研究不同坡度、作物盖度和耕作方式对水土流失的控制

时间：2015-12-21 00:31:24 所属分类：农学 浏览量:

坡耕地是我国重要的耕地资源，坡耕地生产力的高低对我的粮食安全有着重要的影响。我国共有坡耕地2390万hm2，占耕地总面积的19.7%，坡耕地年均14亿t的土壤侵蚀量，在导致水土流失的同时一使土壤肥力下降、坡耕地生产能力降低，致使大量耕地资源遭到破坏。国内

　　坡耕地是我国重要的耕地资源，坡耕地生产力的高低对我的粮食安全有着重要的影响。我国共有坡耕地2390万hm2，占耕地总面积的19.7%，坡耕地年均14亿t的土壤侵蚀量，在导致水土流失的同时一使土壤肥力下降、坡耕地生产能力降低，致使大量耕地资源遭到破坏。国内外许多作者一对不同区域坡耕地的水土流失状况及其对土壤肥力的影响进行了大量的研究。都阳湖地区是我国的重要农业生产基地，分布有大量的坡耕地，近年来对都阳湖地区的水土流失状况研究有一些研究报道「9-iol，但对都阳湖地区坡耕地水土流失特征、尤其是其水土流失对土壤肥力的影响还未见报道。本文以都阳湖区的坡耕地为研究对象，通过建立相应的观测小区，利用控制不同坡度、作物盖度和耕作方式来控制不同水土流失程度，揭示该地区的坡耕地水土流失对土壤养分流失的影响。

　　1 材料与方法

　　1.1 试验设计

　　在都阳湖地区德安县的江西水土保持生态科技园内，选择土层厚度均匀、土壤理化特性较一致、坡度较均一的同一坡面上，经人土修整后，共布设分4种处理、3个重复12个小区，每个小区20m长、5m宽。4个处理分别是横坡垄作、顺坡垄作垄作、植物篱+p项坡垄作、裸露对照。小区内种植都阳湖区坡耕地的主要农作物之一秋花生。在试验小区周边设置围埂，拦挡外部径流，小区下面修筑横向集水槽，承接小区径流及泥沙，并通过PVC塑胶管引入径流池。

　　1.2 样品采集与分析

　　在2011年7-10月期间为试验周期，期间降雨8场。在7月初和10月底，分别用5点采样法在每个小区内采集土壤样品。在每场降雨时一收集每个小区径流池中的径流和泥沙得到其径流量和泥沙流失量。

　　土壤养分指标主要分析土壤全氮、全磷和有机质。土壤各养分含量采用常规分析方法「“〕:土壤氮用半微量开氏法(GB7173-1987)测定，土壤磷用硫酸一高氯酸消煮一铝锑抗比色法(GB 9837-1988)测定，土壤有机质用重铬酸钾氧化一外加热法(GB 9834-1988)测定。采用Excel和SPSS17.0等软件进行数据统计分析。

　　2 结果分析

　　利用江西水土保持生态科技园坡耕地12个径流小区的2012年径流泥沙流失和养分流失分析与观测数据，分析坡耕地氮、磷、有机质等养分流失特征，并通过构建径流、泥沙与流失养分的关系，以揭示水土流失对坡耕地养分流失的影响。

　　2.1 径流中养分流失分析

　　通过12个小区地表径流携带的土壤养分数据，分析坡耕地径流携带养分流失特征(图1、图2和图3)。由图1可知，坡耕地不同下垫面条件下其径流中氮的流失量和形态有明显差异，径流中可溶性总氮平均流失量在6.742.7kg/km2，不同下垫面其流失规律为:横坡垄作<p项坡垄作+植物篱<p项坡耕作<裸露地;径流中可溶性有机氮平均流失量在4.233kg/km2，不同下垫面其流失规律为:横坡垄作< lily坡垄作+植物篱<lily坡耕作<裸露地;径流中可溶性无机氮平均流失量在2.59.7kg/km2，不同下垫面其流失规律为:横坡垄作<lily坡垄作+植物篱<lily坡耕作<裸露地。上述分析表明，坡耕地在不同下垫面条件下，其径流携带养分流失差异较大。与顺坡垄作耕作相比，横坡垄作、顺坡垄作+植物篱可以明显减小径流中可溶性无机氮和可溶性有机氮;并且横坡垄作减氮效果大于顺坡垄作+植物篱。各种水土保持措施中径流携带可溶性有机氮占可溶性氮的60%以上。表明在坡耕地养分流失中，径流中氮流失主要以可溶性有机氮流失为主。

