南方紅壤區(qū)坡耕地不同耕作措施綜合生態(tài)效益評(píng)價(jià)

蔡旭東,周怡雯,劉窯軍,李朝霞,戴翠婷,王天巍,鄧 俊

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 水土保持研究中心,武漢 430070;2.江西省水土保持科學(xué)研究院,南昌 330029)

耕地是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。南方紅壤低山丘陵區(qū)水源充沛、物產(chǎn)豐盛、熱量豐富，區(qū)位條件優(yōu)越，是我國熱帶亞熱帶糧食、經(jīng)濟(jì)作物及經(jīng)濟(jì)林果生產(chǎn)最重要的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)之一[1]。一方面由于水熱條件優(yōu)越與生物生產(chǎn)量潛力大，使得土壤圈層及其所處環(huán)境在物質(zhì)交換和能量流動(dòng)上較為強(qiáng)烈，遭破壞后快速退化[1-2]。另一方面，隨著人為活動(dòng)尤其是耕作不當(dāng)?shù)挠绊?，造成南方紅壤肥力退化、水土流失、土壤污染等生態(tài)環(huán)境惡化問題[2-3]。

農(nóng)業(yè)面源污染大多數(shù)與水土流失過程密切相關(guān)，改善耕作方式，主要是通過改變微地形來控制徑流泥沙量，從而控制污染程度，提高土壤肥力[4]。地表覆蓋物具有減小雨滴擊濺動(dòng)能[5]，延長(zhǎng)匯流時(shí)間和阻緩地表徑流的產(chǎn)生等作用，能夠增強(qiáng)土壤持水能力和抗蝕性[6]。戴金梅等[7]研究結(jié)果表明，地面覆蓋物可有效地減少地表徑流量，當(dāng)植被覆蓋度達(dá)75%時(shí)，徑流量處于較低的穩(wěn)定值，明顯低于裸露措施。徐暢等[8]研究闡明了水土保持耕作方式能有效減少徑流及泥沙中各形態(tài)氮磷的流失;水建國等[9]研究表明改順坡耕作為橫坡耕作可減少泥沙流失量50%～70%，采用橫坡耕作可控制土壤侵蝕量在允許范圍內(nèi)。

耕作措施綜合生態(tài)效益評(píng)價(jià)是從環(huán)境角度進(jìn)行的評(píng)價(jià)，包括生態(tài)、污染和可持續(xù)發(fā)展3個(gè)方面的影響因子。目前有關(guān)我國南方紅壤耕作措施綜合生態(tài)效益評(píng)價(jià)的報(bào)道不在少數(shù)，但存在評(píng)價(jià)指標(biāo)片面、評(píng)價(jià)系統(tǒng)粗略和指標(biāo)權(quán)重確定主觀性大等缺點(diǎn)[10-11]。江西德安縣是南方紅壤區(qū)坡耕地的典型代表區(qū)域，本研究以燕溝小流域內(nèi)水土保持生態(tài)科技園的4種耕作措施為研究對(duì)象，在綜合考慮不同耕作措施帶來的保持水土效益、控制農(nóng)業(yè)面源污染效益及提高土地生產(chǎn)力的基礎(chǔ)上構(gòu)建綜合生態(tài)效益評(píng)價(jià)體系，應(yīng)用AHP-熵權(quán)法確定指標(biāo)綜合權(quán)重。通過合理評(píng)價(jià)不同耕作措施綜合生態(tài)效益，使耕作效益最大化，進(jìn)而提高坡耕地環(huán)境質(zhì)量，為實(shí)現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的良性循環(huán)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本情況

本研究試驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在江西省德安縣燕溝小流域內(nèi)的水土保持生態(tài)科技園。燕溝小流域是我國南方紅壤的中心區(qū)域(115°42′38″—115°43′06″E,29°16′37″—29°17′40″N)，在南方紅壤丘陵區(qū)具有典型的代表性，總面積達(dá)80 hm2。該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年降雨量865.6～1 807.7 mm,6—10月占全年降雨量將近50%;多年平均氣溫16.7 ℃，年日照時(shí)數(shù)650～2 100 h，無霜期245～260 d;區(qū)內(nèi)地貌為淺丘崗地，海拔一般30～100 m，坡度小于25°;地形、土壤條件在南方紅壤丘陵區(qū)均具有典型性和代表性，成土母質(zhì)多為第四紀(jì)紅色黏土，土質(zhì)類型主要為中壤土、重壤土和輕黏土;地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林;坡耕地主要耕作花生、大豆和油菜。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

