建平縣坡耕地復(fù)合農(nóng)業(yè)技術(shù)水土保持效應(yīng)研究

張玲玲

(建平縣水土保持局，遼寧 朝陽 122400)

建平縣屬于遼寧省遼陽市的下轄縣，境內(nèi)群山起伏，溝壑縱橫，屬于典型的溫帶大陸性氣候。由于建平縣丘陵面積廣大，耕地多為坡耕地，且沙質(zhì)土壤分布廣泛，因此耕地的水土流失情況比較嚴(yán)重[1]。雖然近年來進(jìn)一步加大了坡改梯工程，但是在耕種三年之后，每公頃的年均水土流失量仍舊可以達(dá)到20-30t，仍需采取更為有效的水土保持措施[2]。通過對本地區(qū)水土流失的歷史和現(xiàn)狀進(jìn)行深度分析，認(rèn)為植被的覆蓋率和汛期的短時強(qiáng)降雨沖刷仍舊是造成水土流失的主要因素[3]。雖然氣候因素難以通過人為手段控制和改變，但可以通過耕作模式對植被覆蓋率進(jìn)行調(diào)控?；诖?，在建平縣張家營子鎮(zhèn)進(jìn)行復(fù)合農(nóng)業(yè)技術(shù)的水土保持效應(yīng)研究，力求為坡耕地的水土保持工作提供新的思路。

1 研究區(qū)概況

張家營子鎮(zhèn)位于建平縣中部，總面積2.2萬hm2，其中耕地面積為5000hm2，林地面積1.07萬hm2，水澆地面積有933hm2。該鎮(zhèn)下轄十個行政村，常住人口15500人。該鎮(zhèn)所在的區(qū)域?yàn)榈湫偷谋睖貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，雖然受東南部海洋暖施空氣的影響，但是也經(jīng)常遭遇蒙古高原干燥冷空氣的侵入，因此形成半干旱半濕潤易旱區(qū)。研究區(qū)內(nèi)全年平均氣溫為7.6℃，極端最高氣溫37℃，極端最低氣溫-36.9℃，年均降雨量為614.7mm，多集中于夏季的6-8月份，且多短時強(qiáng)降雨。張家營子鎮(zhèn)的耕地大多為坡耕地，土質(zhì)主要是石灰性砂質(zhì)紅色土。受到土壤特性和氣候條件的綜合影響，植被一旦破壞就很難恢復(fù)，進(jìn)而造成比較嚴(yán)重的水土流失。統(tǒng)計表明，研究區(qū)內(nèi)坡耕地的水土流失面積占到90%以上，其中中度和重度水土流失面積分別占30.3%和18.7%，是本次復(fù)合農(nóng)業(yè)技術(shù)水土流失效應(yīng)研究的重點(diǎn)區(qū)域。

2 研究過程

2.1 研究思路

由于建平縣的氣候條件限制，在農(nóng)作物的種植方面屬于一熟有余，兩熟不足的情況。在當(dāng)?shù)氐膫鹘y(tǒng)觀念中，一般采用一年一熟的種植模式，大量種植玉米等糧食作物或飼料作物，這不僅不利于耕地效益的發(fā)揮，同時也不利于提高農(nóng)田植被的覆蓋率和覆蓋時間，從而造成水土流失[4]。因此，結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，提出馬鈴薯+玉米+白菜的立體復(fù)合種植模式，并通過對比試驗(yàn)的方式，研究復(fù)合農(nóng)業(yè)技術(shù)的水土保持效應(yīng)。

2.2 試驗(yàn)方法

研究中在河南、南山頭、七官村等3個自然村選擇條件基本相同的坡面耕地各兩塊，坡度為8°-12°之間。每塊試驗(yàn)田的面積為100m2，分別進(jìn)行傳統(tǒng)的單植和文章提出的馬鈴薯+玉米+白菜的立體復(fù)合種植模式。其中，1號地塊為單植地塊，2號地塊為復(fù)合種植地塊。其中，單植地塊的農(nóng)作物為玉米，在5月1號前后播種，9月中旬收獲。馬鈴薯+玉米+白菜的立體復(fù)合種植模式的鈴薯生長期為2個月，生產(chǎn)器官為地下塊莖；白菜生長期為三個月左右，生產(chǎn)器官地上但植株矮；玉米生長期為四五個月左右，生產(chǎn)器官地上植株較高。種植方法為：馬鈴薯于三月中上旬整地移栽，采用地膜覆蓋方式，能于五月中旬收獲提早上市；與其間作的玉米于“五一”前后播種，九月中旬收獲；套種的白菜于八月上旬進(jìn)行育苗，八月底至九月初在玉米收獲前移栽套種于玉米行間，十月下旬收獲。

為了降低各地塊在水體保持能力方面的差異對研究結(jié)果的影響，研究中對各個試驗(yàn)地塊的系統(tǒng)誤差進(jìn)行測定和校正[5]。試驗(yàn)于2017年開始布置，并于2018年和2019年進(jìn)行多次典型降雨數(shù)據(jù)采集。其中，降水量通過量雨筒測定；徑流量通過集水池實(shí)測，泥沙含量經(jīng)過集水池的水樣過濾、烘干，然后測定和計算[7-8]。最終的差異校正結(jié)果如表1所示。

