水土保持耕作措施及其對土壤的影響

宋學(xué)忠 劉赫 張延紅

摘要 ? ?我國坡耕地面積較大，水土流失問題嚴(yán)重，水土保持是防止農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化和保障糧食生產(chǎn)安全的重要抓手。本文詳盡介紹了水土流失的現(xiàn)狀及成因，總結(jié)了橫坡耕作、農(nóng)作物秸稈覆蓋、等高種植、水平梯田種植等4種水土保持耕作措施，并對水土保持耕作措施的影響進(jìn)行了綜述，以期為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、水土保持耕作措施制定、防止水土流失等提供決策參考。

關(guān)鍵詞 ? ?水土流失;成因;水土保持;耕作措施;機(jī)理;效果

中圖分類號 ? ?S157 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）17-0172-02 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

1 ? ?水土流失現(xiàn)狀及成因分析

隨著人們對林木的不斷砍伐及對耕地的過度開墾，在集中降雨時(shí)節(jié)，積水會引起地表徑流，地面沖刷導(dǎo)致大量水土流失。目前，水土流失范圍逐步擴(kuò)大，受損總面積不斷增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近30%的土地存在嚴(yán)重的水土流失問題，水土流失問題非常嚴(yán)重。導(dǎo)致水土流失的影響因素很多，但最主要的因素是水力侵蝕，有60%的水土流失問題是由水力侵蝕造成的。目前，各種耕地中坡耕地水土流失問題最嚴(yán)重，由于水土流失造成耕作層減少、土壤退化、肥力流失，最終導(dǎo)致坡耕地減產(chǎn)，還有部分土地耕作完全依賴化肥施用，而施用化肥還會加劇土壤退化，從而進(jìn)入惡性循環(huán)的“怪圈”。自然氣候因素是土壤侵蝕的重要原因，每年雨季降水集中，暴雨對水土侵蝕更為嚴(yán)重。此外，水土流失受地形影響也較大，坡度越大越容易造成水土流失。

2 ? ?水土保持耕作措施

由于水土流失會對土壤造成嚴(yán)重的侵蝕，所以應(yīng)因地制宜采取水土保持耕作措施來防止水土流失。主要措施有以下方面：

2.1 ? ?橫坡耕作

橫坡耕作也被稱為等高耕作，通過開鑿蓄水池來保水，蓄水池開鑿的方向要平行于等高線。該措施可以有效減少水土流失，橫坡壟通過縮短匯水坡長，減少了坡面土壤的侵蝕[1]。與坡耕地上傳統(tǒng)的順坡耕作相比，橫坡耕作可有效避免地表徑流攜帶水土，有利于固持水土。

2.2 ? ?農(nóng)作物秸稈覆蓋

農(nóng)作物秸稈覆蓋是目前廣泛推廣，并且規(guī)?；瘜?shí)施的一種集節(jié)水、生態(tài)、有機(jī)和環(huán)保于一體的耕作方式。秸稈覆蓋不僅可增加地表粗糙度、減少風(fēng)蝕，而且經(jīng)原位腐解進(jìn)入土壤還能起到增碳培肥、改善土質(zhì)的作用，有效改善農(nóng)作物的生長環(huán)境。Wolfe等[2]研究表明，植被覆蓋能有效提高地表空氣動力學(xué)粗糙度、減緩風(fēng)速、阻擋沙塵，對地表沙土起到固持保護(hù)的作用。

2.3 ? ?等高種植

在坡耕地上沿等高線方向進(jìn)行耕作和種植作物，垂直于水流方向進(jìn)行橫向耕作，是提高地表覆蓋度和粗糙程度的農(nóng)耕方法。從攔蓄地表徑流、增加雨水入滲的角度來說，相較于無措施的平整坡面，等高耕作效果更好。研究表明，順坡耕作是最不利于水土保持的耕作方法之一，其不僅增大了地表徑流量、不利于蓄積土壤水分，而且還能增大侵蝕發(fā)生的強(qiáng)度。此外，種植灌木也是提高地表覆蓋度的有效措施，既能有效防止水土流失，還能保護(hù)土地資源、提高土壤生產(chǎn)力。若以一定的間隔種植灌木，既有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，又有一定的生態(tài)效益。與工程措施相比，等高種植投資少、對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的破壞小，還可以作為天然的隔離屏障，有效減少植物病蟲害的傳播。

2.4 ? ?水平梯田種植

通過沿著長緩坡坡耕地水平方向構(gòu)建梯田，可以階段性減緩坡度，延長地面徑流在坡地的停留時(shí)間，使得地面徑流可以被土壤充分吸收，進(jìn)而減緩地面徑流的流速，以達(dá)到保持水土、防止水土流失的效果。

