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耕作措施在水土保持中的应用


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评论(0)|2016-04-03|发布:凌风 |收藏

  摘要:水土流失直接导致了生态环境恶化,我国坡耕地的水土流失问题日益严重,本文通过对陇东黄土高原坡耕地水土流失现状及其成因的分析,详细介绍了多种不同的水土保持耕作措施,最后通过实验数据分析,对不同耕作措施在不同降雨强度影响下对水土的保持作用以及不同耕作方式的有效运用进行研究,希望能够为陇东黄土高原持续性的水土保持工作提供依据,为农业的可持续发展和生态环境建设提供决策支持。

  Abstract: Soil and water erosion directly leads to deterioration of ecological environment. The slope cropland erosion problem is increasingly serious in China. This article analyzes the status of slope cropland erosion problem in Longdong loess plateau and the causes, introduces a variety of soil and water conservation tillage measures in detail, finally, studies the soil and water conservation function of different cultivation measures and the effective use of different farming methods under different rainfall intensity through the analysis of the experimental data, hoping to work for sustainability of soil and water conservation in Longdong loess plateau, and provide decision support for the sustainable development of agriculture and ecological environment construction.
  关键词:水土流失;耕作措施;应用研究
  Key words: soil and water erosion;cultivation measures;application research
  中图分类号:S157.4 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2016)04-0174-04
  0 引言
  陇东黄土高原位于甘肃省东部,庆阳和平凉地区是这一地区的主体组成部分,大面积地表被各类黄土覆盖,特别是马兰黄土,极易受到水的冲刷和潜蚀。随着人们对林木的滥砍滥伐、对耕地的过渡开垦的日益加剧,在集中降雨时期,导致大量的水土流失,也是导致黄河泥沙量增加的主要因素之一。目前,陇东黄土高原水土流失呈现如下特征:一是水土流失的范围逐步扩大,总面积不断增加,目前已有近百分之三十的土地水土流失严重;二是多种因素导致水土流失现象日益严重,其中百分之六十以上的水土流失是水力侵蚀造成的;三是坡耕地水土流失尤为严重,导致作物减产,甚至是无法再进行耕作。
  不可避免的自然因素是导致水土流失的重要原因,而人类的无意之为更加剧了水土流失现象。导致陇东黄土高原水土流失的自然因素:首先是每年7-9月的集中降水,特别是暴雨,极易对土壤造成侵蚀。其次是地形多属于丘陵沟壑区,坡度越陡,地表径流越快,冲刷侵蚀力越强;坡面越长,地表径流量越大,冲刷力越强。再次,受地形地势以及农民耕作习惯的影响,直接导致耕地积水严重和雨水冲刷力强,从而造成严重的水土流失现象。最后是,黄土本身抗腐蚀性差,土壤疏松,透水性差,另外缺少植被覆盖保护,也是造成水土流失的重要原因之一。
