不同耕作方式对缓坡耕地降雨产流、产沙的影响浅析

万忠海，麻泽龙，巨 莉

(1.四川省都江堰东风渠灌区管理处，2.四川省水利科学研究院)

不同耕作方式对缓坡耕地降雨产流、产沙的影响浅析

万忠海1，麻泽龙2，巨 莉2

(1.四川省都江堰东风渠灌区管理处，2.四川省水利科学研究院)

耕作模式影响坡耕地的降雨产流产沙量。基于径流小区观测试验，对川中丘区旱坡地3种典型耕作模式的保水保土效果进行了研究。结果表明：顺坡耕作、等高垄作、裸地等三种种植方式中，玉米等高垄作种植对于减少径流量和减少侵蚀产沙量的效果最好，对于减少耕地土壤中的N、P流失效果最好；其次是玉米顺坡种植，而裸地最差。因此，等高垄作种植方式适用于四川丘区的坡耕地农业生产过程。

耕作方式 坡耕地 降雨 产流量 产沙量

四川紫色土地区，由于生态环境脆弱，垦殖率高，坡耕地多，水土流失较严重，致使区域土地退化问题突出，而降雨及其产生的径流是造成坡面土壤侵蚀的直接动力。下垫面特征对坡耕地的降雨产流、产沙状况具有重要影响，为有效降低紫色土丘陵区坡耕地的土壤侵蚀，保护其耕地生产力，本项目针对缓坡地等高种植，开展不同耕作及地面处理方式的降雨保水保土试验研究，明确不同处理方式下坡耕地的产流、产沙特征，为制定紫色土丘陵区水土流失防治和农业可持续生产的有效措施提供理论支撑。

1 试验地点与方案

1.1 试验目的

通过观测，确定不同种植方式减少降水径流和侵蚀量，提升雨水入渗能力的效果。

1.2 试验地点

设在四川省盐亭县中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站内，地理位置为北纬31°16′31″，东经105°27′24″，嘉陵江流域，紫色土丘陵区，土壤类型主要为蓬莱镇组石灰性紫色土，为典型旱作土壤，坡度为3°～15°，平均土层厚度约60cm。多年平均降水量826mm，最大年降水量1515mm，最小年降水量494.5mm，多年平均温度17.3℃，>10℃积温6500℃，无霜期295d，平均蒸发量1120mm，平均风速1.3m/s。

1.3 试验方案

本次试验设置在标准径流场内进行定位观测，径流场规格为：20m×5m，坡度为5°，紫色土，土层厚60cm，分2010年和2011年2年进行，每年设置3个处理，每个处理设置2个重复，具体见表1、表2。

表1 径流试验小区特征

表2 径流试验小区不同处理安置表

2010年为：处理1：玉米+玉米等高垄作(垄/5m)+秸秆还田；处理2：玉米+顺坡耕作+秸秆还田；处理3：裸地+秸秆还田；

2011年为：处理1：玉米等高垄作种植(垄/5m)；处理2：玉米顺坡种植；处理3：裸地。

2010年选取7月15～16日、7月25日、8月21日三场降雨，观测各小区的降雨产流、产沙情况；2011年选取7月8日、7月19日、7月29日三场降雨，观测各小区的降雨产流、产沙情况。具体见表3。

在各试验小区每次降雨后通过径流收集池收集后采样，测定单次降雨所产生的径流量和泥沙流失量，并根据常规方法测定流失物中N、P等营养物质的含量。

表3 2010年和2011年径流试验小区

注：2010年7月15～16日的2日降雨作为一场降雨进行观测

2 结果与分析

2.1 缓坡地等高种植中不同耕作方式对降雨产流产沙的影响

在同样的降雨情况下，缓坡地等高种植中不同耕作方式对地表径流量的影响不同。根据2010年和2011年的地表产流监测结果，5°缓坡地在相同的降雨条件下，在有秸秆还田时3种处理方式下的次降雨产流量和入渗率相差不大，表明秸秆还田对于减少降雨产流量，提升降水入渗率具有较好的效果。而在无秸秆还田时，5°缓坡地的产流量却存在明显差异：地表植被覆盖为60%处理的小区产流量明显比裸地(对照)低，其中，玉米顺坡耕作径流总量仅占对照小区径流量的61%，而玉米等高垄作产生的径流总量仅占对照净流量的39%，从而表明植被覆盖对于就地拦蓄雨水，减少径流流失方面功效明显。

