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?；趶搅餍^(qū)觀測試驗，對川中丘區(qū)旱坡地3種典型耕作模式的保水保土效果進行了研究。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于減少徑流量和減少侵蝕產(chǎn)沙量的效果最好，對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力。下墊面特征對坡耕地的降雨產(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，保護其耕地生產(chǎn)力，本項目針對緩坡地等高種植，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 試驗地點與方案

1.1 試驗?zāi)康?/p>

通過觀測，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 試驗地點

設(shè)在四川省鹽亭縣中國科學(xué)院鹽亭紫色土農(nóng)業(yè)生態(tài)試驗站內(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 試驗方案

本次試驗設(shè)置在標準徑流場內(nèi)進行定位觀測，徑流場規(guī)格為：20m×5m，坡度為5°，紫色土，土層厚60cm，分2010年和2011年2年進行，每年設(shè)置3個處理，每個處理設(shè)置2個重復(fù)，具體見表1、表2。

表1 徑流試驗小區(qū)特征

表2 徑流試驗小區(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日三場降雨，觀測各小區(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日三場降雨，觀測各小區(qū)的降雨產(chǎn)流、產(chǎn)沙情況。具體見表3。

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

表3 2010年和2011年徑流試驗小區(qū)

注：2010年7月15～16日的2日降雨作為一場降雨進行觀測

2 結(jié)果與分析

2.1 緩坡地等高種植中不同耕作方式對降雨產(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)測結(jié)果，5°緩坡地在相同的降雨條件下，在有秸稈還田時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，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(對照)低，其中，玉米順坡耕作徑流總量僅占對照小區(qū)徑流量的61%，而玉米等高壟作產(chǎn)生的徑流總量僅占對照凈流量的39%，從而表明植被覆蓋對于就地攔蓄雨水，減少徑流流失方面功效明顯。

2010年三次降雨，在有秸稈還田時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之間的時間間隔較短，前期的土壤擾動對觀測的結(jié)果產(chǎn)生影響，致使玉米等高壟作在強降雨下受沖蝕嚴重。

根據(jù)2011年觀測數(shù)據(jù)，在無秸稈還田時，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(對照)低，其中，玉米順坡耕作小區(qū)的徑流中泥沙含量僅占對照小區(qū)徑流中泥沙含量的48%，而玉米等高壟作小區(qū)的徑流中泥沙含量僅占對照小區(qū)徑流中泥沙含量的47%，從而表明植被覆蓋對于減少降雨徑流沖蝕方面具有良好的效果。

對于玉米順坡耕作和玉米等高壟作兩種種植方式，在5°緩坡標準小區(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，三場降雨所造成的土壤中N、P元素流失，都是裸地最為嚴重，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于增加雨水的就地入滲和減少徑流量的效果基本相當，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于雨水就地入滲、減少徑流量和減少侵蝕產(chǎn)沙量的效果最好，對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，需要大力推進等高壟作種植方式，同時，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].中國水土保持科學(xué)，2008(S1)：30～34.

G718.5∶G

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