蘭本，段喜明，張凱

(山西農(nóng)業(yè)大學 林學院，山西 太谷 030801)

松土對坡耕地產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響研究

蘭本，段喜明*，張凱

(山西農(nóng)業(yè)大學 林學院，山西 太谷 030801)

[目的]為了研究不同坡度、松土位置及松土深度組合處理對坡耕地產(chǎn)流和產(chǎn)沙的影響。[方法]本試驗采用人工降雨方法，在呂梁市方山縣沙溝觀測站的徑流小區(qū)內(nèi)進行。[結果]結果表明坡耕地的產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量與坡度、松土位置顯著相關，產(chǎn)流量與松土深度顯著相關，產(chǎn)沙量與松土深度關系不明顯。在各坡度上，產(chǎn)流量隨坡度的增加而增加，產(chǎn)流量與各松土位置的關系為松土中部<上部<下部，產(chǎn)流量隨松土深度的增加而減少；產(chǎn)沙量隨坡度的增加而增加，產(chǎn)沙量與各松土位置的關系為松土中部<上部<下部。各坡度上，中部松土比上部及下部松土分別減少產(chǎn)流13.1%～16.1%、31.6%～37.8%，減少產(chǎn)沙 3.3%～8.1%、40.5%～53.1%。[結論]綜合考慮蓄水攔沙效益及坡耕地的耕種要求，坡地開荒應選擇在坡面的中上部，且松土深度以20 cm為宜。

坡度； 松土位置； 松土深度； 產(chǎn)流; 產(chǎn)沙

黃土高原土壤侵蝕嚴重，雨季降雨強度大歷時短，坡面超滲產(chǎn)流，坡面徑流帶走細顆粒土壤，表層松土可增加土壤入滲，減少坡耕地產(chǎn)流和產(chǎn)沙[1]。坡耕地是我國重要的耕地資源[2，3],也是我國水土流失的主要區(qū)域之一[4]，對坡耕地的水土流失研究具有重要意義[5～9]。松土是重要的耕作措施，有利于蓄養(yǎng)天然降水，緩解土壤干旱[10～12]。對松土技術的研究大多局限在不同坡度上松土的蓄水和保土效果，而對坡度[13～15]、松土位置和松土深度組合條件下的蓄水保土效果研究很少。本試驗擬研究上述3種條件綜合作用的水土流失變化，以期為當?shù)剞r(nóng)民在坡地開荒時，選擇適宜的開荒位置及翻耕深度提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

由于當?shù)仄赂仄露却蠖嘣?15° 以下，故選取5°、10°、15° 坡分別設立徑流小區(qū)，徑流小區(qū)投影面積均為 1 m×3 m，坡向E 90°，小區(qū)內(nèi)均為當?shù)芈懵饵S土。徑流小區(qū)分別進行上1/3、中 1/3、下 1/3處松土處理，松土面積為 1 m×1 m。松土深度設為10 cm、15 cm、20 cm。降雨強度定1 mm·min-1，降雨均勻度大于95%。每次降雨前小區(qū)內(nèi)土壤含水量控制在10%左右；松土前土壤容重為1.35 g·cm-3；松土處理部分的土壤容重為1.20 g·cm-3。坡度、松土位置及松土深度共27 種組合分別進行人工降雨試驗，每個處理重復3次。

2 結果與分析

2.1 不同條件對每3 min產(chǎn)流量的影響

2.1.1 不同坡度對每3 min產(chǎn)流量的影響

當松土位置和深度一定時，產(chǎn)流量隨著坡度的增大而增大，且在每個坡度上，產(chǎn)流量都呈現(xiàn)先增大后趨于平穩(wěn)的趨勢。以松土位置在中部，松土深度20 cm為例，坡度對徑流量影響如圖1。

圖1 不同坡度產(chǎn)流過程量的變化(中部20 cm松土)Fig.1 The quantity of different slope runoff process

