秸稈覆蓋和有機(jī)質(zhì)輸入對(duì)紫色土土壤可蝕性的影響*

黃新君，陳尚洪,，劉定輝，張晴雯**

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所農(nóng)業(yè)清潔流域團(tuán)隊(duì)/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081；2. 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，成都 610066）

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秸稈覆蓋和有機(jī)質(zhì)輸入對(duì)紫色土土壤可蝕性的影響*

黃新君1，陳尚洪1,2，劉定輝2，張晴雯1**

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所農(nóng)業(yè)清潔流域團(tuán)隊(duì)/農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081；2. 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，成都 610066）

摘要：以紫色土坡耕地為研究對(duì)象開(kāi)展野外徑流小區(qū)定位監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，設(shè)置有機(jī)質(zhì)（OM）、秸稈覆蓋（SW）、有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋（OM+SW）和對(duì)照（無(wú)秸稈覆蓋，不增施有機(jī)質(zhì)，CK）4個(gè)處理，對(duì)2014年侵蝕性降雨條件下不同處理小區(qū)徑流及產(chǎn)沙特征進(jìn)行分析，以單位徑流沖刷侵蝕量(Kw)作為土壤可蝕性指標(biāo)，研究四川省中江縣紫色土區(qū)秸稈覆蓋和有機(jī)質(zhì)輸入對(duì)坡耕地土壤可蝕性的影響。結(jié)果表明：秸稈和有機(jī)質(zhì)輸入能顯著降低紫色土區(qū)坡耕地產(chǎn)流量，4個(gè)處理減小徑流的效果表現(xiàn)為OM+SW＞SW＞OM＞CK；有機(jī)質(zhì)、秸稈覆蓋均顯著降低單位徑流侵蝕量，從而減小土壤可蝕性，OM、SW、OM+SW處理對(duì)土壤可蝕性的平均消減率分別為22.30%、29.76%、35.04%，秸稈覆蓋處理（SW）對(duì)土壤可蝕性的減小效應(yīng)略高于有機(jī)質(zhì)處理（OM），但二者差異不顯著。綜合分析得出，增施有機(jī)質(zhì)的同時(shí)進(jìn)行秸稈覆蓋可作為紫色土區(qū)坡耕地減小土壤可蝕性的有效措施。

關(guān)鍵詞：可蝕性；紫色土；有機(jī)質(zhì)；秸稈；單位徑流沖刷侵蝕量

黃新君,陳尚洪,劉定輝,等.秸稈覆蓋和有機(jī)質(zhì)輸入對(duì)紫色土土壤可蝕性的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象,2016,37(3):289-296