坡耕地試驗(yàn)區(qū)共布設(shè)15個(gè)觀測(cè)小區(qū)，小區(qū)隨機(jī)布設(shè)，大小為20×5 m，設(shè)置坡度均為10°。設(shè)計(jì)裸露(CK)、順坡耕作(DT)、順坡+植物籬(DT+HR)、橫坡耕作(CT)、稻草覆蓋(SM)5種處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。小區(qū)周邊設(shè)置圍埂，圍埂埋深0.3 m，高出地表0.2 m，用混凝土磚塊砌成，以攔擋外部徑流，小區(qū)下方設(shè)有矩形集水槽及圓形集流桶，以承接小區(qū)徑流泥沙。試驗(yàn)小區(qū)于4月下旬耕作花生，8月下旬收獲，收獲后進(jìn)行翻地，于10月中旬耕作油菜，各小區(qū)作物產(chǎn)量按作物種類分別收集稱重。

試驗(yàn)于2015年10月至2016年8月進(jìn)行，對(duì)研究區(qū)域內(nèi)不同耕作措施的徑流小區(qū)進(jìn)行天然降雨觀測(cè)。次降雨量采用翻斗式自記雨量計(jì)測(cè)定。2016年5—8月在整個(gè)花生生育期內(nèi)共有16場(chǎng)產(chǎn)流自然降雨。在出現(xiàn)產(chǎn)流的每場(chǎng)降雨后收集各徑流小區(qū)徑流和泥沙樣，測(cè)定每場(chǎng)降雨的徑流量和泥沙量，分析不同措施下徑流、泥沙的養(yǎng)分(全氮、全磷)含量?；ㄉ崭詈螅杉餍^(qū)不同層次土壤樣品，散土樣品經(jīng)風(fēng)干后測(cè)定土壤機(jī)械組成、全氮、全磷等指標(biāo)，環(huán)刀樣品測(cè)定土壤容重。

2 評(píng)價(jià)過程

2.1 綜合生態(tài)效益評(píng)價(jià)原則

根據(jù)小流域的特征和評(píng)價(jià)目的，評(píng)價(jià)過程須遵循以下原則[11-13]:(1) 評(píng)價(jià)方法符合國家相關(guān)法律法規(guī)以及水土保持學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)學(xué)等相關(guān)學(xué)科原理，保證其科學(xué)性、合理性、適用性、實(shí)用性。(2) 評(píng)價(jià)指標(biāo)具有系統(tǒng)性、可比性、科學(xué)性、層次性、可量化性:能較全面地反映綜合效益變化程度，在保持評(píng)價(jià)指標(biāo)體系完整性的情況下，可進(jìn)行取舍。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

系統(tǒng)評(píng)價(jià)南方紅壤區(qū)坡耕地不同耕作措施是為了最大化生態(tài)效益，主要體現(xiàn)在保持水土、提高土地生產(chǎn)力、控制農(nóng)業(yè)面源污染[4]3個(gè)方面。為此，在符合現(xiàn)有的國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及原則的基礎(chǔ)上，本文采用層次分析法(AHP)，通過目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層3個(gè)層次構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。層次結(jié)構(gòu)模型為:

(1) 目標(biāo)層(A)。綜合生態(tài)效益。

(2) 準(zhǔn)則層(B)。評(píng)價(jià)指標(biāo)包括保持水土效益(B1)、控制農(nóng)業(yè)面源污染效益(B2)、提高土地生產(chǎn)力(B3)。

(3) 指標(biāo)層(C)。其評(píng)價(jià)指標(biāo)包括地表徑流量(C1)、土壤侵蝕量(C2)、總氮流失量(C3)、總磷流失量(C4)、作物產(chǎn)量(C5)、土壤容重(C6)、土壤全氮(C7)、土壤全磷(C8)等8個(gè)方面。目標(biāo)層、準(zhǔn)則層及指標(biāo)層中各元素所構(gòu)成的具體層次結(jié)構(gòu)關(guān)系見表1。