2.1.2 不同松土位置對每3 min產(chǎn)流量的影響

當坡度和松土深度一定時，松土位置不同，產(chǎn)流量的大小為，松土中部<上部<下部，且在每個松土位置上，產(chǎn)流量都呈現(xiàn)先增大后趨于平穩(wěn)的趨勢。以10°坡，松土深度20 cm為例，松土位置對產(chǎn)流量的影響如圖2。

圖2 不同松土位置產(chǎn)流過程量的變化(10°坡20 cm松土)Fig.2 The amount of runoff process changes at different positions of digging

2.1.3 不同松土深度對每3 min產(chǎn)流量的影響

當坡度和松土位置一定時，產(chǎn)流量隨著松土深度的增加而減少，且在每個松土深度上產(chǎn)流量呈現(xiàn)先增大后趨于平穩(wěn)的趨勢。以10°坡，松土位置在中部為例，松土深度對產(chǎn)流量的影響如圖3。

圖3 不同松土深度產(chǎn)流過程量的變化(10°坡中部松土)Fig.3 The quantity of different digging depth of runoff process

2.1.4 不同坡度、松土位置及深度對27 min總產(chǎn)流量的影響

產(chǎn)流開始后27 min的總產(chǎn)流量與坡度、松土位置及松土深度的關系如表1。

表1 不同坡度、松土位置和松土深度對應的總產(chǎn)流量/mL

Table 1 Different slope, digging depth and digging position corresponding to the total runoff

坡度/°Slope松土深度/cmDiggingdepth松土位置Diggingposition上部Upper中部Central下部Down10182501578024230515177601514023840201721014450232201021760187902830010152121018170278602020670176602729010258202207032280151524960213303191020240302094031440

由表1可知：當松土位置和深度一定時，總產(chǎn)流量隨著坡度的增加而增加；當坡度和松土深度一定時，總產(chǎn)流量的大小為,松土中部<上部<下部。當坡度和松土位置一定時，總產(chǎn)流量隨著松土深度的增加而減少。

通過SPSS軟件對產(chǎn)流開始后27 min的總產(chǎn)流量進行相關分析得出總產(chǎn)流量相關分析表2。

表2 總產(chǎn)流量相關分析表

由表2得出，坡度、松土位置及深度對產(chǎn)流開始后27 min的總產(chǎn)流量均影響顯著，且顯著水平為極顯著(P<0.01)。

2.2 不同條件對每3 min產(chǎn)沙量的影響

2.2.1 不同坡度對每3 min產(chǎn)沙量的影響

當松土位置和深度一定時，產(chǎn)沙量隨著坡度的增加而增加。且在每個坡度上，產(chǎn)沙量呈現(xiàn)先減小后趨于平穩(wěn)的趨勢。以松土位置在中部松土深度20 cm為例，坡度對產(chǎn)沙量的影響如圖4。

圖4 不同坡度產(chǎn)沙過程量的變化(中部20 cm松土)Fig.4 The influence of different gradient on sediment yield

2.2.2 不同松土位置對每3 min產(chǎn)沙量的影響

當坡度和松土深度一定時，開始產(chǎn)流后第1和第2個3 min，產(chǎn)沙量為松土下部時最大，上部與中部的基本持平。從第3個3 min開始上部明顯大于中部。達到平穩(wěn)時的產(chǎn)沙量為，松土下部>上部>中部。以15°坡，松土深度20 cm為例，松土位置對產(chǎn)沙量的影響如圖5。

圖5 不同松土位置產(chǎn)沙過程量的變化(15°坡20 cm松土)Fig.5 The influence of different vehicle position on sediment yield

2.2.3 松土深度對每3 min產(chǎn)沙量的影響

當坡度和松土位置一定時，各松土深度產(chǎn)沙量差別不大，總體上都呈現(xiàn)先減小后趨于平穩(wěn)的趨勢。以10°坡松土中部為例，松土深度與產(chǎn)沙量隨時間的變化如圖6。