土壤可蝕性作為土壤的內(nèi)在屬性，指土壤是否易受侵蝕破壞的性能，是土壤對(duì)侵蝕介質(zhì)剝蝕和搬運(yùn)敏感程度的集中體現(xiàn)[1]，已被國(guó)內(nèi)外學(xué)者公認(rèn)為土壤侵蝕預(yù)報(bào)模型和環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)模型的重要土壤參數(shù)之一[2]。四川盆地紫色土是一種重要的農(nóng)業(yè)土壤資源，由于其成土母質(zhì)結(jié)構(gòu)多為疏松多孔的紫色砂頁(yè)巖，物理風(fēng)化迅速、土層淺薄，加上多年來(lái)高墾殖、高復(fù)種利用，致使土壤侵蝕極其強(qiáng)烈，已成為中國(guó)繼黃土高原地區(qū)后的第二大水力侵蝕區(qū)。土壤抗侵蝕能力弱是導(dǎo)致紫色土坡耕地土壤侵蝕強(qiáng)烈發(fā)生的主要原因[3]，因此，系統(tǒng)研究坡耕地土壤抗蝕性及其削減途徑，對(duì)紫色土坡耕地侵蝕防治及環(huán)境保護(hù)具有重要意義。目前，有關(guān)土壤可蝕性研究主要集中在可蝕性參數(shù)量化方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)以及與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系等方面[4]。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為對(duì)特定的土壤而言，土壤可蝕性應(yīng)該是定值[5]，但近年相關(guān)研究表明，由于影響土壤可蝕性的土壤屬性存在動(dòng)態(tài)變化，從而導(dǎo)致土壤可蝕性產(chǎn)生動(dòng)態(tài)變化[6]，增加地表覆蓋和增施有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤可蝕性有顯著影響。耕作能夠增加土壤可蝕性[7]，頻繁的耕作以及缺少適宜的管理措施不僅導(dǎo)致土壤團(tuán)聚體的破壞，而且還加速耕地的土壤侵蝕和退化[8]。King等[9]發(fā)現(xiàn)地表覆蓋可以影響土壤可蝕性，秸稈和有機(jī)質(zhì)能夠提高土壤抗蝕性[10-14]。秸稈覆蓋一方面能夠避免雨滴直接擊打土壤表面，減少雨滴引起的濺蝕效應(yīng)；另一方面能夠增加農(nóng)田表面粗糙度，提高土壤入滲能力[15-16]，減少?gòu)搅骱湍嗌砙17]。王安等[18]研究了秸稈覆蓋和留茬在玉米生育期的水土保持效應(yīng)，結(jié)果表明，秸稈覆蓋在玉米的不同生育期均可有效減少土壤侵蝕，其產(chǎn)沙量最多可減少75%。van Liew等[19]研究表明，秸稈覆蓋處理會(huì)使土壤剝蝕能力減小60%～85%。此外，有研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)通過(guò)提高團(tuán)聚體穩(wěn)定性，改善土壤結(jié)構(gòu)，從而增加土壤的抗蝕性[20]。張孝存等[21]通過(guò)研究黑土地區(qū)坡耕地有機(jī)質(zhì)與土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，消散作用下的土壤團(tuán)聚體平均重量直徑（MWDsw）、＞0.2mm水穩(wěn)定性土壤團(tuán)聚體含量均與有機(jī)質(zhì)含量存在顯著的正相關(guān)關(guān)系。Jankauskas等[22]認(rèn)為土壤可蝕程度與土壤有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

目前有關(guān)秸稈和有機(jī)質(zhì)對(duì)坡耕地土壤可蝕性的研究，大部分集中在黃土高原以及東北黑土區(qū)，缺乏對(duì)紫色土區(qū)的研究，且對(duì)秸稈與有機(jī)質(zhì)耦合效應(yīng)在減少土壤可蝕性方面的報(bào)道較少。由于紫色土與西北黃土和東北黑土在土壤結(jié)構(gòu)、風(fēng)化類(lèi)型、理化性質(zhì)等方面存在明顯的差異，且紫色土區(qū)大強(qiáng)度的降雨分布較集中，這使其區(qū)別于其它的侵蝕類(lèi)型區(qū)。目前尚難以從理論上對(duì)土壤可蝕性作出定量描述或估算，只能以間接指標(biāo)和試驗(yàn)手段對(duì)土壤可蝕性參數(shù)進(jìn)行研究。因此，在紫色土區(qū)坡耕地開(kāi)展秸稈覆蓋與有機(jī)質(zhì)耦合效應(yīng)研究，對(duì)區(qū)域生態(tài)安全和維持糧食安全有著重要意義。本研究基于2014年6、7、8、9、10月降雨和田間徑流小區(qū)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以單位徑流沖刷侵蝕量作為土壤可蝕性指標(biāo)[23-24]，研究秸稈覆蓋及有機(jī)質(zhì)輸入不同處理下坡耕地土壤產(chǎn)流產(chǎn)沙特性，分析秸稈和有機(jī)質(zhì)在降低土壤可蝕性方面的效應(yīng)，以期為坡耕地土壤流失調(diào)控與治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于四川省中江縣，田間試驗(yàn)布設(shè)于四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院中江倉(cāng)山試驗(yàn)示范基地野外徑流監(jiān)測(cè)場(chǎng)（30°05′27″N，104°34′16″E）。平均海拔560m，亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫16.7 ℃，年平均日照1317h，無(wú)霜期287d，年平均降水量882mm，侵蝕性降雨多分布在5、6、7、8和9月，其中5-9月降水量占全年總降水量的80%以上。旱坡地主要種植作物為小麥、玉米、大豆或甘薯。試驗(yàn)地土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量分別為12.00、0.98、0.75和20.44g·kg-1；土壤顆粒較粗，黏粒含量約占10%，質(zhì)地砂壤，抗侵蝕能力弱。

