紅壤緩坡花生地不同水土保持措施效果分析

鐘義軍，葉川，黃欠如?，章新亮，武琳，孫永明，秦江濤

(1.江西省紅壤研究所，331717，南昌;2.中國科學院南京土壤研究所，210008，南京)

紅壤是我國長江流域以南各種紅色或黃色酸性土壤的總稱，其分布面積2.18億hm2，占全國土地面積的22.7%。豐富的光、熱、水條件是低丘紅壤的綜合開發利用成為該區農業可持續發展的突破口［1］，是我國重要的土壤資源和多種農林產品的主產區［2-3］;同時，紅壤水土流失嚴重，已經成為我國南方紅壤區危害環境的第一位問題。江西省是我國紅壤分布重要區域之一。紅壤旱地是紅壤在旱作條件下形成的耕作土壤，占江西耕地面積的12% ～15%，是發展多種經營和農民致富的主要資源。由于紅壤旱地長期不合理開墾利用以及降水分布的不均勻，季節性暴雨引起的水土流失非常嚴重。據統計，江西省年水土流失量達1.64億t，占土地面積的20%，而且還有不斷惡化的趨勢［4-5］，極大地制約了當地經濟的發展［6］;另一方面，紅壤旱地立地條件復雜，自然與人文環境背景迥異，造成侵蝕特征各異，加之紅壤侵蝕影響因素多樣、過程復雜、時間和空間上分布的隨機性和不確定性均給紅壤旱地土壤侵蝕科學研究帶來極大的困難和嚴峻的挑戰:因此，紅壤旱地水土保持措施效果研究成為紅壤侵蝕研究的重要任務，對治理水土流失和發展農業生產方面具有十分重要的作用［7］。作為紅壤旱地的先鋒作物，花生(Arachis hypogaea)在農作物種植中被大力推廣［8］，但是，花生因生長周期較短，農事較多，水土流失較為嚴重。本研究旨在探討紅壤緩坡花生地上不同水土保持措施的效果，分析水土保持影響因子間的變化規律，為構建紅壤緩坡旱地水土流失治理模式和關鍵技術、促進本地區農業和社會經濟的持續發展提供科學依據。

1 試驗地概況

本研究在江西省進賢縣江西省紅壤研究所的水土流失定位試驗站進行。該試驗站的地理位置為E 28°15'30″，N 116°20'24″，氣候溫和、雨量豐富、日照充足、無霜期長，屬中亞熱帶季風氣候，年均降雨量1 537 mm，年蒸發量1 100～1 200 mm;干濕季節明顯，3—6月為雨季，降雨量占全年雨量61% ～69%;7—9月為旱季，蒸發量占全年蒸發量的40% ～59%;年均氣溫17.7～18.5℃，最冷月氣溫(1月)為4.6℃;最熱月(7月)平均氣溫一般在28.0～29.8℃。地形為典型低丘，土壤為第四紀黏土母質發育的紅壤旱地，質地較黏重，肥力中等。

2 研究方法

試驗地地形和土壤理化性質基本一致，樣地坡度為10°。試驗采用徑流小區法，建立12個小區，小區面積120 m2(5 m×24 m)，設置4種不同耕作措施(花生常規種植(對照)、花生+草籬、花生+覆蓋+草籬、花生+覆蓋)進行水土流失監測。每種處理3個重復。在相應草籬小區順坡間隔8 m種植1條香根草(Vetiveria zizanioiaes)籬，每條籬帶2行，株行距為50 cm×50 cm;覆蓋材料采用水稻秸稈。

花生品種選用進賢多粒土花生，種植密度為40 cm×15 cm，2010年4月26日播種，8月26日收獲。試驗于2010年5月開始，每次降雨后測定地表徑流量和泥沙量，8月底觀測結束，用以比較花生生長期不同措施的水土保持效果。

降雨量測定采用北京澳作HOBO U30監測儀;徑流量觀測采用分流池法;侵蝕量取樣測定采用攪拌法［9］。

用Excel2003進行數據分析及作圖，SPSS16.0數據處理軟件進行方差分析及相關性分析。

3 結果與分析

3.1 觀察期內日降雨量分布與地表徑流量統計

試驗觀察期內共降雨32次，其降雨分布見圖1，其中，日降雨量在60 mm以上的達到10次，以2010年6月19日最大，達到168 mm，日降雨量在30～60 mm之間的4次，＜30 mm的18次。日降雨量在60 mm以上的集中于5、6、7月份，占試驗觀察期內總降雨量的51.25%。

圖1 2010年試驗觀察期內日降雨量分布Fig.1 Distribution of daily rainfall during experimental observation period in 2010