　　由图2可知，坡耕地不同下垫面条件对径流无机氮的流失量和形态有明显影响，径流中氨氮平均流失量表现出横坡垄作<p项坡垄作+植物篱<p项坡耕作<裸露地;径流中硝态氮平均流失量在0.14-0.54kg/km2其中横坡垄作最小为0.14kg/km2，是顺坡垄作+植物篱耕作的0.35倍，仅为顺坡垄作耕作的0.27倍，顺坡垄作垄作+植物篱的流失量为0.52kg/km2，略微小十顺坡垄作耕作的0.53kg/km2，顺坡垄作耕作与裸露地径流中硝态氮流失仅相差0.003kg/km2。分析表明，坡耕地通过微地形改造的横坡垄作、顺坡垄作垄作+植物篱可以明显减小径流中氨氮，并且横坡垄作减小氨氮效果大于顺坡垄作垄作+植物篱;坡耕地不同下垫面条件的径流携带硝态氮的差异不明显，只有横坡垄作起到一定的减小径流中硝态氮作用。坡耕地各措施处理径流中氨氮占可溶性无机氮的90%以上，表明在坡耕地径流中无机氮的流失主要以氨氮的流失为主，这可能与坡耕地施用氨态氮复合肥有关。

　　通过对不同措施处理径流中可溶性磷的分析(图3)可知:坡耕地不同下垫面径流可溶性磷的流失顺序为:裸露地>>顺坡垄作耕作>>顺坡垄作+植物篱>横坡垄作，坡耕地可以通过改变下垫面条件来减少径流中可溶性磷。

　　2.2 泥沙中养分流失分析

　　从1一12号小区泥沙携带养分数据，分析坡耕地泥沙携带养分流失特征(图4)。由图可知，坡耕地不同措施下垫面泥沙携带氮的流失量和形态有明显差异，泥沙中总氮平均流失量在90.61066.7kg/km2，并表现出横坡垄作<顺坡垄作+植物篱<顺坡垄作耕作<裸露地;泥沙中无效氮平均流失量在85.8994kg/km2，并表现出，横坡垄作<顺坡垄作+植物篱<顺坡垄作耕作<裸露地;泥沙中有效氮平均流失量在4.872.2 kg/km2，并表现出，横坡垄作<顺坡垄作垄作+植物篱<顺坡垄作耕作<裸露地。上述分析表明，坡耕地粗糙程度高的横坡垄作、顺坡垄作+植物篱相对传统的顺坡垄作，可以明显减小泥沙中无效氮和有效氮，从而达到减小总氮的作用，并且横坡垄作减氮效果大于顺坡垄作+植物篱。坡耕地各措施处理泥沙中的无效氮占全氮90%以上，说明在坡耕地泥沙中氮的流失主要以无效氮的流失为主。

　　通过对坡耕地不同措施处理泥沙中磷的分析(图5、图6)可知:坡耕地不同措施泥沙中全磷和速效磷的流失都表现出横坡垄作<p项坡垄作+植物篱<p项坡耕作<裸露地。上述分析表明，坡耕地通过改变下垫面条件，可以明显减小泥沙中全磷和速效磷的流失。泥沙中有效磷流失量与全磷流失量呈极显著相关，R2=0.9871。

　　通过对坡耕地不同措施泥沙中携带有机质的分析(图7/可知:坡耕地不同措施泥沙中有机质的流失量平均在1074-12853kg/km2，流失量大，并表现出横坡垄作<p项坡垄作+植物篱<p项坡耕作<裸露地。上述分析表明，横坡垄作、顺坡垄作垄作+植物篱相对传统的顺坡垄作垄作，可以明显减小坡面有机质的流失;与裸地相比，其拦截有机质效率分别提高86%,55%;与顺坡垄作垄作+植物篱相比，横坡垄作拦截有机质效率提高31%。

　　2.3 径流、泥沙中养分流失对比分析

　　从1一12号小区径流、泥沙携带养分数据，分析坡耕地氮、磷养分在径流、泥沙的分配特征，得出结果如表1。从表1中可知，在不同措施中，泥沙中氮素流失占总氮流失的比例均在90%以上，径流中氮占总氮不到7%，说明泥沙结合态氮是坡耕地水土流失造成氮流失的主形式。该结论与付涛、黄丽等，研究结果相一致。同样，泥沙中磷素流失占总磷流失的比例均在99.9%以上，径流中磷占总氮不到0.001%，表明坡耕地水土流失造成的磷素流失主要以泥沙结合态磷素形式流失。同时一不同措施间径流中的氮、磷浓度差异和泥沙中的氮、磷浓度差异均明显，说明坡耕地水土流失是养分流失的主要载体。结果表明坡耕地的水土保持措施可有效减少养分流失是通过减少径流量、泥沙量实现的，尤其减少泥沙量可以有效减少养分的流失。

