【论文精选】不同耕种模式下降雨等级对紫色土坡耕地产流产沙的影响

科技工作者之家 2020-08-27

来源:中国水土保持科学

川中丘陵区紫色土分布集中,坡耕地比例大,降雨时空分布不均,土壤侵蚀十分严重。降雨是侵蚀发生的动力,降雨量、降雨强度、历时等降雨特征显著影响坡面土壤侵蚀。有学者通过划分天然降雨为不同降雨类型,深入探讨降雨类型与土壤侵蚀的关系。侵蚀性降雨是坡面土壤侵蚀的主要原因, 通过合理布置耕作、工程和生物措施,能减轻水土流失。沟垄耕作可改变小地形,分散拦蓄地表径流,减少冲刷,其中横坡垄作在小雨强下具有较强防治侵蚀效应。植被在减弱降雨动能、固土和阻缓径流等方面作用明显,与植被类型、盖度等密切相关。小降雨强度下草本对泥沙的拦截率高于灌木,而中、大降雨强度下规律不明显。依据降雨侵蚀规律布设植物篱可控制细沟发育,减少土壤侵蚀量,是治理紫色土坡耕地水土流失良好的生态措施。目前对川中丘陵区不同降雨等级下水土流失规律的定量研究较少,探索水土保持效果较优的耕种模式,可为川中丘陵区紫色土水土流失防治和评价提供科学依据。

作者基于遂宁水土保持试验站1989—2016年降雨与径流输沙数据,垄耕作、横坡垄作、植物篱定植初期、定植3年后植物篱4种模式划分为1991—1993年、2004—2005年、2006—2008年和2013—2016年4个时期,就不同降雨等级下径流小区产流产沙规律进行分析。

研究结果表明:

1)小、中雨基本不造成侵蚀,侵蚀性降雨主要为大、暴雨,集中于6—8月。

2)等高沟垄大雨下水土保持效应最好。相比顺坡垄作,横坡垄作大暴雨下可减流50%~56%,暴雨下减沙93%~95%,且差异显著(P<0.05)。顺坡垄作种植黄花较玉米可减沙88%~98%,大、暴雨下差异显著。植物篱定植初期产流产沙反而大于对照区,且在大雨下差异显著;而定植3年后,植物篱减流减沙作用明显,且香根草优于新银合欢。

3)沟垄小区产流产沙量在特大暴雨与大、暴雨间差异显著。顺垄黄花小区产流量大,暴雨是大雨下的6.4倍,且差异显著;横(顺)垄小区大暴雨与大、暴雨的产沙量差异显著。定植初期植物篱小区产流量在各降雨等级间差异不显著(P>0.05),而油桃小区产沙量在大暴雨与大雨间差异显著。定植3年后植物篱及其对照小区产流产沙量在大暴雨与大、暴雨下均差异显著,大暴雨下产流量和产沙量分别为大、暴雨的3.3~6.6倍和8.8~113.5倍。各类措施减沙均优于减流效应,减沙作用随降雨等级增大呈降低趋势,考虑农业管理和经济收益,应结合实际情况选择适宜的耕种模式。

本研究国家自然科学基金"华北土石山区典型林分坡地径流形成机制研究"(41601028);中国博士后科学基金面上项目"四川紫色土壤有机碳流失机理及对碳储量的影响"(2012M511938);水利部公益性行业科研专项"水土保持生态效应监测与评价技术研究"(201501045)共同资助



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