表1 不同耕作措施綜合生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)定方法

測(cè)定徑流、泥沙中氮、磷養(yǎng)分含量、作物產(chǎn)量和土壤容重參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[14];徑流量根據(jù)集流桶標(biāo)尺刻度記錄計(jì)算;土壤侵蝕量采用烘干法測(cè)定含沙水樣計(jì)算，詳情見表2。

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)測(cè)定方法

2.4 評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化

因評(píng)價(jià)指標(biāo)量綱、功能及作用方向不同而造成指標(biāo)不可比的問題，為此，本文采用公式pi=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)或Pi=(Xmin-Xi)/(Xmax-Xmin)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

式中：Pi表示規(guī)范化的指標(biāo)值;Xi表示評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算或測(cè)定值;Xmax表示最大值;Xmin表示最小值。

2.5 評(píng)價(jià)方法

由AHP確定的指標(biāo)權(quán)重側(cè)重決策者的主觀偏好，而由熵權(quán)法確定的權(quán)重則強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)程度[13]。為了使指標(biāo)權(quán)重具有準(zhǔn)確性和科學(xué)性，本文采用基于AHP-熵權(quán)法的多因素綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行綜合生態(tài)效益評(píng)價(jià)，其計(jì)算式如下:

(1)

2.5.1 層次分析法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)主觀權(quán)重(ω) 層次分析法(AHP)確定指標(biāo)層Cj對(duì)準(zhǔn)則層Bl的權(quán)重ω的具體步驟如下[15]:

(1) 構(gòu)建判斷矩陣。本研究根據(jù)研究區(qū)域?qū)嶋H情況并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)對(duì)每一層因素進(jìn)行重要性比較打分，打分標(biāo)準(zhǔn)采用1～9和倒數(shù)的相對(duì)重要性標(biāo)度(表3)，從而得到判斷矩陣。

表3 標(biāo)度的含義

(2) 計(jì)算權(quán)重和一致性檢驗(yàn)。采用數(shù)值分析中的特征值解法計(jì)算判斷矩陣最大特征值，計(jì)算式為:

Rωj=λmaxωj

(2)

式中:ωj為特征向量，也是對(duì)應(yīng)矩陣R的權(quán)向量;λmax為最大特征值。

構(gòu)造判斷矩陣時(shí)可能存在不合理性，需要將矩陣的一致性檢驗(yàn)指標(biāo)CI除以平均隨機(jī)一致性指標(biāo)CR，計(jì)算公式如下:

CR=CI/RI

(3)

式中:CI=(λmax-n)/n;n為判斷矩陣的階數(shù)。1～8階判斷矩陣的RI值見表4。當(dāng)CR<0.1時(shí)，可以接受判斷矩陣的一致性，否則應(yīng)當(dāng)調(diào)整矩陣直至其有令人滿意的一致性。層次總排序也需作一致性檢驗(yàn)，檢驗(yàn)類似于層次單排序。

表4 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI值

2.5.2 熵權(quán)法確定評(píng)價(jià)指標(biāo)客觀權(quán)重(?) 熵權(quán)法確定某個(gè)指標(biāo)權(quán)重的具體步驟如下[16]:

步驟1根據(jù)信息熵的公式，計(jì)算各個(gè)指標(biāo)的信息熵，

(4)

步驟2計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重?j：

(5)

2.5.3 AHP-熵權(quán)法確定指標(biāo)的綜合權(quán)重(βj) 計(jì)算指標(biāo)層Cj對(duì)準(zhǔn)則層Bl或準(zhǔn)則層Bl對(duì)目標(biāo)層A的綜合權(quán)重，計(jì)算式如下:

(6)

以同樣方法可得準(zhǔn)則層對(duì)目標(biāo)層的綜合權(quán)重，計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 生態(tài)效益評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

3 結(jié)果與分析

3.1 不同耕作措施徑流泥沙量差異分析

觀測(cè)期內(nèi)不同耕作措施徑流流失量和土壤侵蝕量變化情況如圖1所示。

圖1 不同耕作措施徑流泥沙流失特征

從圖1A可知，坡耕地不同耕作措施下徑流流失量不同，從裸露措施、順坡耕作、順坡+植物籬、橫坡耕作、稻草覆蓋依次減小。與裸露措施相比較，除順坡耕作外，其他措施均能明顯地減少徑流量，其中順坡+植物籬、橫坡耕作、稻草覆蓋分別減少了44.57%,54.85%,82.32%。順坡耕作和裸露措施徑流量差異未達(dá)到顯著水平，說明傳統(tǒng)的順坡耕作不能顯著地減少徑流流失量;而順坡+植物籬、橫坡耕作和稻草覆蓋措施均顯著低于順坡耕作與裸露措施，相對(duì)于傳統(tǒng)的順坡耕作，稻草覆蓋減少徑流量達(dá)79.47%居最高，說明橫稻草覆蓋措施減流作用最佳。

