109hm2受到沙漠化的威脅。每年因沙漠化造成的經(jīng)濟損失約達423億美元[1].其中,我國受土壤風(fēng)蝕及土地沙漠化影響的面積占國土總面積的1/2以上[2],主要分布于北方,尤以旱作農田為甚。土壤風(fēng)蝕嚴重影響了這些地區的資源開(kāi)發(fā)和社會(huì )經(jīng)濟的持續發(fā)展。土壤風(fēng)蝕問(wèn)題愈來(lái)愈受到國際社會(huì )的廣泛關(guān)注。

　　1、風(fēng)蝕發(fā)生機理

　　1.1 沙粒起動(dòng)機制

　　土壤風(fēng)蝕是指一定風(fēng)速的氣流作用于土壤或土壤母質(zhì),土壤顆粒發(fā)生位移造成土壤結構破壞、土壤物質(zhì)損失的過(guò)程[3].它的實(shí)質(zhì)是氣流或氣固兩相流對地表物質(zhì)的吹蝕和磨蝕過(guò)程。風(fēng)蝕過(guò)程主要包括土壤團聚體和基本粒子的分離、輸送和沉積[4].

　　粒子的初始運動(dòng)很少引起注意,人們主要進(jìn)行運動(dòng)模型的研究[5].1962年之前,Bagnold描述到顆粒在主風(fēng)力作用下沿著(zhù)地表滾動(dòng)大約30cm才開(kāi)始脫離地面（即躍移運動(dòng)）。1962年Bisal和Nielsen通過(guò)用雙筒望遠鏡觀(guān)察放在狹窄的盤(pán)子里的顆粒運動(dòng),發(fā)現大多數易蝕顆粒隨著(zhù)風(fēng)速強度的增加,擺動(dòng)增強,然后離開(kāi)地表[6].1971年Lyles和Krauss通過(guò)風(fēng)洞觀(guān)察得出,當有效風(fēng)速達到臨界值時(shí),直徑小于0.84mm的顆粒開(kāi)始前后擺動(dòng),當風(fēng)力或運動(dòng)的顆粒碰撞強到足以迫使穩定的表面土壤顆粒運動(dòng)時(shí),分離就發(fā)生了。分離之后,土壤顆粒通過(guò)風(fēng)可以在空中或沿著(zhù)土壤表面輸送,直到最后風(fēng)速降低時(shí)沉積[7].

　　半個(gè)多世紀以來(lái)，中外科學(xué)家對靜止沙粒受力起動(dòng)機制進(jìn)行了深入的研究，并形成了多種假說(shuō)，其中以沖擊碰撞說(shuō)較有代表性。1980年吳正和凌裕泉在風(fēng)洞中用高速攝影的方法對沙粒運動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了研究[8].他們認為在風(fēng)力作用下，當平均風(fēng)速約等于某一臨界值時(shí)，外別突出的沙粒在湍流流速和壓力脈動(dòng)作用下，開(kāi)始振動(dòng)或前后擺動(dòng)，但并不離開(kāi)原來(lái)的位置，當風(fēng)速增大超過(guò)臨界值后，振動(dòng)也隨之加強，迎面阻力和上升力相應增大，并足以克服重力的作用，氣流的旋轉力矩促使某些最不穩定的沙粒首先沿沙面滾動(dòng)或滑動(dòng)。由于沙粒幾何形狀和所處空間位置的多樣性，以及受力狀況的多變性，因此在滾動(dòng)過(guò)程中，一部分沙粒碰到地面凸起沙粒的沖擊時(shí)，就會(huì )獲得巨大沖量。受到突然沖擊力作用的沙粒，就會(huì )在碰撞瞬間由水平運動(dòng)急劇地轉變?yōu)榇怪边\動(dòng)，驟然向上起跳進(jìn)入氣流運動(dòng)，沙粒在氣流作用下，由靜止狀態(tài)達到躍起狀態(tài)。