1.2 試驗(yàn)處理

試驗(yàn)從2014年4月開(kāi)始，共設(shè)置4組處理，即對(duì)照組（CK），有機(jī)質(zhì)處理（OM），秸稈覆蓋處理（SW）和有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋處理（OM+SW）。其中CK處理不進(jìn)行秸稈覆蓋和施入有機(jī)質(zhì)；OM處理施用有機(jī)肥3000kg·hm-2（有機(jī)碳35.30%，全氮2.88%，全磷5.49%，全鉀2.17%）；SW處理秸稈進(jìn)行全量還田，上一季小麥?zhǔn)斋@后秸稈覆蓋于玉米種植帶，玉米收獲后，其秸稈覆蓋行間；OM+SW處理施入有機(jī)肥后進(jìn)行秸稈覆蓋。每個(gè)處理重復(fù)3次，將試驗(yàn)區(qū)共分成12個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積20m×3m，坡度為10°。4月初直播玉米，每2m廂面中央種植2行玉米，行距40cm，株距20cm。按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥量（N150 kg·hm-2，p2O560kg·hm-2，K2O 90kg·hm-2）施肥。磷、鉀肥作基肥一次性施入，氮肥分別于播種期、六葉展和十葉展時(shí)期按照總施肥量2:3:5施用，其它管理措施與大田高產(chǎn)栽培一致。在玉米全生育期內(nèi)（4-10月），記錄每次引起試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)生徑流的侵蝕性降雨數(shù)據(jù)和小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙情況。

1.3 觀(guān)測(cè)項(xiàng)目和方法

采用簡(jiǎn)易量筒測(cè)量各徑流小區(qū)降雨量，使用徑流池測(cè)量每次降雨后的徑流量。徑流深度為各小區(qū)徑流量與小區(qū)面積之比，徑流系數(shù)為每次降雨徑流深與該次降雨量之比，即

式中，H為單次降雨徑流深度（mm）；Q為各小區(qū)徑流量（m3）；A為徑流小區(qū)面積（m2）；Rc為徑流系數(shù)；R為降雨量（mm）。

泥沙含量采用烘干法測(cè)定。各小區(qū)產(chǎn)沙量即單次降雨沖刷量計(jì)算式為

式中，W為單次降雨沖刷量（kg）；S為泥沙濃度（kg·m-3）；Q為各小區(qū)徑流量（m3）。

以單位面積單位徑流沖刷動(dòng)力即單位徑流深沖刷侵蝕量Kw(kg·m-2·mm-1)作為土壤可蝕性指標(biāo)，既反映了徑流沖刷動(dòng)力因子的作用，也可揭示土壤本身抵抗徑流沖刷的能力[23-24]。Kw計(jì)算式為

式中，W為單次降雨沖刷量（kg）；A為徑流小區(qū)面積（m2）；H為單次降雨徑流深（mm）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2010和SAS進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和方差分析。使用LSD法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈覆蓋和有機(jī)質(zhì)輸入對(duì)紫色土區(qū)坡耕地產(chǎn)流特性的影響

由表1可見(jiàn)，研究區(qū)6月10日-10月29日共發(fā)生10次引起產(chǎn)流的侵蝕性降雨，單次降雨量在25.50～101.90mm，40mm以上的降雨出現(xiàn)的頻數(shù)最多，占總降雨次數(shù)的70%，9月11-12日降雨量最大，達(dá)101.90mm。各處理徑流深度隨著降雨變化出現(xiàn)明顯的波動(dòng)，降雨量越高，徑流深度越大。在所記錄的10次降雨中，各處理次降雨產(chǎn)生的徑流深度最小為3mm，最大為30mm，集中分布在5～25mm，其中5～10mm出現(xiàn)的次數(shù)最多，占總次數(shù)的40%；徑流系數(shù)最小值為0.10，最大值為0.48，極差為0.38。徑流深度和徑流系數(shù)不僅與各處理表面的產(chǎn)流特性有關(guān)，也與降雨量大小關(guān)系密切。