如圖1B所示，與徑流流失量變化特征相似，在觀測(cè)期內(nèi)坡耕地不同耕作措施土壤侵蝕量從小到大依次為稻草覆蓋(145.97 t/km2)、橫坡耕作(197.47 t/km2)、順坡+植物籬(821.87 t/km2)、順坡耕作(3 562.8 t/km2)、裸露措施(6 136.93 t/km2)。與裸露措施對(duì)比，順坡耕作、順坡+植物籬、橫坡耕作、稻草覆蓋泥沙減少量分別達(dá)41.94%,86.61%,96.79%,97.62%。順坡+植物籬、橫坡耕作和稻草覆蓋的土壤侵蝕量沒有顯著性差異，但都明顯低于順坡耕作和裸露措施。各措施處理中，稻草覆蓋的減沙效益最為顯著，相對(duì)傳統(tǒng)的順坡耕作減少泥沙量達(dá)95.90%。

3.2 不同耕作措施氮磷流失量差異分析

不同耕作措施氮磷總量流失特征如圖2所示。由圖2看出，不同耕作措施條件下總氮、總磷流失變化特征均存在明顯差異，不同處理氮磷總量在變化趨勢(shì)上具有一定的相似性。

如圖2A所示，總氮流失量變化特征在不同耕作措施中差異明顯，其大小依次為:裸露對(duì)照>順坡耕作>順坡+植物籬>橫坡耕作>稻草覆蓋。以裸露措施為對(duì)照組，稻草覆蓋、橫坡耕作、順坡+植物籬、順坡耕作的總氮量分別減少99.00%,95.31%,87.68%,54.30%;以農(nóng)民常規(guī)耕地方式(順坡耕作)為對(duì)照組，稻草覆蓋、橫坡耕作、順坡+植物籬分別減少了98%,90%,73%，說明裸露措施下總氮流失量最高，順坡耕作雖然能減少流失量，但仍然不能控制流失量在允許范圍內(nèi)，由此表明，稻草覆蓋措施是南方紅壤區(qū)控制面源污染物氮流失的重要措施。

圖2 不同耕作措施氮磷總量流失特征

從圖2B可看出，不同耕作措施總磷流失量與總氮流失量有很大的相似性，以裸露為對(duì)照組，稻草覆蓋、橫坡耕作、順坡+植物籬、順坡耕作的總磷量分別減少了99.86%,97.30%,88.28%,56.87%;以順坡耕作為對(duì)照組，順坡+植物籬、順坡耕作的總磷量分別減少了99.67%,93.73%,72.82%。說明坡耕地不同耕作措施對(duì)總磷的攔截作用顯著，各措施總磷流失量均明顯小于裸地;稻草覆蓋和橫坡耕作對(duì)徑流總磷的攔截效果顯著優(yōu)于其他措施，而稻草覆蓋和橫坡耕作的攔截作用沒有明顯差異。因此，在南方紅壤坡耕地應(yīng)選擇以橫坡耕作或稻草覆蓋為主的耕作措施，從而減少磷素養(yǎng)分的流失，提高土地生產(chǎn)力。

3.3 不同耕作措施提高土地生產(chǎn)力指標(biāo)差異分析

由表6可以看出，在作物產(chǎn)量方面，順坡+植物籬、橫坡耕作分別較順坡耕作增加了39.5%,55.3%，稻草覆蓋措施較順坡耕作減少了24.4%，稻草覆蓋措施和順坡+植物籬都與順坡耕作無明顯差異，但稻草覆蓋措施明顯低于最高的順坡+植物籬措施。土壤容重是土壤物理性質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，容重減小則代表土壤結(jié)構(gòu)趨于良好，與順坡耕作相比，其他處理土壤容重增加了0.08%～5.74%。土壤全氮和土壤全磷均與順坡耕作無明顯差異。由此說明改變單純的順坡耕作可改善土壤結(jié)構(gòu)、增加作物產(chǎn)量，其中橫坡耕作方式最佳。