表1 各試驗(yàn)地塊水土保持能力差異性試驗(yàn)校正結(jié)果

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 徑流和侵蝕試驗(yàn)結(jié)果分析

將單植和馬鈴薯+玉米+白菜的立體復(fù)合種植模式下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，結(jié)果如表2所示。通過對表中數(shù)據(jù)的分析，可以獲得如下結(jié)論：

表2 徑流和侵蝕試驗(yàn)結(jié)果

1)采取馬鈴薯+玉米+白菜的立體復(fù)合種植模式，可以取得比較顯著的水土保持效應(yīng)。河南、南山頭、七官村三個試驗(yàn)點(diǎn)單植玉米模式試驗(yàn)田的平均徑流量分別為3556.4m3/hm2、3104.4m3/hm2和2754.2 m3/hm2；復(fù)合種植模式試驗(yàn)田的平均徑流量為分別為2745.3m3/hm2、2423.5m3/hm2和2136.4m3/hm2；與單植模式相比，分別減少22.8%、21.9%和22.43%。由此可見，采用復(fù)合種植模式，年均徑流量可以減少22%左右。從泥沙的損失量來看，三個試驗(yàn)點(diǎn)單植玉米模式試驗(yàn)田的年泥沙損失量分別為6.263t/hm2、5.851t/hm2和5.460t/hm2；復(fù)合種植模式試驗(yàn)田的年泥沙損失量分別為4.067t/hm2、3.388t/hm2和2.835t/hm2；與單植模式相比，分別減少35.1%、42.1%和48.1%。由此可見，采用復(fù)合種植模式，可以有效降低試驗(yàn)地塊的產(chǎn)沙量，對水土保持十分有利。

2)雖然三個試驗(yàn)點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果都體現(xiàn)出復(fù)合農(nóng)業(yè)技術(shù)在水土保持方面的巨大價值，但是各個試驗(yàn)點(diǎn)之間仍舊存在一定的差異，其中七官村的試驗(yàn)效果最好，年泥沙損失量減少了將近一半，而河南村的試驗(yàn)效果最差，年泥沙損失量減少了35%左右。究其原因，可能是不同試驗(yàn)點(diǎn)地力差異造成作物的覆蓋度存在明顯的不同。

3)采用復(fù)合種植模式的徑流系數(shù)和輸沙率與單植模式相比均有所減少，而輸沙率對耕地上的植被覆蓋率更為敏感。從表中的計算結(jié)果可知，復(fù)合種植模式下三個試驗(yàn)點(diǎn)的平均輸沙率為0.000767，與單植模式的均值0.00110相比，減少了月30.27%；在復(fù)合種植模式下，其值在0.000712和0.000821之間變化，變化率為52.8%；這說明作物的覆蓋度對輸沙率的作用更為明顯。

4)在實(shí)施復(fù)合農(nóng)業(yè)技術(shù)之后，各個試驗(yàn)點(diǎn)的水土流失依然偏大，還需要采取其他的生物措施。從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來看，采用復(fù)合種植模式之后，試驗(yàn)點(diǎn)的土壤流失量均值為3.430 t/hm2，與容許值1.7 t/hm2相比仍舊顯著偏大。因此，針對水土流失嚴(yán)重的坡耕地，除了采用復(fù)合種植技術(shù)之外，還需要采取梯邊配置生物埂等技術(shù)措施，進(jìn)一步減少坡耕地的水土流失。

3.2 侵蝕泥沙粒徑試驗(yàn)結(jié)果與分析

研究中利用Mastersizer2000對試驗(yàn)中獲取的侵蝕土壤樣品進(jìn)行粒徑測量分析，結(jié)果如表3所示。由試驗(yàn)結(jié)果可知，在單植模式下，侵蝕土壤中的黏粒和細(xì)粉粒占比較大，而在復(fù)合種植模式下，這兩種顆粒的占比明顯減小。究其原因，主要是單植模式下種植和收獲期間土壤處于裸露狀態(tài)，更容易造成小粒徑土壤顆粒的流失。同時，土壤中的養(yǎng)分主要吸附于黏粒和細(xì)粉粒上，因此采取復(fù)合種植技術(shù)有利于降低土壤肥力流失，對提高耕地質(zhì)量和產(chǎn)量具有一定的積極意義。

表3 侵蝕土壤粒徑分析結(jié)果 %

4 結(jié) 論

坡耕地的水土流失問題一直是業(yè)界關(guān)注的重要課題。文章以遼寧省建平縣為例，通過田間試驗(yàn)的方法研究了復(fù)合農(nóng)業(yè)技術(shù)對坡耕地水土流失的效應(yīng)，獲得的主要結(jié)論如下：

1)采用復(fù)合種植模式，可以有效降低試驗(yàn)地塊的徑流量和產(chǎn)沙量，對水土保持十分有利。

2)各個試驗(yàn)點(diǎn)的徑流量和產(chǎn)沙量數(shù)據(jù)存在明顯差異，可能是不同試驗(yàn)點(diǎn)地力差異造成作物的覆蓋度存在明顯的不同。

3)采用復(fù)合種植模式的徑流系數(shù)和輸沙率與單植模式相比均有所減少，而輸沙率對耕地上的植被覆蓋率更為敏感。

4)在實(shí)施復(fù)合農(nóng)業(yè)技術(shù)之后，各個試驗(yàn)點(diǎn)的水土流失依然偏大，還需要采取其他的生物措施。

5)采取復(fù)合種植技術(shù)有利于降低土壤肥力流失，對提高耕地質(zhì)量和產(chǎn)量具有一定的積極意義。