　　1.2 沙粒運動(dòng)形式

　　風(fēng)力作用下土壤顆粒主要有3種運動(dòng)類(lèi)型[5]（圖1）：懸移、躍移和蠕移。

　　圖1　風(fēng)蝕過(guò)程示意圖

　　Fig.1　Schematicdiagramofwinderosionprocess

　　躍移：當中等粒子（100～500μm）被驅動(dòng)時(shí),在短時(shí)間內它們進(jìn)入風(fēng)流中,隨后由于重力又落下來(lái),促使它們碰撞并加入到其他土壤顆粒的運動(dòng)中,這種輸送方式叫做躍移。躍移顆粒占總的土壤運動(dòng)的50%～80%,躍移高度小于120cm,大部分在30cm左右[9],研究證明躍移土壤顆粒的升起高度（H）與前進(jìn)距離（L）比為1∶10.由于躍移是發(fā)動(dòng)其他類(lèi)型輸送的原因,所以在控制措施里是很重要的。另外,由于土壤顆粒的巨大作用,躍移是植物傷害的主要原因。

　　懸移：指來(lái)自于很小土壤顆粒的垂直和水平運動(dòng),在躍移和直接風(fēng)力作用下,直徑100μm或更小的顆粒將被刮起來(lái),懸浮到風(fēng)中隨風(fēng)輸送；在遠距離搬運過(guò)程中,主要是<20μm的顆粒。在風(fēng)蝕過(guò)程中,懸浮一般占總的土壤顆粒的3%～40%,搬運的高度最高、距離最遠,是沙塵暴主要構成部分,土壤損失最為明顯。由于比較細小的土壤顆粒通常含較多的有機質(zhì)和營(yíng)養物質(zhì),所以懸浮顆粒是最富含有機質(zhì)和植物營(yíng)養物質(zhì)的部分。

　　蠕移：直徑在500～1000μm大的土壤顆粒和團聚體,由于太大不能離開(kāi)地表,但受躍移過(guò)程中旋轉的顆粒碰撞沖擊而松動(dòng),隨風(fēng)滾動(dòng)。表面滾動(dòng)占總的土壤顆粒的7%～25%[9],影響到當地的沉積并對植物產(chǎn)生傷害。

　　1.3 風(fēng)蝕的影響因素

　　20世紀40年代初,以Chepil為代表的美國農業(yè)部科學(xué)家對土壤風(fēng)蝕防治進(jìn)行了一系列的研究工作。經(jīng)過(guò)60多年的時(shí)間,許多學(xué)者通過(guò)田間和室內便攜式風(fēng)洞試驗對農田風(fēng)蝕和沙塵揚起進(jìn)行了一系列的調查研究,結果表明采取特殊的保護措施,如作物殘茬覆蓋,增加地表粗糙度以及改變土壤特性,有效地減少了農田風(fēng)蝕土壤的損失[10].土壤風(fēng)蝕的嚴重性是由1） 風(fēng)速；2） 地表土壤物理特性；3） 地表覆蓋及粗糙度狀況決定的[11].

　　1.3.1 風(fēng)速

　　風(fēng)速是風(fēng)蝕的啟動(dòng)力,風(fēng)速增加時(shí),風(fēng)向上抬起土壤的力和拖曳力也相應增加,引起大顆粒侵蝕,同時(shí)搬運能力也相應增加。如果在農田地表沒(méi)有或很少保護的情況下,大風(fēng)可以在短時(shí)間內搬運走大量的土壤。引起土壤顆粒在風(fēng)流中開(kāi)始移動(dòng)的風(fēng)速值叫臨界風(fēng)速值。臨界風(fēng)速值取決于土壤覆蓋物和土壤的可侵蝕性。板結的或有不易侵蝕物質(zhì)（如植物、殘茬或石頭等）覆蓋的地表,臨界風(fēng)速將比光禿的、疏松表面土壤的臨界風(fēng)速高。

　　1.3.2 地表土壤物理特性

　　地表土壤物理特性包括土壤顆粒大小的分布和土塊及結皮層的動(dòng)態(tài)穩定性。

　　Chepil（1941年）在土壤特性方面做了大量的工作,研究水穩性團聚體和干土塊與風(fēng)蝕度之間的關(guān)系[12].Chepil和Woodruff指出直徑小于0.84mm的顆粒最易于風(fēng)蝕。因此,小于0.84mm的土壤顆粒增加時(shí),易于被侵蝕的土壤粒子也相應增加。由于土壤風(fēng)蝕是先發(fā)生分離,土塊和結皮層的動(dòng)態(tài)穩定性就顯得尤其重要。土塊、結皮層以及水分增加了土壤的凝聚力,從而減少了土壤分離和產(chǎn)生疏松粒子的數量。Chepil對含有不同比例侵蝕成分的土樣進(jìn)行了測試,通過(guò)測試運移的土壤量,計算出不同團聚體大小對地表的保護程度。結果表明,大得不能被風(fēng)搬運的團聚體,才能提供最大程度的保護。

