5.5.4 阴山北部农垦区和草原牧区1°×1°网格点平均的春季粉尘释放总量
图5-9是模拟的春季农田粉尘释放总量,一般沙尘天气下沙化农田的粉尘释放量约在0.2~0.4 Mt/grid之间,在强沙尘暴天气下是0.3~0.7 Mt/grid之间;强沙尘暴天气下砾质化农田约在0.001~0.006 Mt/grid之间,而大土壤团块分布的农田也大致在这个范围之间。看来沙质化农田对整个农田粉尘释放的贡献最大,春季强沙尘暴天气平均只有2次,但粉尘释放总量占到整个春季粉尘释放总量50%~70%,因而春季土壤风蚀和粉尘释放主要发生在强沙尘暴过程中。网格点15所在的商都县和察右后旗等地粉尘释放总量明显高于其他地区,显示了模拟与实地调查和观测结果的一致性。
图5-9 春季一般沙尘天气下和强沙尘暴天气下阴山北部地区农田平均的粉尘释放总量
图5-10是模拟的春季草原粉尘释放总量,沙化和砾质化草原粉尘释放总量约在0.05~0.40 Mt/grid之间,其中北部草原略高于南部草原,这主要是由于南部草原的平均高度和盖度大于北部地区的缘故。
图5-10 春季强沙尘暴天气下阴山北部地区草原平均的粉尘释放总量
图5-11是阴山北部地区干草原农垦区和草原牧区 网格点春季平均的粉尘释放总量,草原牧区春季粉尘释放总量在0.1~0.4 Mt/grid之间,干草原农垦区在0.1~1.1 Mt/grid之间,春季平均粉尘释放总量约为5 Mt,其中农田约4 Mt,草原约1 Mt,沙质化农田的面积仅是沙质化草原的1/10左右,而粉尘释放总量为沙质化草原的4倍,可见干草原被开垦后,对表土土壤风蚀和粉尘释放的影响程度有多大。和巴丹吉林沙漠-戈壁地区的春季粉尘释放总量相比较,该区域粉尘释放总量仅为后者的1/7左右,这是因为该区域风蚀沙化的面积远远小于流沙广布的沙漠-戈壁地区,同时应看到南部农牧交错地区的粉尘释放总量与沙漠地区处于同一个数量级上,约在1 Mt/grid左右,这是一个非常危险的信号,因为农牧交错地区风蚀沙化的农田仅占到 网格点面积的2%~4%,如果这个面积继续发展扩大,它们的粉尘释放总量会很快赶上或超过沙漠地区。目前实施的退耕还林、还牧的政策有助与避免出现这个危险。退化草原的粉尘释放总量高于巴丹吉林沙漠周围的戈壁地区,这是因为沙化草原在大风条件下要比稀疏植被覆盖下戈壁的粉尘释放强度大,同时退化草原面积也大于戈壁地区可风蚀的面积。
图5-11 阴山北部干草原农垦区和草原牧区春季粉尘释放总量/Mt/grid/spring
需要说明的是,阴山北部沙化农田及草原牧区的模拟还存在不确定性。沙漠化的面积、沙漠化过程对植被覆盖状况的影响均是根据前人相关研究的数据整理,这些数据仅是调查区域的平均状况,不容易反映模拟区域不同网格之间的差异。从建模思路来看,DPM模型仅适合松散的沙质床面,而在阴山北部的沙化农田和退化草场上,其表面是半固结/固结的状态,其不同于流沙表面的侵蚀过程。著者认为这里存在土壤可蚀性组分供应的间歇性特征,即上风向松散物质被风力搬运、堆积、再搬运与堆积等多次风力侵蚀过程导致固结/半固结土壤表面被破坏,逐步形成松散物质搬运沉积的源区并随着时间进行松散物质源区不但扩展。
综上所述,DPM模型能较好地再现沙尘天气过程,但值得注意的是,从地表复杂性和风况的相互作用过程来看,发展适合农田和草原地区土壤风蚀的模型对精细地刻画这类粉尘释放源区的释放强度有着重要的意义。