3.2 不同處理對徑流量的影響

在32次降雨事件中共發生21次產流事件，不同處理地表徑流量統計見表1和圖2。可知:作物+草籬、作物+覆蓋+草籬和作物+覆蓋3種措施的地表徑流量均與對照(花生常規種植)差異顯著(P＜0.05)，其中覆蓋和覆蓋+草籬處理與對照差異極顯著(P＜0.01)。由圖2可以看出:在花生生育期內作物+覆蓋+草籬處理的效果最好，平均地表徑流量最低，與對照相比可減少地表徑流量48.82%。其徑流量由大到小順序依次為對照(花生常規種植)、作物+草籬、作物+覆蓋和作物+覆蓋+草籬。因此，秸稈覆蓋+草籬技術僅產生較少的徑流量，是低丘紅壤緩坡旱地水土保持有效耕作措施，主要原因是覆蓋在地表的作物秸稈可以削弱雨滴對土壤的打擊力，從而減輕其對地表結構的破壞。阻止地表硬殼的形成使大部分降雨能迅速滲入土壤，增加水分滲透率，提高土壤含水量，減少地表徑流的形成［10］，植物籬技術能有效減少地表徑流的形成［11］。

表1 不同處理地表徑流量統計Tab.1 Surface runoff during observation period m3/hm2

表2 不同處理土壤侵蝕量統計Tab.2 Soil erosion amount during observation period kg/hm2

圖2 不同水土保持措施5—8月地表徑流量統計Fig.2 Surface runoff of different tillage measures

圖3 不同耕作措施5—8月土壤侵蝕量統計Fig.3 Soil erosion amount of different tillage measures

3.3 不同處理對土壤侵蝕量的影響

21次降雨產流事件引起的土壤侵蝕量見表2和圖3，統計分析(圖3)顯示:作物+草籬、作物+覆蓋+草籬和作物+覆蓋3種措施的土壤侵蝕量均與對照(花生常規種植)差異顯著(P＜0.05)，其中作物+覆蓋和作物+覆蓋+草籬處理土壤侵蝕量較對照分別減少60.0%和62.4%，與對照差異極顯著(P＜0.01)。其土壤侵蝕量由大到小順序依次為對照、作物+草籬、作物+覆蓋和作物+覆蓋+草籬。由于秸稈覆蓋時，雨滴對地表的打擊力弱以及因覆蓋減少了雨滴對地表的直接打擊面，使被雨滴濺起而進入到徑流中的細小土粒減少，同時因覆蓋產生的徑流少，由其侵蝕的土壤也大為減少;因此，秸稈覆蓋僅產生較少的土壤流失量［12］。另外，植物籬技術能有效攔截土壤侵蝕［13］，使得秸稈覆蓋+草籬技術成為低丘紅壤緩坡旱地水土保持有效耕作措施。8月24日花生收獲后相同徑流量引起的土壤侵蝕量明顯加大，但常規種植花生措施的土壤侵蝕量增大率明顯大于其他3種措施，這表明農事措施對土壤侵蝕量有一定影響。

4 結論與討論

紅壤區作為我國主要的經濟林果、經濟作物及糧食生產的重要基地，農業技術措施不但可以有效防治水土流失，還可以取得較高的生態、經濟和社會效益［14］。在我國南方紅土丘陵區域，坡耕地面積較大，高達90%的坡耕地具有不同程度的水土流失［15］。水土保持措施是紅壤緩坡旱地水土流失治理的主要措施之一，也是治理坡耕地水土流失首先并重點考慮的措施。以花生常規種植為對照，重點考察了覆蓋、草籬以及覆蓋+草籬等水土保持措施對紅壤緩坡花生地水土流失的影響，通過試驗得到以下結論。

1)紅壤緩坡花生地徑流與降雨同期產生，但在日降雨量小于10 mm的條件下基本沒有地表徑流，降雨事件集中于5、6、7月份，引起地表徑流量也主要集中于在這3個月，紅壤緩坡花生地該時期的水土保持工作顯得尤為重要和有意義。

2)采取水土保持措施手段能有效遏制地表徑流的產生。與花生常規種植相比，3種水土保持措施產生的地表徑流量由大到小的順序為:作物+草籬、作物+覆蓋和作物+覆蓋+草籬，這表明覆蓋和草籬對紅壤緩坡花生地的地表徑流產生量有一定影響;但是文中沒有對覆蓋的厚度以及草籬間距對徑流量、侵蝕量和花生農藝性狀進行過多的研究，有待于下一研究。

3)在紅壤緩坡花生地采取的4種不同水土保持措施中，地表有植被就能有效保護水土流失，而采取作物+秸稈覆蓋+草籬技術僅產生較少的徑流量和土壤侵蝕量，是紅壤緩坡花生地較為有效水土保持措施，建議予以大力推廣。

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