　　1.3.3 地表覆蓋及粗糙度狀況

　　Fryrear[8]應用便攜式風(fēng)洞估計了平坦地表、已耕地表和含有非侵蝕性土塊的已耕地表的土壤損失。結果得出,20%非侵蝕性土塊覆蓋的地表與無(wú)土塊覆蓋的地表相比,土壤損失減少56%；40%和60%.土塊覆蓋的地表分別減少82%和89%,地表粗糙度在控制風(fēng)蝕方面是很有效的,并建立了土壤粗糙度系數與地表粗糙度之間的關(guān)系,定量方程為：k=e-0.48SR.

　　Hagen研究了作物殘茬對風(fēng)蝕的影響原因,結果表明：倒伏殘茬抑制了地表土壤的揚起,增加了臨界風(fēng)速；直立殘茬減小了土壤表面的摩阻速度并攔截了躍移的土壤；試驗證明直立殘茬比倒伏殘茬對風(fēng)蝕的控制更有效。Fryrear通過(guò)室內和田間風(fēng)洞試驗研究了倒伏殘茬覆蓋百分率與土壤損失的關(guān)系,當20%覆蓋時(shí),減少土壤損失57%,50%覆蓋時(shí),減少土壤損失95%.其土壤損失比表達式為：SLRc=1.81e-0.072SC（R2=-0.94）,但僅在8%～80%覆蓋下驗證了此方程。Bilbro和Fryrear[利用Fryrear（1985）的試驗數為：

　　SLRc=e-0.0438SC（R2=0.94）。

　　SLR是指已知處理條件下被侵蝕土壤與平坦、裸露地表最大土壤損失之比。Horning（1998）等通過(guò)風(fēng)洞模擬試驗研究土壤損失比與地表粗糙度及地表覆蓋率之間的關(guān)系（圖2,圖3）,從圖中可以看出他們均服從指數關(guān)系,把倒伏殘茬覆蓋和地表粗糙度分別作為獨立變量,得出定量方程為[13]

　　SLR=e-0.5SC×e-0.52SR

　　式中　SLR——土壤損失比； SC——倒伏殘茬覆蓋率,%； SR——地表粗糙度,cm.

　　此式說(shuō)明作物殘茬保護地表是有效且可行的控制風(fēng)蝕的方法,而地表粗糙度的增加,也可以明顯地降低風(fēng)蝕。對殘茬覆蓋和地表粗糙度能有效的減小風(fēng)蝕的理解,可更好地開(kāi)發(fā)和應用保護性耕作來(lái)減少農田風(fēng)蝕、土壤源的損失以及沙塵暴的發(fā)生。

　　2、風(fēng)蝕防治技術(shù)

　　2.1 農田上實(shí)行保護性耕作技術(shù)防治風(fēng)蝕

　　2.1.1 國外實(shí)行保護性耕作技術(shù)防治農田風(fēng)蝕的經(jīng)驗

　�。�1）美國治理沙塵暴的經(jīng)驗。

　　19世紀初美國大量采用鏵式犁開(kāi)荒，將數千萬(wàn)公頃干旱、半干旱草原開(kāi)墾成農田，耕翻后多次耙壓碎土、裸露休閑，幾十年獲得了好收成，糧食大量出口，為美國帶來(lái)了豐厚的經(jīng)濟利益。 至20世紀30年代，連續數年在美國西部刮起的舉世震驚的“黑風(fēng)暴”，大風(fēng)在沒(méi)有遮攔的農田裸地上橫掃，成千上萬(wàn)噸表土被風(fēng)刮走。1934年5月一場(chǎng)典型的沙塵暴從美國西部刮起，連續三天，橫掃2/3國土，把3億多噸土壤卷進(jìn)大西洋。僅這一年美國毀壞300多萬(wàn)公頃耕地，冬小麥減產(chǎn)510萬(wàn)噸，導致16萬(wàn)農民傾家蕩產(chǎn)逃離西部，留下的人生活極其困難，還有不少人死于沙塵暴引起的肺炎。

