不同耕作方式對(duì)緩坡耕地降雨產(chǎn)流、產(chǎn)沙的影響淺析

萬忠海，麻澤龍，巨 莉

(1.四川省都江堰東風(fēng)渠灌區(qū)管理處，2.四川省水利科學(xué)研究院)

不同耕作方式對(duì)緩坡耕地降雨產(chǎn)流、產(chǎn)沙的影響淺析

萬忠海1，麻澤龍2，巨 莉2

(1.四川省都江堰東風(fēng)渠灌區(qū)管理處，2.四川省水利科學(xué)研究院)

耕作模式影響坡耕地的降雨產(chǎn)流產(chǎn)沙量。基于徑流小區(qū)觀測(cè)試驗(yàn)，對(duì)川中丘區(qū)旱坡地3種典型耕作模式的保水保土效果進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：順坡耕作、等高壟作、裸地等三種種植方式中，玉米等高壟作種植對(duì)于減少?gòu)搅髁亢蜏p少侵蝕產(chǎn)沙量的效果最好，對(duì)于減少耕地土壤中的N、P流失效果最好；其次是玉米順坡種植，而裸地最差。因此，等高壟作種植方式適用于四川丘區(qū)的坡耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程。

耕作方式 坡耕地 降雨 產(chǎn)流量 產(chǎn)沙量

四川紫色土地區(qū)，由于生態(tài)環(huán)境脆弱，墾殖率高，坡耕地多，水土流失較嚴(yán)重，致使區(qū)域土地退化問題突出，而降雨及其產(chǎn)生的徑流是造成坡面土壤侵蝕的直接動(dòng)力。下墊面特征對(duì)坡耕地的降雨產(chǎn)流、產(chǎn)沙狀況具有重要影響，為有效降低紫色土丘陵區(qū)坡耕地的土壤侵蝕，保護(hù)其耕地生產(chǎn)力，本項(xiàng)目針對(duì)緩坡地等高種植，開展不同耕作及地面處理方式的降雨保水保土試驗(yàn)研究，明確不同處理方式下坡耕地的產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征，為制定紫色土丘陵區(qū)水土流失防治和農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)的有效措施提供理論支撐。

1 試驗(yàn)地點(diǎn)與方案

1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過觀測(cè)，確定不同種植方式減少降水徑流和侵蝕量，提升雨水入滲能力的效果。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

設(shè)在四川省鹽亭縣中國(guó)科學(xué)院鹽亭紫色土農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗(yàn)站內(nèi)，地理位置為北緯31°16′31″，東經(jīng)105°27′24″，嘉陵江流域，紫色土丘陵區(qū)，土壤類型主要為蓬萊鎮(zhèn)組石灰性紫色土，為典型旱作土壤，坡度為3°～15°，平均土層厚度約60cm。多年平均降水量826mm，最大年降水量1515mm，最小年降水量494.5mm，多年平均溫度17.3℃，>10℃積溫6500℃，無霜期295d，平均蒸發(fā)量1120mm，平均風(fēng)速1.3m/s。

1.3 試驗(yàn)方案

本次試驗(yàn)設(shè)置在標(biāo)準(zhǔn)徑流場(chǎng)內(nèi)進(jìn)行定位觀測(cè)，徑流場(chǎng)規(guī)格為：20m×5m，坡度為5°，紫色土，土層厚60cm，分2010年和2011年2年進(jìn)行，每年設(shè)置3個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置2個(gè)重復(fù)，具體見表1、表2。

表1 徑流試驗(yàn)小區(qū)特征

表2 徑流試驗(yàn)小區(qū)不同處理安置表

2010年為：處理1：玉米+玉米等高壟作(壟/5m)+秸稈還田；處理2：玉米+順坡耕作+秸稈還田；處理3：裸地+秸稈還田；

2011年為：處理1：玉米等高壟作種植(壟/5m)；處理2：玉米順坡種植；處理3：裸地。

2010年選取7月15～16日、7月25日、8月21日三場(chǎng)降雨，觀測(cè)各小區(qū)的降雨產(chǎn)流、產(chǎn)沙情況；2011年選取7月8日、7月19日、7月29日三場(chǎng)降雨，觀測(cè)各小區(qū)的降雨產(chǎn)流、產(chǎn)沙情況。具體見表3。

在各試驗(yàn)小區(qū)每次降雨后通過徑流收集池收集后采樣，測(cè)定單次降雨所產(chǎn)生的徑流量和泥沙流失量，并根據(jù)常規(guī)方法測(cè)定流失物中N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量。

表3 2010年和2011年徑流試驗(yàn)小區(qū)

注：2010年7月15～16日的2日降雨作為一場(chǎng)降雨進(jìn)行觀測(cè)

2 結(jié)果與分析

2.1 緩坡地等高種植中不同耕作方式對(duì)降雨產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響