2010年三次降雨，在有秸秆还田时3种处理方式下，降雨产沙量的关系为：处理1<处理3<处理2，且处理3与处理2之间相差不大。即玉米+等高垄作+秸秆还田与裸地+秸秆还田的减沙效益差异不大。这与杨建霞等[1]的研究不一致。分析原因，等高垄作前期处理与降水观测之间的时间间隔较短，前期的土壤扰动对观测的结果产生影响，致使玉米等高垄作在强降雨下受冲蚀严重。

根据2011年观测数据，在无秸秆还田时，地表植被覆盖为60%处理的小区降雨产流中的含沙量明显比裸地(对照)低，其中，玉米顺坡耕作小区的径流中泥沙含量仅占对照小区径流中泥沙含量的48%，而玉米等高垄作小区的径流中泥沙含量仅占对照小区径流中泥沙含量的47%，从而表明植被覆盖对于减少降雨径流冲蚀方面具有良好的效果。

对于玉米顺坡耕作和玉米等高垄作两种种植方式，在5°缓坡标准小区内，3次降雨中径流的含沙量平均值基本相同，分别是玉米顺坡耕作6.60kg/m3和玉米等高垄作6.53kg/m3，但二者产流量不同，分别是0.6m3和0.385m3，从而径流产沙总量玉米顺坡耕是比玉米等高垄作的1.56倍，从而表明三种缓坡种植模式中，玉米等高垄作就地利用雨水、防治土壤冲蚀的效果最佳。

(a)2010年3次降雨各小区产流量

(c)2011年3次降雨各小区产流量

(b)2010年3次降雨各小区产沙量

(d)2011年3次降雨各小区产沙量

2.2 缓坡地等高种植中不同种植方式下土壤中N、P流失量分析

降雨量对缓坡地不同种植方式下土壤中N、P流失量比较见下图2。从图中可看出，三场降雨所造成的土壤中N、P元素流失，都是裸地最为严重，其次为玉米顺坡种植，玉米等高垄作种植最少。不同缓坡地种植方式下土壤N、P流失量比较情况见顺坡、等高垄作与裸地的N、P流失量比较表。综上，三种缓坡地不同种植方式比较，玉米等高垄作种植方式下土壤中N、P流失量最低，表明其保持土壤养分的效果最好。

图2 不同种植方式下降雨径流中的N、P流失量图

注：按照裸地的径流量或相应元素流失量相对值为1，顺坡和等高垄作的流失量与之相比得出。

3 结论

缓坡地几种不同种植方式下，在有秸秆还田的条件下，玉米+顺坡耕作、玉米+等高垄作(垄/5m)、裸地等三种种植方式对于增加雨水的就地入渗和减少径流量的效果基本相当，减少侵蚀产沙效果最好的是玉米+顺坡耕作；在无秸秆还田的条件下，玉米等高垄作种植对于雨水就地入渗、减少径流量和减少侵蚀产沙量的效果最好，对于减少耕地土壤中的N、P流失效果最好；其次是玉米顺坡种植，而裸地最差。因此，在后续的坡耕地农业生产过程中，需要大力推进等高垄作种植方式，同时，采用植被恢复措施，尽量减少坡地裸露。

〔1〕杨建霞，雷孝章，邱 景，陈平安.5°～25°坡耕地径流小区产流产沙规律[J].中国水土保持科学，2008(S1)：30～34.

G718.5∶G

A

2095-1809(2016)04-0116-03