　　“黑風(fēng)暴”驚醒了人們，推動(dòng)了各種保水保土耕種方法的研究。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀研究，開(kāi)發(fā)出免耕法，并與退耕種草、植樹(shù)造林建立防風(fēng)屏障等措施相結合，有效地扼制住沙塵暴的再度猖獗。美國60％耕地實(shí)行免耕 法種植。免耕法核心技術(shù)：一是殘茬覆蓋。淘汰鏵式犁，土壤不翻耕，秸稈覆蓋田面；二是使用茬地播種機“鐵茬”播種，隨播種深施化肥；三是采用除草劑與淺鋤相結合清除雜草。美國農業(yè)部農業(yè)研究中心（USDA——ARS）1979年報告，與傳統耕作法對比，免耕、秸稈覆蓋處理，土壤貯水量增加，徑流量和蒸發(fā)量減少，增強土壤抗風(fēng)蝕能力，從而提高了作物產(chǎn)量。

　�。�2）澳大利亞防止沙塵暴的經(jīng)驗。

　　澳大利亞干旱面積625 萬(wàn)km2, 占國土面積81%.從20世紀初以來(lái)幾十年翻耕作業(yè)，導致土壤風(fēng)蝕和水蝕嚴重，土層變淺�？茖W(xué)家預測如不采取措施，100年后澳大利亞耕地面積將減少50%.20世紀 70年代以來(lái)澳政府在全國建立了保護性作耕試驗站。大量實(shí)驗證明秸稈覆蓋是一項防止風(fēng)蝕、保持水土的有效耕作方法。殘茬覆蓋減少水土流失90%，減少風(fēng)蝕70%～80%（見(jiàn)表2）。

　　表2殘茬覆蓋對減少風(fēng)速的作用風(fēng)蝕單位：g/m/s

　　土 地 類(lèi) 型 傳統耕作（無(wú)覆蓋） 秸稈覆蓋（30%覆蓋） 覆蓋減少農區壤土 10.9 2.15 80%農區沙土 60.9 15.3 74%干旱草原沙土 154.4 37.3 75%

　　John.Leys 澳大利亞新南威爾士州土壤保持局，1991.

　�。�3）加拿大防治風(fēng)蝕耕作法

　　加拿大位于北美，氣候寒冷，夏季土壤休閑期長(cháng)，土壤翻耕后，裸露休閑18～21個(gè)月。由于缺乏覆蓋物導致土壤水分蒸發(fā)，增加土壤鹽堿度和土壤風(fēng)蝕、水蝕。20世紀50年代，加拿大開(kāi)始研究保護性耕作。集中解決了免耕播種機、除草劑等關(guān)鍵技術(shù)，現在已全部淘汰鏵式犁，實(shí)行殘茬覆蓋免耕播種。研究表明免耕法有利于減少土壤侵蝕，保蓄水分，改善土壤結構，增加作物產(chǎn)量。

　�。�4）前蘇聯(lián)無(wú)壁犁耕作法

　　前蘇聯(lián)旱區分布在北緯50～53度，包括草原帶與半荒漠帶，約有耕地9700萬(wàn)hm2，年降雨量350～450mm.干旱、風(fēng)蝕和水蝕是農業(yè)的主要威脅。風(fēng)蝕面積7000 萬(wàn)hm2，沙塵暴是該地區的主要災難。20世紀50年代試驗無(wú)壁犁耕法，又叫馬爾采夫耕作法。包括留高茬（20cm）,、無(wú)壁犁深松35～40cm，茬地播種機播種，能保留雨雪，減輕風(fēng)蝕、水蝕，提高作物產(chǎn)量，在前蘇聯(lián)得到大面積推廣應用。

　　2.1.2 我國實(shí)行保護性耕作技術(shù)防治農田風(fēng)蝕

　　免耕法是最大限度地減少土壤耕作和將作物殘茬留于地表的一種耕作體系，是一種改良的、集約的、防治水蝕和風(fēng)蝕的作物生產(chǎn)方法。免耕法耕作體系取消了耕翻、耙耱、平地等傳統作業(yè)。只有條播作為主要作業(yè)保留下來(lái)，但比傳統條播難度更大。相對堅硬的土壤和地表殘留物增加了條播的難度。因此，免耕播種機要求切割土壤能力更強，同時(shí)能清理開(kāi)溝器附近的殘茬，不致造成種子堵塞。施肥通常和播種同時(shí)進(jìn)行，肥料施在種子近旁。除草以化學(xué)除草為主，輔助以機械淺鋤除草。

