不同農(nóng)作處理對西南土石山區(qū)坡耕地水土流失特征的影響

孫艷　李四高　張楠 覃欣雅

摘要研究西南土石山區(qū)3種坡度、3種耕作措施下坡耕地的土壤孔隙度、土壤含水量和水土流失特征。結(jié)果表明：隨著土層深度的增加，橫坡壟作、梯田提高土壤總孔隙度和土壤毛管孔隙度的作用越來越不明顯；耕作措施對土壤的非毛管孔隙度無明顯影響；橫坡壟作小區(qū)土壤含水量平均增加13.59%，梯田小區(qū)土壤含水量平均增加18.52%，橫坡壟作和梯田對坡耕地的土壤含水量均有促進(jìn)作用，其中梯田的作用更加明顯；在研究坡度（4.5°～14.4°）范圍內(nèi)，隨著坡度的增加，橫坡壟作的水土保持效益先增大后減小，梯田的水土保持效益則越來越高。

關(guān)鍵詞坡耕地；農(nóng)作處理；水土流失

中圖分類號S157.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2017）33-0118-03

Effect of Different Tillage Measures on Soil and Water Loss Characteristics of Sloping Cropland in Rocky Mountain Area of Southwest China

SUN Yan，LI Sigao，ZHANG Nan et al

（Guangxi Hydraulic Research Institute，Nanning，Guangxi 530023）

AbstractThe soil porosity，soil water content and soil and water loss characteristics of sloping cropland under three kinds of slopes and three kinds of tillage measures were studied in rocky mountain area of southwest China.The results showed that with the increase of soil depth，the effect of contour tillage and terraced field on soil total porosity and soil capillary porosity was becoming less and less obvious.The tillage measures had no significant effect on soil noncapillary porosity.The soil water content in the contour tillage plot average increased by 13.59%，and the soil water content in the terrace field increased by 18.52% on average.The contour tillage and terrace field had a positive effect on the soil water content of the sloping land，and the effect of terrace field was more obvious.With the increase of slope，the soil and water conservation benefits of contour tillage increased first and then decreased among the range of 4.5°～14.4°，and the soil and water conservation benefits of terraced field was higher and higher.

Key wordsSloping cropland；Farming measures；Soil and water loss

廣西現(xiàn)有耕地面積為443.1萬hm2，其中30%以上的耕地為大于6°的坡耕地。坡耕地是水土流失的重要策源地，在暴雨徑流的作用下，坡耕地土壤被分散、剝離、搬運、沉積，造成大量的水土流失，使耕地土層變薄、土壤養(yǎng)分流失、保水能力變差，土壤生產(chǎn)力下降，阻礙當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[1]。

近年來，國內(nèi)諸多學(xué)者相繼在南方紅壤區(qū)、北方土石山區(qū)、東北黑土區(qū)等不同的土壤侵蝕類型區(qū)，分別觀測了化學(xué)措施（表施聚合物）、生物措施（植物籬）、農(nóng)業(yè)耕作措施（橫坡農(nóng)作、順坡壟作、梯田）等不同措施下坡耕地土壤物理性質(zhì)以及水土流失特征，研究了不同措施對土壤物理性質(zhì)的影響以及其水土保持效應(yīng)[2-9]。但是，針對西南土石山區(qū)坡耕地水土保持措施效應(yīng)的研究相對較少，因此，通過對西南土石山區(qū)不同坡度、不同耕作措施的坡耕地土壤物理性質(zhì)進(jìn)行測定，并觀測其水土流失的變化特征，研究不同水土保持措施對當(dāng)?shù)仄赂匚锢硇再|(zhì)、水土流失特征的影響，以期為我國西南土石山區(qū)坡耕地水土保持工作提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗地位于廣西河池市大化縣江南鄉(xiāng)帶林村（107°34′E，23°56′N），海拔約430 m，該區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，日照充足，熱量豐富，雨量充沛，干濕季節(jié)明顯，年均日照時數(shù)1 395 h，年均氣溫21.7 ℃，全年無霜期在360 d以上，雨量較充沛，年均降水量1 170 mm，多集中在5—9月。