　　2.4 水土流失与养分流失的关系

　　用1一12号小区径流、泥沙及其携带流失的养分数据，分析坡耕地水土流失与养分流失的关系，对径流泥沙携带的养分与径流泥沙进行拟合，得出其拟合的方程和相关系数如表2。由表2可以看出，总氮流失量与土壤侵蚀量具有较好的线性关系，其丫达到0.99，达极显著相关，每平方公里增加的土壤侵蚀将会增加0.5903kg总氮的流失。总磷流失量与土壤侵蚀具有较好的线性关系，方程的丫达到0.99，达到极显著相关，每平方公里增加It的土壤侵蚀将会增加0.330 5 kg总磷的流失。有机质流失量与土壤侵蚀具有较好的线性关系，拟合方程的丫达到0.98，达到极显著相关，即随着土壤侵蚀量的增大土壤有机质流失增大。总氮流失量与径流深的矿达到0.94，总磷流失量与径流深的丫达到0.94，有机质的流失量与径流深的丫达到0.92,3者一均达到极显著相关。

　　3 结论　　(1)对都阳湖地区的水土流失状况己报道的主要是从现状出发分析都阳湖地区水土流失的特征及其影响因素、提出防治该地区水土流失的措施，但研究都阳湖地区坡耕地水土流失特征的报道很少，研究坡耕地水土流失对土壤养分的影响还未见报道。本研究在小区试验的基础上得出在不同水土保持措施下坡耕地土壤养分流失有显著差异，土壤氮、磷和有机质的流失均表现为横坡垄作<p项坡垄作+植物篱<p项坡垄作<裸地，说明在坡耕地中水土保持措施对保护土壤养分效果明显。

　　(2)坡耕地氮、磷和有机质的流失以泥沙携带为主，随着降雨量的增大，坡耕地以泥沙携带氮、磷与径流携带氮、磷和有机质流失量剧增;与传统的顺坡垄作垄作相比，顺坡垄作垄作+植物篱、横坡垄作可以减小坡耕地氮、磷和有机质流失量，保护性耕作措施、特别是减少泥沙流失的措施可以减少氮、磷和有机质等养分流失的作用。

　　(3)泥沙中流失的氮以有机态为主(90%)，而径流中流失的氮以可溶性有机氮为主(60%);泥沙中流失的有效磷相对较少，主要是与泥沙中矿物结合态的无效磷为主。

　　(4)氮、磷、有机质的流失量均与土壤侵蚀量、径流深等呈0.05水平的极显著正相关，说明坡耕地上水土流失强度是影响土壤养分流失的最主要因素。

　　参考文献:　　[1]唐佐芯，王克勤草带措施对坡耕地产流产沙和氮磷迁移的控制作用.水土保持学报，2012,26(4):17-22　　[2]朱青坡耕地退化机理及侵蚀退化防治措施研究[D」杭州:浙江人学,2008　　[3]罗林，胡甲均，姚建陆喀斯特石漠化坡耕地梯田建设的水土保持与粮食增产效益分析.泥沙研究，2007(6):8-13　　[4]张彦军，郭胜利，南雅芳，等水土流失治理措施对小流域土壤有机碳和全氮的影响.生态学报，2012,32(18):5777-5785　　[5] Rieke-2app D H Nearing M A. Slope shape effects on erosion:a laboratory study T.Soil Science Society of America Jour-nal 2005 69(5):1463一1471　　[6] Chen H Q Marhan S Billen N et a1.Soi1 organi。arbon and total nitrogen stocks as alfec;ted by different land uses in Baden-Wurttemberg (southwest Germany)T.Journal of Plant Nutrition and Soil Scienc;e 2009172(1):32-42　　[7]田野宏，屈远强，满秀玲，等水土保持措施对黑土流失黏土壤理化性质的影响.东北林业人学学报，2011,39(11):84一88　　[8]朱青，王兆鸯，尹迪信贵州坡耕地水土保持措施效益研究.自然资源学报，2008,23(2):219-229　　[9]马逸麟，梅丽辉鄱阳湖区水土流失及其防治措施.地质灾害与环境保护，2003,14(3):31-35　　[10]师哲，张亭，高华斌鄱阳湖地区流域水土流失特点研究初探.民江科学院院报，2008,25(3):38-41　　[ll]鲍士旦土壤农化分析[M]北京:中国农业出版社，2000　　[12]傅涛，倪九派，魏朝富，等不同雨强和坡地条件下紫色土养分流失规律研究.植物营养与肥料学报，2003,9(1)71一74　　[13]黄丽，丁树文，董舟，等三峡库区紫色土养分流失的试验研究.土壤侵蚀与水土保持学报，1998,4(1):8-13,21。

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