　　作物殘留物覆蓋能有效的減少大風(fēng)引起的沙塵顆粒運動(dòng)。一方面它可以吸收一部分風(fēng)力，減少風(fēng)對土壤的作用力；另一方面，由于把作物的殘茬留在土壤表面，把根茬留在土壤里，它們都能保護土壤顆粒不被風(fēng)力移動(dòng)。

　　河北省豐寧縣位于北京正北，是治理北京沙塵暴的重點(diǎn)地區之一。2001年由農業(yè)部資助中國農業(yè)大學(xué)實(shí)施，在豐寧縣魚(yú)兒山鎮南崗村作了1100畝的免耕試驗，取得了顯著(zhù)的效果。具體表現在以下4個(gè)方面：

　�。�1）降低種地成本。免耕播種減去了傳統耕作的翻耕、耙地、整地三個(gè)環(huán)節，每畝節約費用18～20元。

　�。�2）保墑蓄水、全苗壯苗。免耕播種土壤翻動(dòng)較小，有利于保蓄土壤水分。據田間測定，免耕播種土層10cm深處，土壤含水率為16.8%；傳統播種地塊，土壤含水率為14.2%.免耕播種小麥出苗每米155株；傳統播種99株。免耕播種比傳統播種提前出苗7～15天，苗全苗壯。

　�。�3）小麥增產(chǎn)。免耕種植小麥畝產(chǎn)334.13kg，傳統種植小麥畝產(chǎn)229.68kg，增產(chǎn)104.45kg，增幅45.48%.（見(jiàn)表3）

　�。�4）減少沙塵飛揚。春天小麥播種期間，據田間觀(guān)察，翻耕地塊遇上大風(fēng)時(shí)，常有塵卷風(fēng)攜帶沙塵竄起200～300m高，而免耕地塊則沒(méi)有這種現象。

　　中國農業(yè)大學(xué)在2002年河北壩上測定，免耕留茬地表0.1～1.5m高度減少風(fēng)蝕沙塵量70%～75%，0～0.1m高度減少風(fēng)蝕沙塵量83%～87％。保護性耕作技術(shù)是對農田實(shí)行免耕、少耕，盡可能減少土壤耕作，并用作物秸稈、殘茬覆蓋地表，減少土壤風(fēng)蝕、水蝕，提高土壤肥力和抗旱能力的一項先進(jìn)農業(yè)耕作技術(shù)。目前主要應用于干旱、半干旱地區農作物生產(chǎn)及牧草的種植。

　　2.2 風(fēng)沙危害嚴重地區防治風(fēng)蝕措施

　　2.2.1種植牧草、保護草原。

　　土壤置于天然植被下是控制風(fēng)蝕最好的方法。在裸露的沙地和退化的天然草原，種植牧草是防治沙塵暴的有效方法�？刹扇★w播種草，圍欄封育，草原補種牧草等方法。為了減少牲畜對種草沙地和草原的破壞，解決草原退化問(wèn)題，要大力提高草原生態(tài)系統的第一性生產(chǎn)力，即植物生產(chǎn)能力。建立人工飼草飼料基地，實(shí)行草原劃區圍欄放牧，改善水利條件，增施化肥等，建立起集約化的草原生產(chǎn)體系，滿(mǎn)足牲畜對飼草飼料的需求。草原生態(tài)系統的次級生產(chǎn)，即動(dòng)物轉化部分，也要優(yōu)化畜群結構，改放牧為舍飼，提高轉化效率。依靠科技，建立高效的草原畜牧生態(tài)系統，是遏制草原退化、沙漠化的必由之路。