表6 不同耕作措施提高土地生產(chǎn)力指標(biāo)平均量化值

3.4 不同耕作措施綜合生態(tài)效益分析

通過各個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值(表7)和權(quán)重值(表5)，以公式(1)計(jì)算綜合生態(tài)效益以及不同類型的生態(tài)效益指數(shù)得到表8。從表8可以看出，不同耕作措施綜合生態(tài)效益指數(shù)(A)以順坡耕作(DT)最小，為0.607;稻草覆蓋措施(SM)最大，其綜合評(píng)價(jià)指數(shù)為0.944，是順坡耕作的1.555倍;其中橫坡耕作(CT)、順坡+植物籬(DT+HR)生態(tài)效益指數(shù)分別為0.913,0.868，表明在相同的環(huán)境條件下，稻草覆蓋措施具有較高的綜合生態(tài)效益，而順坡耕作綜合生態(tài)效益較低。

表7 不同耕作措施綜合生態(tài)效益評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值

表8 不同耕作措施生態(tài)效益指數(shù)

與順坡耕作相比，稻草覆蓋措施的保持水土效益、控制農(nóng)業(yè)面源污染效益、提高土地生產(chǎn)力和綜合生態(tài)效益分別增加了87.7%,41.9%,20.5%和55.5%;順坡+植物籬耕作措施的保持水土效益(B1)、控制農(nóng)業(yè)面源污染效益(B2)和綜合生態(tài)效益分別增加了66.3%,36.2%和43.0%，提高土地生產(chǎn)力效益(B3)降低了33.2%;橫坡耕作措施的保持水土效益、控制農(nóng)業(yè)面源污染效益和綜合生態(tài)效益分別增加73.1%,45.4%,50.4%，提高土地生產(chǎn)力效益降低了46.3%。說明與順坡耕作相比，稻草覆蓋措施能夠較好地提高南方紅壤坡耕地保持水土效益、控制農(nóng)業(yè)面源污染效益、提高土地生產(chǎn)力以及綜合生態(tài)效益。

不同耕作措施生態(tài)效益指數(shù)B1,B2分別較順坡耕作平均增加75.6%,41.2%，而B3降低了19.7%，可見不同土地利用方式生態(tài)效益的效應(yīng)大小為:B1>B2>B3。綜合表明，稻草覆蓋措施不僅能明顯提高坡耕地水土保持效益、還能優(yōu)化土壤理化性質(zhì)、控制農(nóng)業(yè)面源污染[17]。就綜合生態(tài)效益而言，稻草覆蓋>橫坡耕作>順坡+植物籬>順坡耕作。

4 討 論

在本研究中，不同耕作措施綜合生態(tài)效益表現(xiàn)為稻草覆蓋>橫坡耕作>順坡+植物籬>順坡耕作，表明了在南方紅壤區(qū)坡耕地稻草覆蓋是有效的耕種方式[18-19]。不同耕作措施在保持水土、控制農(nóng)業(yè)面源污染和提高土地生產(chǎn)力上有著不同程度的提高，主要是因?yàn)楦淖兞宋⒌匦?，形成了不同的生態(tài)效應(yīng)。地表徑流(包含泥沙)是面源污染物流失的主要途徑[20]，農(nóng)業(yè)面源污染物氮磷等養(yǎng)分則多附著于泥沙，由于耕作方式不同導(dǎo)致徑流泥沙量不同。順坡耕作是農(nóng)民在較陡坡地為了防止作物被沖走的慣用耕種方法，開溝種植后，降水易匯集，從而增大了徑流量。相對(duì)于順坡耕作，順坡+植物籬措施由于植物籬的存在明顯地減少了徑流量，植物籬自身具有較好的水蝕防控作用，冠葉能夠截留降雨，莖葉(包括掉落地面的枯枝落葉)具有減小雨滴擊濺動(dòng)能、減少地面蒸發(fā)量和分散徑流的作用[21]，其二，植物籬根系部分由于其穿插和纏繞作用，可有效提高土壤抗侵蝕能力。橫坡耕作措施將坡面分成了許多蓄水小溝，降雨形成后，通過分塊截流防止雨量匯集，減慢水流流速，從而減小沖刷量和沖刷強(qiáng)度，并因此增進(jìn)水分入滲和保蓄量[4];稻草覆蓋是將作物秸稈等材料覆蓋在除作物外的裸露地塊，一來可能由于稻草的截留作用降低了降雨能量，阻止雨滴直接打擊土壤表面，減少土壤顆粒分離和擴(kuò)散，防止地表結(jié)皮，另一方面稻草覆蓋增加了地表糙率和下滲能力，從而減少徑流總量和降低地表徑流的流速，降低對(duì)土壤的沖刷作用。相比之下，裸露條件下徑流量最大，分析其主要原因可能是無植被的阻擋，土壤表層受到雨滴的直接打擊后，破壞了土壤結(jié)構(gòu)，使得表層土壤孔隙減少，易形成“板結(jié)”，從而降低土壤入滲率，增加了地表徑流量[22-23]。因此，不同耕作措施綜合生態(tài)效益和保持水土等效益指標(biāo)總體表現(xiàn)為稻草覆蓋>橫坡耕作>順坡+植物籬>順坡耕作，這與前人研究結(jié)論幾乎一致[24-25]。