試驗地內(nèi)種植作物為玉米，一年種植2季。2014年，試驗地春季玉米在2月18日播種，6月25日采收；秋季玉米在7月5日播種，10月20日采收。2015年，試驗地春季玉米在2月26日播種，7月8日采收；秋季玉米在7月17日播種，10月24日采收。玉米種植株行距為0.5 m×0.6 m，在玉米生長期內(nèi)對土壤及玉米的管理均不采用大型機械，操作工具主要為鋤頭、鐵鍬、鎬頭等小型農(nóng)具，小區(qū)的作物管理保持一致，施肥種類、時間及施肥量也均完全相同。

1.2徑流小區(qū)布設(shè)

徑流小區(qū)選取時做到避免跨越河流、道路、山脊，也不應(yīng)靠近林緣，且應(yīng)布設(shè)在具有類似的地形地貌、坡向一致的區(qū)域，當(dāng)?shù)仄赂仄露仍?.0°～15.0°，因此試驗在4.5°、9.0°、14.4° 3種有代表性的坡度的坡耕地上共設(shè)9個徑流小區(qū)，每個坡度坡耕地上布置3個小區(qū)，同一坡度的3個徑流小區(qū)分別采取傳統(tǒng)耕作、橫坡壟作、梯田3種不同的耕作措施。徑流小區(qū)采用寬5 m、長20 m的矩形標(biāo)準(zhǔn)徑流場，小區(qū)間用漿砌水泥磚砌筑30 cm高的隔墻，徑流小區(qū)下方設(shè)有徑流桶，采用分水設(shè)備將試驗區(qū)內(nèi)全部徑流加以分割，只取其中小部分通過量水設(shè)備，最后按分水比例還原計算總徑流量，徑流桶直徑1.0 m、高1.2 m。

1.3取樣與測定方法

土壤孔隙度按照0～10、10～20、20～30 cm 3個土層深度分別進(jìn)行取樣，每個土層取3個重復(fù)樣，采用環(huán)刀法進(jìn)行測定。

土壤含水量按照0～20、 20～40 cm 2個土層深度分別取樣，每個土層取3個重復(fù)樣，采用烘箱法進(jìn)行測定。

徑流泥沙觀測在每次產(chǎn)流的降雨之后進(jìn)行，觀測內(nèi)容主要為產(chǎn)流量和產(chǎn)沙量。產(chǎn)流量測定時，用鋼尺在桶內(nèi)不同的3點測定水位深度，取平均值作為徑流桶水位數(shù)，根據(jù)徑流桶水位數(shù)采用體積法計算產(chǎn)流量；產(chǎn)沙量測定時，把徑流桶內(nèi)的水?dāng)噭蛉∧嗌碀舛葮?，并在室?nèi)把泥沙濃度樣放入105 ℃烘箱烘烤至恒重，測定徑流泥沙濃度，根據(jù)泥沙濃度和產(chǎn)流量計算產(chǎn)沙量。

2結(jié)果與分析

2.1耕作措施對土壤孔隙度的影響

不同土層深度不同耕作措施土壤孔隙度情況見表1。從表1可以看出，耕作措施對土壤總孔隙度與毛管孔隙度影響基本一致，平均總孔隙度、毛管孔隙度由大到小依次為梯田、橫坡壟作、傳統(tǒng)耕作，橫坡壟作和梯田都具有提高土壤總孔隙度和土壤毛管孔隙度的作用。耕作措施對不同深度土層土壤總孔隙度和毛管孔隙度的影響具有一定的差異性，隨著土層深度的增加，橫坡壟作、梯田提高土壤總孔隙度和土壤毛管孔隙度的作用越來越不明顯。其中，對于0～10、10～20 cm土層土壤來說，梯田土壤毛管孔隙度與傳統(tǒng)耕作耕地土壤毛管孔隙度相比具有顯著差異性（P<0.05），即梯田提高該土層毛管孔隙度的作用更顯著。耕作措施對各土層深度土壤的非毛管孔隙度則無明顯影響。