　　2.2.2營(yíng)造防護林帶防治風(fēng)蝕

　　風(fēng)蝕的對象是土壤，由于其機械組成，濕度狀況及覆被程度的不同引起導致風(fēng)蝕起動(dòng)風(fēng)速的差異。一般地說(shuō)，在相同的條件下，結構疏松透水性強的沙土最易受到風(fēng)蝕，特別是沙質(zhì)農田在春季無(wú)植物覆蓋的時(shí)期，風(fēng)蝕尤為嚴重。松散狀態(tài)下，一定粒徑限度內土壤的粒級愈大，起動(dòng)風(fēng)速就相應增大。但在實(shí)際上，各類(lèi)土壤是各種不同粒徑沙粒和粘粒的團聚體，所以當小于0.01mm的物理粘粒含量輸多時(shí)，土壤可形成有交情抗蝕能力的團聚體，一般不易遭風(fēng)蝕[14].而土壤濕度狀況與風(fēng)蝕也有密切關(guān)系，由于水分可明顯增加土壤顆粒間的吸附力，使得起風(fēng)速隨含水量的增加而迅速增大，也就是說(shuō)，濕潤的土壤有較強的抗蝕能力。除此之外，影響到風(fēng)速的另一個(gè)重要因素是土壤表面的粗糙度。土壤表面粗糙度的決定著(zhù)風(fēng)的摩檫作用，因而影響到風(fēng)速梯度，以至影響到風(fēng)蝕強度。因此，增加地表粗糙度也是防護風(fēng)蝕的重要措施。

　　綜上所述，沙礫的任何形式，都是以一定速度的氣流為動(dòng)力，風(fēng)起沙揚，風(fēng)息沙止，因此，農田防護林防止或減輕土壤風(fēng)蝕的作用取決于其降低風(fēng)速，減弱亂流交換及在一定程度上可提高土壤含水量等諸多功能。防護林也可以說(shuō)是風(fēng)沙流中的障礙物，不同結構的林帶，起防風(fēng)作用不同，風(fēng)積物的形式也各異。

　　沒(méi)有灌木的通風(fēng)結構林帶，由于帶內和林緣附近為風(fēng)速加速區，即在各樹(shù)干間常形成許多“通風(fēng)道”使風(fēng)速加到大于曠野風(fēng)速，不但不能防止風(fēng)蝕，而且會(huì )造成暴根，這種現象在風(fēng)沙嚴重地地區�？梢钥吹�。一般通風(fēng)結構林帶后1倍樹(shù)高范圍內發(fā)生沙粒堆積，附近農作物常遭沙埋，沙打或沙割。

　　這種情況不是固定不變的，一般林帶寬度的增加和枝下高的降低林帶內部的風(fēng)蝕現象也會(huì )減輕，沙堆的位置也越靠近林帶，沙堆向田間延伸的距離縮短，但高度增加。

　　緊密結構林帶林緣附近是弱風(fēng)區，風(fēng)速降低到幾乎是零。當風(fēng)沙流在運動(dòng)途中受其阻擋時(shí)，氣流翻越林墻，則沙粒被阻擋沉積于林帶前并逐漸堆積向林中侵入，久而久之，形成巨大沙堆，埋沒(méi)林帶進(jìn)入農田。而林后風(fēng)速又可很快恢復到曠野風(fēng)速，從而又在風(fēng)速加大的地方造成新的風(fēng)蝕。這類(lèi)林帶條件下常形成所謂的“驢槽地”。

　　疏透結構的林帶和由灌木組成的通風(fēng)結構林帶，防風(fēng)蝕作用較好。就防沙作用而言，疏透結構林帶介于通風(fēng)結構和緊密結構之間。

　　2.2.3建立沙障防治風(fēng)蝕

　　2.2.3.1機械沙障的類(lèi)型和作用

　�、艡C械沙障在治沙中的地位及作用

　　機械沙障在治沙中的地位及作用是極其重要的，是植物措施無(wú)法取代的。在自然條件惡劣的地區，機械沙障是治沙的主要措施，在自然條件較好的地區，機械沙障是植物治沙的前提和必要條件。通過(guò)多年來(lái)我國治沙生產(chǎn)實(shí)踐的總結表明，機械沙障和植物治沙是相輔相成、缺一不可的，處于平等地位，發(fā)揮著(zhù)同等重要的地位[15].