2.2.4 不同坡度、松土位置及深度對27 min總產(chǎn)沙量的影響

產(chǎn)流開始后27 min的總產(chǎn)沙量與坡度、松土位置及松土深度的關系如表3。

由表3可知：當松土位置和深度一定時，總產(chǎn)沙量隨著坡度的增大而增大。當坡度和松土位置一定時，總產(chǎn)沙量隨著松土深度的增加而增加。當上部>中部; 松土下部時總產(chǎn)沙量明顯大于松土上部及中部。

圖6 不同松土深度產(chǎn)沙過程量的變化(10°坡中部松土)Fig.6 The influence of different digging depth of runoff

通過SPSS軟件對產(chǎn)流開始后27 min的總產(chǎn)沙量進行相關分析得出表4。

表3 不同坡度、松土位置和松土深度對應的總產(chǎn)沙量/g

Table 3 The influence of different slope on the accumulated sediment loads

坡度/°Slope松土深度/cmDiggingdepth松土位置Diggingposition上部Upper中部Central下部Down10143661331926125151510413881284022015053141893037610633676124811001101568111648131194982069348664971242610116082109042183231151512129911405220055720121832116879210563

表4 總產(chǎn)沙量相關分析表

由表4得出，坡度及松土位置對產(chǎn)流開始后的總產(chǎn)沙量均影響顯著，顯著水平為極顯著(P<0.01)；松土深度對累計產(chǎn)沙量影響不明顯。

3 討論與結論

(1)當松土位置和深度一定時，產(chǎn)流量隨著坡度的增加而增加，且在每個坡度上都先增大后趨于平穩(wěn)。當坡度和松土深度一定時，產(chǎn)流量松土下部>上部>中部。當坡度和松土位置一定時，產(chǎn)流量隨著松土深度的增加而減小。

當坡度為15°，松土位置為下部，松土深度為10 cm時的總產(chǎn)流量最大；當坡度為5°，松土位置在中部，松土深度為20 cm時總產(chǎn)流量最小。對總產(chǎn)流量影響的顯著性比較為，坡度>松土位置>松土深度。

(2)當松土位置和深度一定時，產(chǎn)沙量隨坡度的增加而增加。當坡度和松土深度一定時的產(chǎn)沙量，松土下部>上部>中部。當坡度和松土位置一定時，產(chǎn)沙量隨松土深度的增加而增加，但增加不明顯。

當坡度為15°，松土位置為下部，松土深度為20 cm時累計產(chǎn)沙量最大；當坡度為5°，松土位置在松土中部，松土深度為10 cm時總產(chǎn)沙量最小。對總產(chǎn)沙量影響的顯著性比較為，坡度>松土位置>松土深度。

(3)在不同的坡度和松土深度條件下，坡面中部松土比上部松土減少產(chǎn)流12.9%～16.0%、減少產(chǎn)沙3.3%～8.1%；比下部松土減少產(chǎn)流31.6%～37.8%、減少產(chǎn)沙40.5%～53.3%。因此，在滿足耕作要求的情況下(松土深度為20 cm)，選擇在坡地的中上部開荒時，水土保持效益最為明顯。

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(編輯：梁文俊)

Scarification influence on runoff and sediment yield in the hilly land research

Lan Ben, Duan Ximing*, Zhang Kai

(CollegeofForestry,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801，China)

[Objective]In order to study the different slope digging location and digging depth combination treatment effect on slope runoff and sediment yield.[Method] This experiment adopts the method of artificial rainfall, Fangshan prefecture in Luliang city sand ditch station runoff plots.[Results]The results showed that the yield of farmland flow, sediment yield was associated with a significant slope, digging location, production flow was associated with a significant digging depth and sediment yield relationship with digging depth is not obvious. On the slope, production flow increases with the increase of the slope, Production flow and the relationship between the digging position for cultivating middle

Slope, Digging position, Digging depth, Runoff, Sediment yield

2016-10-19

2016-12-12

蘭本(1990-)，男(漢)，山西朔州人，碩士，研究方向：水土資源高效利用

*通信作者：段喜明，教授，碩士生導師，Tel:13935452320;E-mail:duanximing0208@sina.com

國家自然基金(31500523)

S157

A

1671-8151(2017)04-0282-05