2.2耕作措施對土壤含水量的影響

不同徑流小區(qū)土壤含水量變化情況見表2。由表2可以看出，對于4.5°、9.0°、14.4°坡耕地來說，土壤含水量由大到小依次為梯田、橫坡壟作、傳統(tǒng)耕作。與傳統(tǒng)耕作小區(qū)相比，橫坡壟作小區(qū)土壤含水量平均增加13.59%，梯田小區(qū)土壤含水量平均增加1852%，橫坡壟作和梯田能夠增加水分入滲、減少地表水分的蒸騰作用，對坡耕地的土壤含水量均有促進(jìn)作用，其中梯田對土壤含水量的促進(jìn)作用更加明顯。

從表2可以看出，對于4.5°和9.0°的坡耕地來說，橫坡壟作和梯田的土壤含水量與傳統(tǒng)耕作土壤含水量相比均具有顯著差異性（P<0.05）；對于14.4°的坡耕地來說，橫坡壟作的土壤含水量與傳統(tǒng)耕作土壤含水量相比不具有顯著差異性（P>0.05），梯田的土壤含水量與傳統(tǒng)耕作土壤含水量相比具有顯著差異性（P<0.05）。以上結(jié)果表明，對于4.5°和9.0°的坡耕地來說，橫坡壟作和梯田均有提高坡耕地土壤含水量的作用；對于14.4°的坡耕地來說，梯田仍然具有提高坡耕地土壤含水量的作用，但橫坡壟作提高坡耕地土壤含水量的作用不明顯。

2.3不同耕作措施的水土保持效應(yīng)2014—2015年不同坡度坡耕地產(chǎn)流產(chǎn)沙情況見表3。由表3可以看出，對于4.5°～14.4°的坡耕地來說，橫坡壟作和梯田都具有較好的水土保持效應(yīng)，其中梯田的水土保持效應(yīng)更高；隨著坡度的增加，橫坡壟作的減流率和減沙率先增大后減小，說明超過一定坡度后，橫坡壟作的水土保持效益逐漸下降；隨著坡度的增加，梯田的減流率和減沙率均逐漸增加，即隨著坡度的增加在研究坡度范圍內(nèi)（4.5°～14.4°）梯田的水土保持效益越來越高。

3結(jié)論

（1）耕作措施對不同深度土層土壤總孔隙度和毛管孔隙度的影響具有一定的差異性，隨著土層深度的增加，橫坡壟作、梯田提高土壤總孔隙度和土壤毛管孔隙度的作用越來越不明顯；耕作措施對土壤的非毛管孔隙度無明顯影響。

（2）與傳統(tǒng)耕作小區(qū)比較，橫坡壟作小區(qū)土壤含水量平均增加13.59%，梯田小區(qū)土壤含水量平均增加18.52%，橫坡壟作和梯田對坡耕地的土壤含水量均有促進(jìn)作用，其中梯田的作用更加明顯；對于4.5°和9.0°的坡耕地來說，橫坡壟作和梯田措施有提高坡耕地土壤含水量的作用；對于14.4°的坡耕地來說，梯田措施具有提高坡耕地土壤含水量的作用，但橫坡壟作措施提高坡耕地土壤含水量的作用不明顯。

（3）對于4.5°～14.4°的坡耕地來說，橫坡壟作和梯田都具有較好的水土保持效應(yīng)，其中梯田的水土保持效應(yīng)更高；隨著坡度的增加，橫坡壟作的減流率和減沙率先增大后減小，說明超過一定坡度后，橫坡壟作的水土保持效益逐漸下降；隨著坡度的增加，梯田的減流率和減沙率均逐漸增加，即隨著坡度的增加在研究坡度范圍內(nèi)（4.5°～14.4°）梯田的水土保持效益越來越高。

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