　�、茩C械沙障的類(lèi)型

　　機械沙障防沙原理和設置方式方法的不同劃分為2大類(lèi)：平鋪式和直立式沙障。平鋪式沙障按設置方法不同又分為帶狀鋪設式和全面鋪設式。直立式沙障按高矮不同又分為：高立式沙障，高出沙面50～100cm；低立式沙障，幾乎全部埋入與沙面平，或稍露障頂。直立式沙障按透風(fēng)度不同分為：透風(fēng)式、緊密式、不透風(fēng)式3種結構型。

　　2.2.3.2沙障設計的技術(shù)指標

　　沙障設計技術(shù)主要是解決設置沙障時(shí)，應該注意的幾項技術(shù)指標的運用問(wèn)題，了解每項技術(shù)指標在沙障治沙中所起的作用，只有這樣設計的各種沙障才能符合當地自然條件的客觀(guān)規律，發(fā)揮沙障在治沙工作中的最大效能。

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　　我們通常用它作為沙障透風(fēng)性能的指標�？紫抖仍叫�，沙障越緊密，積沙范圍越窄，沙障很快被積沙所埋沒(méi)，失去繼續攔沙的作用。反之，孔隙度越大，積沙范圍延伸的越遠，積沙作用也越大，防護時(shí)間也長(cháng)。為了發(fā)揮沙障較大的防護效能，在障間距離和沙障高度一定的情況下，沙障孔隙度的大小，應根據各地風(fēng)力及沙源情況來(lái)具體確定[16].一般多采用25%～50%的透風(fēng)孔隙度。風(fēng)力大的地區，而沙源又小的情況下孔隙度應��；沙源充足時(shí)，孔隙度應大。

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　　一般在沙地部位和沙障孔隙度相同的情況下，積沙量與沙障高度的平方成正比。沙障高度一般設30～40cm，最高有1m就夠了。

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　　沙障的設置應與主峰的方向垂直，通常在沙丘迎風(fēng)坡設置。沙障與軸線(xiàn)的夾角要稍大于90o而不超過(guò)100o.

　　2.2.3.3沙障的間距

　　沙障間距即相鄰兩條沙障之間的距離。該距離過(guò)大，沙障容易被風(fēng)被風(fēng)掏蝕損壞，距離過(guò)小則浪費材料，因此，在設置沙障前必須確定沙障的行間距離，計算單位面積上沙障的長(cháng)度和所需材料及用工等。

　　與主風(fēng)向垂直的沙障，障間距離與沙障高度和沙面坡度關(guān)系較大，同時(shí)還要考慮風(fēng)力強弱。如沙障高度大，障間距應大，反之亦然。沙面坡度大，障間距應小，反之，沙面坡度小，障間距應大。風(fēng)力弱處間距可大，風(fēng)力強時(shí)間距就要縮小。一般在坡度小于4°的平緩沙地上，障間距應為障高的15～20倍。一般在地勢不平坦的沙丘坡面上障間距的確定要根據障高和坡度進(jìn)行計算（見(jiàn)表4）。公式為：

　　D＝H×tgα

　　式中，D－障間距離，H－障高，α—沙面坡度

　　粘土沙障或半隱蔽式緊密沙障的間距，主要是根據固沙造林的需要而確定的。這種沙障的特點(diǎn)是沙障設置后，經(jīng)過(guò)幾場(chǎng)大風(fēng)，由于沙障兩側積沙，中間吹蝕，障間形成穩定低洼的凹形沙面，沙障設置方向如果正確，穩定后的沙障間凹面深度約為障間距離的1/12—1/10.

　　從固沙作用來(lái)講，這類(lèi)沙障的障間距離不宜過(guò)大，過(guò)大時(shí)障間凹下過(guò)深，容易使沙障受到掏蝕。經(jīng)驗證明，通常要控制障間凹地深度小于40cm，即障間距離為4m以下，這樣沙障的固沙作用才比較穩定。

　　中部不宜堆積干沙，而干沙層又不能吹蝕過(guò)多使濕沙外露失水，通常進(jìn)行造林的沙丘迎風(fēng)坡，干沙層厚度在5——15cm之間，故障間沙面吹蝕深度一般應控制在5cm左右，最深不超過(guò)10cm.因此，沙障高度，應根據已決定的沙障間距，再按障間洼地的一般深度（間距的1/12）和最大深度（1/10）來(lái)推算。通常粘土沙障的間距為2～4m，埂高為15～20cm.在風(fēng)向不穩定地區，障間距離還應縮小，在風(fēng)沙危害嚴重地區最好設成1×1m或1×2m的粘土方格沙障。