3 ? ?水土保持耕作措施對土壤的影響

水土保持耕作措施的技術(shù)核心是通過外部機(jī)械力改變土壤的物理性質(zhì)，調(diào)節(jié)土壤的松緊度，優(yōu)化土壤的耕層結(jié)構(gòu)。通過增加地表糙度、改變坡面微小地形、增加植物覆蓋和地面覆蓋，增強(qiáng)土壤抗侵蝕能力，創(chuàng)造適宜作物生長的土壤水、肥、氣、熱狀況，從而控制水土侵蝕，提升土壤肥力和作物產(chǎn)量。農(nóng)業(yè)水土保持技術(shù)措施可由人為因素控制，易于推廣，配合水土保持工程和林草措施，將取得更大的水土保持效益。現(xiàn)階段，水土保持耕作措施對土壤擾動的力學(xué)影響主要表現(xiàn)在以下方面：

3.1 ? ?松碎土壤

在農(nóng)作物種植過程中，由于機(jī)械壓實(shí)，土壤逐漸下沉，耕層變緊，總孔隙度下降，尤其是大孔隙所占比例下降，土壤容重增加，影響好氣微生物活動以及養(yǎng)分的釋放，使作物根系難以下扎。據(jù)測定，降雨1次能使耕層土壤容重加大0.1 g/cm3，灌水1次則使耕層土壤容重加大0.12～0.16 g/cm3?？梢姡涤旰凸嗨伤矔r(shí)提高土壤容重，不利于土壤水分入滲，增大地表徑流。因此，應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)母鞣绞剿伤橥寥?、攔沙蓄水，增加雨水入滲，減少坡耕地水土流失。

3.2 ? ?翻轉(zhuǎn)耕層

通過翻耕使表層土壤倒置，改變表層土壤位置，改善耕層土壤的理化及生物學(xué)特性，翻埋肥料、殘茬、秸稈和綠肥，調(diào)整表層土壤養(yǎng)分的垂直分布，培肥地力，鏟起土壤后打散，使土地平整松散、疏通，可增加雨水下滲，減少地表徑流。

3.3 ? ?混拌土壤

采用有壁犁和旋耕犁耕地，耙地選用圓盤耙或齒耙，將肥料均勻撒入土壤耕層后混拌，使土肥相融，在耕作層形成均勻的養(yǎng)分環(huán)境，使植物根系能更好盤根錯(cuò)節(jié)、固持水土。

3.4 ? ?平整地面

減少耕作層土壤表面積、減少土壤與外部環(huán)境之間的接觸面、減少土壤水分的蒸發(fā)，有利于土壤保墑蓄水。另外，在某些低洼地塊，平整地面可有效防止強(qiáng)降雨時(shí)雨水沿著壟溝匯集到低洼水線處，長期如此，會形成細(xì)溝侵蝕，導(dǎo)致坡耕地土壤侵蝕、肥力銳減，引起土地生產(chǎn)力下降[3]。

3.5 ? ?壓實(shí)土壤

在某些生產(chǎn)條件下，耕翻土壤會使土壤過于疏松，耕層中出現(xiàn)大孔隙結(jié)構(gòu)。如果土壤過于疏松，應(yīng)采取鎮(zhèn)壓措施，防止徑流帶走水土[4]。

3.6 ? ?開溝培壟，打埂做畦

壟作作為改變地面微觀形貌的一種耕作措施，能有效防治坡耕地水土流失[4]，還可以提高高緯度和高海拔地區(qū)的地面溫度。在高溫多雨地區(qū)，通過開溝培壟做高畦，可有效排水;在種植塊根和塊莖作物的地上開溝培壟，可相對增加土壤耕層;在水澆地上打埂做畦，便于地面平整，有利于澆水;在風(fēng)沙嚴(yán)重的地區(qū)挖溝做壟，可增加地表粗糙程度，也可減輕風(fēng)蝕[5-6]。

4 ? ?參考文獻(xiàn)

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[2] WOLFE S A，NICKLING W G.Shear stress partitioning in sparsely vegetated desert canopies[J].Earth Surface Processes and Landforms，1996，21（7）：607-620.

[3] 牛曉樂，秦富倉，楊振奇，等.黑土區(qū)坡耕地幾種耕作措施水土保持效益研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2019，38（5）：67-72.

[4] 馬瑞，楊帥，鄭子成，等.不同耕作措施玉米季黃壤坡耕地土壤團(tuán)聚體 組成及穩(wěn)定性研究[J/OL].長江科學(xué)院院報(bào)，2020：1-9.[2020-01-04].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/42.1171.TV.20200103.1432.034.html.

[5] 晏清洪，原翠萍，雷廷武，等.降雨類型和水土保持對黃土區(qū)小流域水土流失的影響[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2014，45（2）：169-175.

[6] 張超，王春紅，王治國，等.基于水土保持功能的水土流失防治措施體系[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2017（11）：67-71.