為了剔除降雨量的影響，進(jìn)一步分析比較同次降雨后不同處理的徑流深和徑流系數(shù)可知，10次降雨后（不論雨量大?。?duì)照組（CK）的徑流深和徑流系數(shù)均最大，其徑流深在7.08～29.87mm，徑流系數(shù)在0.15～0.48，平均分別為16.91mm、0.32；其次為有機(jī)質(zhì)處理（OM），其徑流深在 5.42～27.04mm，徑流系數(shù)在0.14～0.45，平均分別為13.75mm、0.26，分別比CK降低18.68%和19.66%，且差異顯著（P ＜0.05）。秸稈覆蓋處理（SW）產(chǎn)流情況排第三，10次降雨后徑流深在4.41～20.23mm，徑流系數(shù)在0.17～0.34，平均分別為11.14mm、0.21，分別比CK降低34.11%和35.05%，差異顯著（P＜0.05）。產(chǎn)流最少的為有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋處理（OM+SW），10次降雨后徑流深在3.33～19.11mm，徑流系數(shù)在0.10～0.33，平均分別為8.77mm、0.17，分別比CK降低48.18%和49.14%，且差異也達(dá)顯著水平（P＜0.05）。可見(jiàn)，秸稈覆蓋或有機(jī)質(zhì)輸入均能有效減少坡耕地表面的產(chǎn)流量和徑流系數(shù)，兩者結(jié)合后減流效果更佳。此外，對(duì) OM、SW、OM+SW 3個(gè)處理間徑流深度差異的分析表明，除10月29日徑流深度差異達(dá)到顯著水平外（P＜0.05），其它處理間差異均不顯著。這可能是有機(jī)質(zhì)輸入時(shí)間較短，未能完全分解，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)影響較小的緣故。

表1 2014年試驗(yàn)區(qū)降雨量和各處理徑流特性Table 1 Rainfall and runoff of different treatments in 2014

2.2 秸稈覆蓋和有機(jī)質(zhì)輸入對(duì)紫色土區(qū)坡耕地產(chǎn)沙量的影響

由圖1可見(jiàn)，各處理產(chǎn)沙量均呈先增加后減小的趨勢(shì)。7月20日、7月24日、8月10日、8月27日4次降雨后，各處理產(chǎn)生泥沙量均顯著高于其它次降雨，產(chǎn)沙量均在1000kg·hm-2以上。產(chǎn)沙量在500kg·hm-2以下的降雨共出現(xiàn)6次，占總產(chǎn)沙次數(shù)的60%。對(duì)比10次降雨后各處理的產(chǎn)沙情況可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)照處理（CK）產(chǎn)沙量在47.63～4249.86kg·hm-2，平均1210.67kg·hm-2；其次為有機(jī)質(zhì)處理（OM），產(chǎn)沙量在22.00～2737.30kg·hm-2，平均787.74 kg·hm-2，比CK降低34.93%；秸稈覆蓋處理（SW）產(chǎn)沙情況排第三，產(chǎn)沙量在11.91～2103.4kg·hm-2，平均620.09kg·hm-2，比CK降低48.78%；產(chǎn)沙量最小的是有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋處理（OM+SW），產(chǎn)沙量在12.04～1828kg·hm-2，平均517.29kg·hm-2，比CK降低57.27%。可見(jiàn)，與CK相比，各處理均能有效減小試驗(yàn)區(qū)坡耕地產(chǎn)沙量，除第一次降雨外（6月10-17日），差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。

對(duì)比各處理間產(chǎn)沙情況可見(jiàn)，在第5次（8月27日）和第10次（10月29日）降雨后4種處理間產(chǎn)沙量差異均達(dá)顯著水平（P＜0.05）。此外，有機(jī)質(zhì)與秸稈同時(shí)施入在減小產(chǎn)沙方面的貢獻(xiàn)率分別比單施入有機(jī)質(zhì)或秸稈高28.1%和12.0%。表明秸稈和有機(jī)質(zhì)同時(shí)施入能夠明顯降低泥沙產(chǎn)量，其效果比單施入有機(jī)質(zhì)或秸稈更好。

圖1 2014年試驗(yàn)區(qū)降雨后不同處理產(chǎn)沙量對(duì)比Fig. 1 Comparison of sediment yield between different treatments