　　粘土沙障需土量計算，主要根據沙障間距和障埂規格進(jìn)行，并根據取土遠近核算用工量，計算公式為。

　　A=1/2ah

　　L=s/c+s/c′=s（1/c+1/c′）

　　Q=A.L=1/2ahs（1/c+1/c′）

　　式中，a－障埂底寬；h－障埂高；L-障埂長(cháng)；c－與主風(fēng)垂直的障埂間距；c′－與主風(fēng)平行的障埂間距；A-障埂橫斷面積；s－沙障的總面積；Q－需土量。

　　3、結論

　　我國目前土壤風(fēng)蝕問(wèn)題十分嚴重,侵蝕強度大,涉及范圍廣,而且在日趨惡化。西北地區乃至整個(gè)北方近年來(lái)多次發(fā)生的沙塵暴告誡人們,美國大平原地區30～40年代的悲劇,前蘇聯(lián)中亞地區50年代的悲劇以及非洲撒哈拉地區70年代的悲劇正在90年代的中國重演。由土壤風(fēng)蝕產(chǎn)生的災難已使我國受害地區的人民付出了沉重的代價(jià)。因此，防治土壤風(fēng)蝕迫在眉急。我國要根據本國的實(shí)際情況結合國外防治風(fēng)蝕的經(jīng)驗對我國的風(fēng)蝕加以治理，同時(shí),國家要從政策上、資金上為防治風(fēng)蝕措施大規模實(shí)施提供保證,促進(jìn)防治風(fēng)蝕技術(shù)在全國范圍內的推廣應用。

　　參考文獻

　　[1]UNEP.Managing fragile ecosystem： Combating dese-rtification an d drought[A].Agenda 21,chapter 12.Desertification Control Bulletin,1993.1 22.

　　[2]陳渭南,董光榮,董治寶。中國北方風(fēng)蝕問(wèn)題研究的進(jìn)展與趨勢[J].地球科學(xué)進(jìn)展,1994,9（5）：6～11.

　　[3]李玉寶。干旱半干旱區土壤風(fēng)蝕評價(jià)方法[J].干旱區資源與環(huán)境,2000,1 4（2）：49～52.

　　[4]Fryrear D W,Merzouk A,Gupta J P.Mechanics,measurement and pred iction of wind erosion[A].Challenges in Dryland Agriculture-A Global Persp ective[R].Texas Agricultural Experiment Station,College Station,Texas,1988 .77～78.

　　[5]Leon Lyles.Basic wind erosion processes[J].Agri-culture Eco systems and Environment,1988,22/23：91～101.

　　[6]Bisal F,Nielsen K F.Movement of soil particles in saltation[J ].Can J Soil Sci,1962,42：81～86.

　　[7]Lyles L,Krauses R K.Threshold velocities and initial particle m otion as influenced by air turbulence[J].Trans of the ASAE,1971,14：56 3～566.

　　[8]張洪江。土壤侵蝕原理。北京：中國林業(yè)出版社，1990.10：69

　　[9]張洪江。土壤侵蝕原理。北京：中國林業(yè)出版社，1990.10：70～72

　　[10]Gilletle D A.Tests with a portable wind tunnel for determining wind erosion threshold velocities[J].Atmospheric Environ,1978,12：2309～2313.

　　[11]Brady N C.The nature and properties of soils[M].New York： Mac millan Publishing Co,1990,458～460.

　　[12]Chepil W S.Relation of wind erosion to the dry aggregate structu re of a soil[J].Sci Agric,1941,21：488～507.

　　[13]Horning L B,Stetler L D,Saxton K E.Surface residue and soil ro ughness for wind erosion protection[J].Trans of the ASAE,1998,41（4）：1061～ 1065.

　　[14]閻樹(shù)文。農田防護林學(xué)。中國林業(yè)出版社，1992

　　[15]中國科學(xué)院蘭州冰川凍土沙漠研究所沙漠室。鐵路沙害的防治。北京：科學(xué)出版社，1978

　　[16]趙性存，潘必文。風(fēng)沙對鐵路危害及其防治措施。地理，1965