不同耕作措施不同類型效益指標(biāo)存在一定的差異，這是由于不同耕作措施條件下的直接效應(yīng)主要表現(xiàn)在徑流泥沙的攔截上，尤其是對(duì)土壤顆粒的攔截，而大多數(shù)土壤氮磷等養(yǎng)分附著于泥沙。不論是秸稈覆蓋、橫坡耕作、橫坡+植物籬還是順坡耕作，控制水土流失及氮磷污染大致體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是改變土壤孔隙度、顆粒組成等物理性狀[22]，二是改變土壤水分入滲量和土壤有機(jī)碳等養(yǎng)分含量。以秸稈覆蓋為例，它是集用地與養(yǎng)地為一體的坡耕地水土保持耕作措施，能較大程度地維持土壤中的養(yǎng)分，并通過增加覆蓋度有效控制坡耕地水土流失。在本研究中，不同耕作措施不同類型效益指標(biāo)表現(xiàn)為保持水土效益>控制農(nóng)業(yè)面源污染效益>提高土地生產(chǎn)力效益。

本文針對(duì)南方紅壤地山丘陵區(qū)不同耕作措施的特點(diǎn)，基于層次分析法和熵權(quán)法相結(jié)合，以環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)構(gòu)建8個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)體系，包括了水土保持效益、農(nóng)業(yè)面源污染效益、提高土地生產(chǎn)力3個(gè)方面，能較為全面地代表南方紅壤低山丘陵區(qū)坡耕地不同耕作措施的綜合效益，在南方紅壤低山丘陵區(qū)具有一定的代表性和區(qū)域適用性，其評(píng)價(jià)模式和評(píng)價(jià)結(jié)果可為今后南方紅壤區(qū)坡耕地綜合生態(tài)效益評(píng)價(jià)提供理論參考。

5 結(jié) 論

(1) 在本研究中，裸露措施和順坡耕作小區(qū)的土壤侵蝕模數(shù)都很大，均超過了南方紅壤土壤侵蝕允許指標(biāo)[300 t/(km2·a)][9]。因此，在非耕種期應(yīng)該采取相關(guān)水土保持措施以減小侵蝕量;在耕種期應(yīng)當(dāng)減少順坡耕作等不合理的耕作方式，改用合理利用自然資源。

(2) 與裸露措施相比，稻草覆蓋、橫坡耕作、順坡+植物籬、順坡耕作的徑流泥沙總氮分別減少了99.00%,95.31%,87.68%,54.30%;徑流泥沙總磷分別減少99.86%,97.30%,88.28%,56.87%。說明在南方紅壤坡耕地選擇以橫坡耕作或稻草覆蓋為主的耕作方式可有效控制養(yǎng)分流失量。

(3) 不同耕作措施的綜合生態(tài)效益和提高土地生產(chǎn)力效益均較裸露措施明顯提高，其中稻草覆蓋措施(0.944)最高，順坡耕作(0.607)最小;不同類型生態(tài)效益較順坡耕作增幅也不同，其中保持水土效益、控制農(nóng)業(yè)面源污染效益分別增加66.3%～87.7%,36.2%～45.4%。表明在南方紅壤坡耕地地區(qū)提倡稻草覆蓋耕作方式可有效改善坡耕地土地利用現(xiàn)狀，提高農(nóng)用地綜合生態(tài)效益。