2.3 秸稈覆蓋和有機(jī)質(zhì)輸入對(duì)紫色土區(qū)坡耕地地表徑流抗蝕性的影響

由圖2可見(jiàn)，單位徑流沖刷侵蝕量隨降雨次數(shù)呈先增加后減小的趨勢(shì)。侵蝕量大的月份分布在7月和8月，土壤可蝕性指標(biāo)Kw值分布在0.24～31.29g·m-2·mm-1區(qū)間，期間可蝕性指標(biāo)Kw小于10g·m-2·mm-1的頻數(shù)最多，占總次數(shù)的70%。對(duì)比不同處理間侵蝕量差異可知，有機(jī)質(zhì)處理（OM）、秸稈覆蓋處理（SW）、有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋處理（OM+SW）的單位徑流沖刷侵蝕量（Kw）均明顯低于對(duì)照CK（P＜0.05）。CK的單位徑流沖刷侵蝕量最高，其Kw值在0.41～31.29g·m-2·mm-1，平均9.54g·m-2·mm-1；其次為OM處理，其Kw值為0.35～22.74g·m-2·mm-1，平均7.07g·m-2·mm-1；SW處理的單位徑流沖刷侵蝕量排第三，其Kw值為0.27～23.01g·m-2·mm-1，平均6.64g·m-2·mm-1；OM+SW處理最低，其Kw值為0.25～21.57g·m-2·mm-1，平均6.40g·m-2·mm-1。

與CK相比，有機(jī)質(zhì)和秸稈覆蓋均能降低試驗(yàn)區(qū)坡耕地土壤可蝕性，有機(jī)質(zhì)處理（OM）、秸稈覆蓋處理（SW）、有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋處理（OM+SW）對(duì)土壤可蝕性的平均消減率分別為22.30%、29.76%和35.04%，除第8次降雨（9月21日）外，差異均達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。

圖2 不同處理下土壤的單位徑流沖刷侵蝕量(Kw)Fig. 2 Sediment yield in unit area runoff (Kw) under different treatments

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

紫色土區(qū)降雨量出現(xiàn)明顯的季節(jié)性分布，集中分布在6-9月，且該時(shí)間段內(nèi)暴雨頻發(fā)。因此，在紫色土區(qū)坡耕地開(kāi)展水土保持工作時(shí)，應(yīng)該結(jié)合降雨分布作出合理規(guī)劃和調(diào)整。在降雨發(fā)生時(shí)，對(duì)照組（CK）、有機(jī)質(zhì)（OM）、秸稈覆蓋（SW）、有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋（OM+SW）4種處理的徑流系數(shù)依次降低，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)和秸稈施入田間后對(duì)徑流系數(shù)有一定的減小作用。

其次，降雨量與徑流深度有一定的相關(guān)性，降雨量大時(shí)，各處理的徑流深度也高。分析同一時(shí)期不同處理間徑流量差異可知，有機(jī)質(zhì)和秸稈覆蓋均能減小徑流量，并且在強(qiáng)降雨發(fā)生時(shí)，這種消減效應(yīng)更明顯，該結(jié)論驗(yàn)證了趙君范等[17，25]的研究。有研究表明，土壤表面覆蓋秸稈后，避免了降雨對(duì)地表的直接沖擊和暴曬，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，土壤疏松多孔，因而土壤的導(dǎo)水性強(qiáng)，降雨就地入滲快，地表徑流小[26]。然而，本試驗(yàn)秸稈對(duì)徑流的消減效應(yīng)低于Won等[27]的結(jié)論，這可能是因?yàn)楸驹囼?yàn)中的降雨類(lèi)型、土壤類(lèi)型等因素與之不同，此外，本試驗(yàn)中小麥的秸稈還田量為4500kg·hm-2，遠(yuǎn)低于Won等試驗(yàn)中所投入9000kg·hm-2的秸稈量。而王兆偉等[28]對(duì)山西壽陽(yáng)褐土進(jìn)行4種不同秸稈覆蓋量（1500、3000、4500、6000kg·hm-2）的研究表明，試驗(yàn)區(qū)最佳秸稈覆蓋量為4500kg·hm-2，秸稈覆蓋量過(guò)高不利于降雨入滲，過(guò)低則不利于土壤水分調(diào)控。