在同樣的降雨情況下，緩坡地等高種植中不同耕作方式對(duì)地表徑流量的影響不同。根據(jù)2010年和2011年的地表產(chǎn)流監(jiān)測(cè)結(jié)果，5°緩坡地在相同的降雨條件下，在有秸稈還田時(shí)3種處理方式下的次降雨產(chǎn)流量和入滲率相差不大，表明秸稈還田對(duì)于減少降雨產(chǎn)流量，提升降水入滲率具有較好的效果。而在無秸稈還田時(shí)，5°緩坡地的產(chǎn)流量卻存在明顯差異：地表植被覆蓋為60%處理的小區(qū)產(chǎn)流量明顯比裸地(對(duì)照)低，其中，玉米順坡耕作徑流總量?jī)H占對(duì)照小區(qū)徑流量的61%，而玉米等高壟作產(chǎn)生的徑流總量?jī)H占對(duì)照凈流量的39%，從而表明植被覆蓋對(duì)于就地?cái)r蓄雨水，減少?gòu)搅髁魇Х矫婀π黠@。

2010年三次降雨，在有秸稈還田時(shí)3種處理方式下，降雨產(chǎn)沙量的關(guān)系為：處理1<處理3<處理2，且處理3與處理2之間相差不大。即玉米+等高壟作+秸稈還田與裸地+秸稈還田的減沙效益差異不大。這與楊建霞等[1]的研究不一致。分析原因，等高壟作前期處理與降水觀測(cè)之間的時(shí)間間隔較短，前期的土壤擾動(dòng)對(duì)觀測(cè)的結(jié)果產(chǎn)生影響，致使玉米等高壟作在強(qiáng)降雨下受沖蝕嚴(yán)重。

根據(jù)2011年觀測(cè)數(shù)據(jù)，在無秸稈還田時(shí)，地表植被覆蓋為60%處理的小區(qū)降雨產(chǎn)流中的含沙量明顯比裸地(對(duì)照)低，其中，玉米順坡耕作小區(qū)的徑流中泥沙含量?jī)H占對(duì)照小區(qū)徑流中泥沙含量的48%，而玉米等高壟作小區(qū)的徑流中泥沙含量?jī)H占對(duì)照小區(qū)徑流中泥沙含量的47%，從而表明植被覆蓋對(duì)于減少降雨徑流沖蝕方面具有良好的效果。

對(duì)于玉米順坡耕作和玉米等高壟作兩種種植方式，在5°緩坡標(biāo)準(zhǔn)小區(qū)內(nèi)，3次降雨中徑流的含沙量平均值基本相同，分別是玉米順坡耕作6.60kg/m3和玉米等高壟作6.53kg/m3，但二者產(chǎn)流量不同，分別是0.6m3和0.385m3，從而徑流產(chǎn)沙總量玉米順坡耕是比玉米等高壟作的1.56倍，從而表明三種緩坡種植模式中，玉米等高壟作就地利用雨水、防治土壤沖蝕的效果最佳。

(a)2010年3次降雨各小區(qū)產(chǎn)流量

(c)2011年3次降雨各小區(qū)產(chǎn)流量

(b)2010年3次降雨各小區(qū)產(chǎn)沙量

(d)2011年3次降雨各小區(qū)產(chǎn)沙量

2.2 緩坡地等高種植中不同種植方式下土壤中N、P流失量分析

降雨量對(duì)緩坡地不同種植方式下土壤中N、P流失量比較見下圖2。從圖中可看出，三場(chǎng)降雨所造成的土壤中N、P元素流失，都是裸地最為嚴(yán)重，其次為玉米順坡種植，玉米等高壟作種植最少。不同緩坡地種植方式下土壤N、P流失量比較情況見順坡、等高壟作與裸地的N、P流失量比較表。綜上，三種緩坡地不同種植方式比較，玉米等高壟作種植方式下土壤中N、P流失量最低，表明其保持土壤養(yǎng)分的效果最好。

圖2 不同種植方式下降雨徑流中的N、P流失量圖

注：按照裸地的徑流量或相應(yīng)元素流失量相對(duì)值為1，順坡和等高壟作的流失量與之相比得出。

3 結(jié)論

緩坡地幾種不同種植方式下，在有秸稈還田的條件下，玉米+順坡耕作、玉米+等高壟作(壟/5m)、裸地等三種種植方式對(duì)于增加雨水的就地入滲和減少?gòu)搅髁康男Ч鞠喈?dāng)，減少侵蝕產(chǎn)沙效果最好的是玉米+順坡耕作；在無秸稈還田的條件下，玉米等高壟作種植對(duì)于雨水就地入滲、減少?gòu)搅髁亢蜏p少侵蝕產(chǎn)沙量的效果最好，對(duì)于減少耕地土壤中的N、P流失效果最好；其次是玉米順坡種植，而裸地最差。因此，在后續(xù)的坡耕地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，需要大力推進(jìn)等高壟作種植方式，同時(shí)，采用植被恢復(fù)措施，盡量減少坡地裸露。

〔1〕楊建霞，雷孝章，邱 景，陳平安.5°～25°坡耕地徑流小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙規(guī)律[J].中國(guó)水土保持科學(xué)，2008(S1)：30～34.

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