晉北高寒區(qū)坡改梯對(duì)農(nóng)田產(chǎn)流產(chǎn)沙及養(yǎng)分流失的影響

郭玉記 賈 芳 劉一樂

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)水土保持科學(xué)研究所，山西 太原 030002）

坡耕地是我國的重要耕地資源，占我國總耕地面積的35%，在降雨量較大的情況下，坡耕地水土流失嚴(yán)重，造成土壤生產(chǎn)力下降，營養(yǎng)元素均有不同程度流失，導(dǎo)致我國水環(huán)境惡化[1]。

坡改梯工程能有效解決水土流失及養(yǎng)分流失問題，變跑水、跑土、跑肥的“三跑田”為保水、保土、保肥的“三保田”。然而坡改梯雖然能有效解決水土流失問題，但新修梯田擾動(dòng)土壤原有養(yǎng)分，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)和活性酶有所破壞，土壤養(yǎng)分含量下降，并沒有有效提高作物產(chǎn)量，因此，通過試驗(yàn)掌握新修梯田的肥力狀況及水土流失特征尤為必要。

1 研究區(qū)域與方法

1.1 研究區(qū)域

研究區(qū)域?yàn)樯轿魇∩疥幙h合盛堡鄉(xiāng)西雙山村省農(nóng)科院高寒所試驗(yàn)基地，地貌類型屬典型的黃土丘陵溝壑區(qū)，氣候類型為溫帶大陸性氣候，年均氣溫僅7℃，為典型高寒區(qū)，年降雨量410 mm。選取黍子作為試驗(yàn)作物。

1.2 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)在坡耕地、1# 坡改梯和5# 坡改梯上設(shè)置對(duì)比試驗(yàn)，每種地塊上劃定3 個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為4 m×5 m=20 m2。為防止各試驗(yàn)小區(qū)之間水分和土塘養(yǎng)分的相互流失，在試驗(yàn)小區(qū)四周垂直埋入PVC 板材，徑流小區(qū)下方安裝集水槽，并在接口處放置塑料桶，收集降雨過后的地表徑流水。用雨量計(jì)進(jìn)行降雨觀測(cè)，在黍子整個(gè)生長周期內(nèi)，收集了2020年6月18日和7月30日的徑流量，兩次降雨分別為11.6 mm 和23.5 mm，降雨時(shí)長為1.5 h 和3.2 h，每次降雨后立即用徑流水計(jì)算徑流量。

用1 000 ml 塑料桶收集徑流桶渾水樣用以測(cè)定養(yǎng)分含量，另取1 000 ml 渾水樣采用烘干稱重法計(jì)算泥沙含量，再根據(jù)總徑流量計(jì)算總泥沙量。

2 結(jié)果分析

2.1 不同處理的產(chǎn)流產(chǎn)沙分析

表1 為6月18日、7月30日兩次不同降雨強(qiáng)度下，坡耕地、1#坡改梯、5#坡改梯等三種立地類型下，地表產(chǎn)生的徑流量和泥沙量情況。可以看出，在降雨量相同的情況下，坡耕地產(chǎn)流最大，達(dá)到坡改梯的4～30 倍，1# 坡改梯產(chǎn)流次之，為5# 坡改梯的15～20 倍，原因?yàn)椋弘S著坡改梯改造年限的延長，土壤逐漸熟化，土壤水分含量和蓄水能力持續(xù)上升和增強(qiáng)，產(chǎn)生徑流量減少。

表1 農(nóng)田地表徑流量和泥沙量

在降雨量相同的情況下，坡耕地產(chǎn)沙最大，達(dá)到坡改梯的20～40 倍，1#坡改梯產(chǎn)沙次之，為5#坡改梯的7～20 倍。原因?yàn)椋浩赂奶蓦S著形成年份的延長，有效入滲雨水增加，產(chǎn)生徑流量減少，隨徑流帶走的泥沙也相應(yīng)減少。

坡耕地在雨量較大時(shí)產(chǎn)流、產(chǎn)沙較大，在7月18日較大降雨量情況下，產(chǎn)生的徑流量是6月18日降雨量較小時(shí)產(chǎn)生徑流的32.4～85.2%，而產(chǎn)生的泥沙量是6月18日降雨量較小時(shí)產(chǎn)生泥沙的50.9～70.2%。這說明，降雨量是造成坡耕地嚴(yán)重水土流失的重要原因。

2.2 不同處理對(duì)徑流中氮元素的影響

表2 為不同處理農(nóng)田地表徑流氮流失量特征，可以看出，在不同雨強(qiáng)條件下，氮元素的流失量均是有機(jī)+無機(jī)配施最低，且在大雨強(qiáng)條件下，梯田的氮元素流失情況要顯著大于坡耕地量；全氮的流失量要顯著高于小雨量；各種耕地類型在不用施肥處理下氮流失量無顯著差異，但坡耕地與不同年限坡改梯相比，隨著坡改梯年限的增加，氮流失量顯著減少。

表2 不同處理農(nóng)田地表徑流氮流失量

2.3 不同處理對(duì)徑流中磷元素的影響

表3 為不同處理農(nóng)田地表徑流磷流失量，可以看出，梯田的磷元素流失量顯著低于坡耕地，5#坡改梯的表現(xiàn)要優(yōu)于1#坡改梯，且在大雨強(qiáng)條件下，全磷的流失量要顯著高于小雨量。

表3 不同處理農(nóng)田地表徑流磷流失量

各種耕地類型在不用施肥處理下磷流失量均無顯著差異，但坡耕地與不同年限坡改梯相比，隨著坡改梯年限的增加，磷流失量顯著減少。試驗(yàn)結(jié)果表明，坡耕地改為坡改梯，坡改梯工程對(duì)晉北高寒區(qū)坡耕地產(chǎn)流及養(yǎng)分流失有顯著影響，相對(duì)于坡耕地5年坡改梯田，徑流量和泥沙量平均減少68.6%和91.2%，氮磷流失量平均減少26.3%和29.8%，降雨強(qiáng)度也是影響水土和養(yǎng)分流失的關(guān)鍵因素，隨著降雨時(shí)間的增加，徑流量、泥沙量和土壤養(yǎng)分流失量也相應(yīng)增加。