產(chǎn)沙量在10次降雨中的分布較集中，500kg·hm-2水平以上產(chǎn)沙量多分布在前6次降雨后。在6月10-17日發(fā)生大強(qiáng)度的降雨但產(chǎn)沙量卻未增加，這可能是降雨在該段時(shí)間內(nèi)分布不集中，加之此時(shí)玉米處于小喇叭口期，發(fā)達(dá)的冠層能夠攔截雨滴對(duì)土壤的直接擊打并且根系能夠起到固定土壤的作用，使徑流含沙量遠(yuǎn)低于其它強(qiáng)降雨發(fā)生時(shí)的泥沙含量。第二次降雨（7 月20日）雖然強(qiáng)度小，但各小區(qū)產(chǎn)沙量較高。這可能是在7月20日之前，試驗(yàn)區(qū)發(fā)生較小強(qiáng)度的降雨，小區(qū)雖未產(chǎn)流但土壤水分含量逐漸增加，使土壤更容易被徑流分散而造成土壤侵蝕[3]，造成前期各處理出現(xiàn)很高的產(chǎn)沙量。在8月27日雖然出現(xiàn)一次強(qiáng)降雨，但其后產(chǎn)沙量并未出現(xiàn)陡增，這可能是因?yàn)樵?月11-12日徑流小區(qū)的玉米秸稈已經(jīng)全量還田，剛收割的玉米秸稈覆蓋于農(nóng)田表面，能夠阻擋大部分雨滴對(duì)土壤直接擊打造成的濺蝕，減小了徑流中的泥沙含量。對(duì)比同一時(shí)期不同處理間的產(chǎn)沙情況發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋處理（SW）比有機(jī)質(zhì)處理（OM）的產(chǎn)沙量平均低16.2%，說(shuō)明秸稈還田能夠減少產(chǎn)沙量，且效果比單施入有機(jī)質(zhì)更明顯，這一結(jié)果與徐泰平等[29]的結(jié)論一致。而在Won等[27]的研究中，這種減小效應(yīng)更為明顯，并且當(dāng)秸稈覆蓋量為9000kg·hm-2時(shí)，徑流小區(qū)無(wú)泥沙產(chǎn)生。4種處理下的徑流量與產(chǎn)沙量表現(xiàn)為對(duì)照組（CK）＞有機(jī)質(zhì)處理（OM）＞秸稈覆蓋處理（SW）＞有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋處理（OM+SW）。

本研究所得的可蝕性指標(biāo)（Kw）值多分布在10g·m-2·mm-1左右，最大值為31.29g·m-2·mm-1。然而在Prats等[25]的研究中，對(duì)照組和試驗(yàn)組土壤可蝕性指標(biāo)分別為1.05和0.17g·m-2·mm-1，本試驗(yàn)的土壤可蝕性值普遍高于該研究，這可能是因?yàn)镾ergio使用了林地作為研究對(duì)象，而農(nóng)田經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的耕作，土壤擾動(dòng)程度更大，因此，比林地土壤擁有更高的可蝕性。就秸稈覆蓋和有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤可蝕性的消減效應(yīng)而言，本試驗(yàn)中秸稈覆蓋處理（SW）對(duì)可蝕性的消減效應(yīng)高于有機(jī)質(zhì)處理（OM），這可能是因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)施入田間的時(shí)間較短，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響較?。欢斩拰?duì)水分有很強(qiáng)的吸收能力，秸稈覆蓋不僅增加了地表的粗糙率而且還能有效防止雨滴擊濺，阻延流速，降低了水流能量，減少了徑流沖刷[30]。因此，本研究中，秸稈主要是通過(guò)物理方面的效應(yīng)來(lái)減小土壤可蝕性。另外，有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋處理（OM+SW）3種對(duì)可蝕性的消減效應(yīng)均高于單施有機(jī)質(zhì)和秸稈覆蓋處理，且差異達(dá)到顯著水平，故有機(jī)質(zhì)和秸稈?cǎi)詈闲?yīng)能更有效地降低土壤可蝕性。秸稈和有機(jī)質(zhì)對(duì)降低土壤可蝕性的作用不僅受施用量的影響，也與施用方式及施用時(shí)間等因素密切相關(guān)。但本研究結(jié)果僅基于1a降雨侵蝕試驗(yàn)所得，為了進(jìn)一步揭示有機(jī)質(zhì)和秸稈在減小土壤可蝕性方面的效應(yīng)和作用機(jī)制，仍需進(jìn)行多年長(zhǎng)期定位試驗(yàn)。

3.2 結(jié)論

（1）秸稈和有機(jī)質(zhì)輸入能顯著降低紫色土區(qū)坡耕地產(chǎn)流量和徑流系數(shù)。與對(duì)照（CK）相比，在田間進(jìn)行有機(jī)質(zhì)（OM）、秸稈覆蓋（SW）、有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋（OM+SW）3種處理，對(duì)徑流的減小效應(yīng)分別為18.68%、34.11%、48.18%，且差異顯著。4種處理減小徑流效果表現(xiàn)為有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋處理（OM+SW）＞秸稈覆蓋處理（SW）＞有機(jī)質(zhì)處理（OM）＞對(duì)照組（CK）。秸稈和有機(jī)質(zhì)能顯著降低泥沙產(chǎn)量，其效果比單施入有機(jī)質(zhì)或秸稈更好。有機(jī)質(zhì)和秸稈?cǎi)詈夏Ｊ皆跍p小產(chǎn)沙方面的貢獻(xiàn)分別比單施入有機(jī)質(zhì)或秸稈高28.1%和12.0%。

（2）有機(jī)質(zhì)和秸稈覆蓋均能顯著降低單位徑流侵蝕量，并減小紫色土區(qū)坡耕地土壤可蝕性，且效果顯著。有機(jī)質(zhì)處理（OM）、秸稈覆蓋處理（SW）、有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋處理（OM+SW）對(duì)土壤可蝕性的平均消減率分別為22.30%、29.76%、35.04%。秸稈覆蓋處理（SW）的平均可蝕性消減率略低于有機(jī)質(zhì)處理（OM），但二者差異不顯著。有機(jī)質(zhì)+秸稈覆蓋處理（OM+SW）對(duì)土壤可蝕性的消減效應(yīng)均高于有機(jī)質(zhì)處理（OM）和秸稈覆蓋處理（SW），且差異顯著。因此，增施有機(jī)質(zhì)和秸稈覆蓋相結(jié)合可作為該地區(qū)坡耕地一種水土保持農(nóng)藝措施而推廣。

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Combined Effects of Straw Mulch Cover & Organic Matter Input on the Erodibility of Purple Soil in Sloping Farmland

HUANG Xin-jun1, CHEN Shang-hong1,2, LIU Ding-hui2, ZHANG Qing-wen1
(1. Agricultural Clean Watershed Research Group, Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Agro-Environment, Ministry of Agriculture, Beijing 100081,China; 2. Soil and Fertilizer Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Chengdu 610066)

Abstract:Based on the data from rainfall and field runoff plots in 2014, a field experiment was conducted in Sichuan to evaluate the runoff, sediment characteristics and soil erodibility of purple soil on the sloping farmland soil as affected by the straw mulch cover and organic matter input. There were four treatments as organic matter input (OM), straw mulch (SW), combined treatment of organic matter input with straw mulch treatment (OM+SW), and control group(CK). The sediment yield in unit area runoff plots by unit individual runoff depth (Kw) was used to describe the soil erodibility. The results showed that there was a positive linear correlation between runoff depth and sediment yield. More importantly, straw mulch and organic matter input can significantly reduce surface runoff in sloping farmland. Besides, the effects of four treatments in reducing surface runoff was ranked as: OM+SW＞SW＞OM＞CK. Straw mulch and organic matter input can notably decrease unit sediment yields caused by runoff and thus reduce soil erodibility. The contribution of organic matter treatment (OM), straw mulch treatment(SW) and organic matter+straw mulch(OM+SW) treatment on the reduction to soil erodibility were on average 22.30%, 29.76% and 35.04%, separately. Additionally, the subtractive effects of straw mulch treatment (SW) on soil erodibility were more obvious than organic inputtreatment (OM), but the differences were not significant. Therefore, it is suggested to use organic matter input together with straw mulch as a practical tillage way to eliminate soil erodibility for this region.

Key words:Soil erodibility; Purple soil; Organic matter; Straw mulch; Unit individual runoff depth

doi:10.3969/j.issn.1000-6362.2016.03.004

* 收稿日期：2015-09-07**通訊作者。E-mail：ellenzhqw@163.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2012ZX07104-003)；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專(zhuān)項(xiàng)(201503119)

作者簡(jiǎn)介：黃新君（1992-），碩士生，主要從事土壤資源管理研究。E-mail：xinjun1323@sina.com