  造成水土流失严重的人为因素主要表现在,人们对土地资源的不合理开发利用,如过度开荒农耕造成植被锐减,失去了水源涵养和土壤保护的天然屏障,加重了雨水和地表水对土壤的侵蚀。二是耕作制度不科学,造成土地的使用和养护严重失调,土壤的有机物质流失严重,土壤生产力难以恢复,产能严重下降;另外由于大型机械使用受限,土壤翻耕次数越来越少,导致土壤透水性和蓄水能力明显降低。三是土地资源利用率有所提高,未利用土地面积减少,但是产能仍未充分发挥,目前耕地面积减少较快,林地面积有所减少,牧草地呈下降趋势。
  本文通过对陇东黄土高原坡耕地水土流失现状及其成因的分析,详细介绍了多种不同的水土保持耕作措施,最后通过实验数据分析,对不同耕作措施在不同降雨强度影响下对水土的保持作用以及不同耕作方式的有效运用进行研究,希望能够为陇东黄土高原持续性的水土保持工作提供依据,为农业的可持续发展和生态环境建设提供决策支持。
  1 水土保持耕作措施的主要类型
  为了应对日益严重的陇东黄土高原水土流失问题,除了采取修筑梯田等工程措施和增加植被等措施,还广泛采取水土保持耕作措施来防止水土流失,具体措施主要有以下几种:
  一是横坡耕作,即等高耕作,在平行于等高线的方向上形成众多蓄水沟,有效涵养水源,增加透水性,既可以增加农作物产量也可有效减少水土流失。坡耕地如果采用传统的顺坡耕作,势必会造成严重的水土流失,而采取横坡耕作更利于水土保持的。
  二是秸秆覆盖,目前已被广泛推广的一种集节水、生态、有机、环保于一体耕作方式,可以起到增肥、改善土质的作用,并有效改善微生物循环,在冬季还可以起到保温的效果,有效改善农作物的生长环境,起到保持水土的作用。
  三是等高种植,即按照一定的间距种植灌木等作物,既有一定的经济价值,又有很好的生态效益。灌木等作物可以有效防止水土流失,提高土壤生产力,有效保护土地资源。目前,该种耕作方式已被广泛运用于多个国家,与工程措施相比,等高种植投入少,对生态的破坏小,还可以作为天然的隔离屏障,有效减少病虫害的传播。   四是水平梯田,是一种较为传统的保持水土的有效措施,起作用原理主要是通过延长地表径流的滞留时间,使其充分渗透至土壤下层;另外长缓坡改成水平梯田后,其坡度减缓,可以使地表径流的流速降低,减弱水的冲刷力,有效保持水土。
  2 不同耕作措施在水土保持中的有效应用
  2.1 不同耕作方式的水土保持效果
  本文通过选择一定坡度的天然降雨和人工降雨小区,通过观察、实验和数据统计分析等方法,分别对等高种植、秸秆覆盖、横坡耕作裸地、顺坡耕作裸地、裸地、垄向区田、深松地等不同耕作方式下产流产沙过程进行分析,并结合对降雨强度和侵蚀性的研究,综合评价不同水土保持耕作方式的效果。
  一是第1次天然降雨情况下的实验结果分析。通过对不同水土保持耕作方式的产流产沙实验数据(如图1、图2和图3所示),可知裸地的产流量最大,其次是顺垄,然后是横坡耕作,最后是等高种植和秸秆覆盖。因为裸地土壤疏松,在降雨过程中,土壤结构容易遭到破坏;植被和秸秆可以缓和降雨对土壤的直接冲击力,起到防护作用,同时也能够延长雨水渗入地表的时间,另外植被的根系可以使土壤空隙增大,更利于雨水的渗透。
  二是第2次天然降雨情况下的实验数据分析。据统计数据(如图4、图5和图6所示),可知裸地的径流量依然是最大,其余的依次为顺坡裸地、横坡裸地、等高种植、秸秆覆盖、和深松地及垄向区田。地表越粗糙,其径流量越少,滞留时间越长。
  三是人工降雨下实验结果分析。如表1所示,顺坡裸地的产流量最大,其次是横坡裸地、等高种植、深松地和秸秆覆盖及垄向区田;顺坡裸地的产沙量也是最大的,然后依次是横坡裸地、等高种植、深松地、秸秆覆盖和垄向区田。降雨强度是影响土壤侵蚀程度的最直接动力,从表1中可以看出,等高种植耕作方式在大雨时,所产生的流量和泥沙量大于中雨时,远大于小雨时,即降雨强度与土壤侵蚀程度成正比,值得注意的是,产流量和产沙量并不是成正比关系。
  不同的耕作方式造成的水土流失差异很大,与此同时还需注意不同强度降雨下不同耕作方式的水土流失情况,研究结果标明,随着降雨强度的增大,不同耕作方式造成的水土流失均呈现增长趋势。但是不同的耕作方式产流产沙的过程各不相同,顺垄和横垄的受侵蚀程度均较强烈,而等高种植和秸秆覆盖变化相对较小。其主要原因在于,不同的耕作措施对于不同程度的降水的蓄水作用有所不同,而产流量和产沙量又具有一定的滞后性,在降雨初期,各种耕作方式下的土壤都具有一定的渗透性,如果下降量没有超出渗透力,则不会产生流量和沙量。只有在持续降雨过程中,降雨量超出渗透能力时,才开始产沙产流;当然降雨强度越大,产流的时间越早,在降雨停止后,产流产沙仍会持续一段时间。
  如图7、图8、图9、图10所示,秸秆覆盖相比于等高种植,植被覆盖较好,不管是在何种强度的降雨情况下,造成的水土流失均较少,不到裸地的五分之一;秸秆覆盖耕作方式在整个降雨过程中,由于秸秆覆盖,是地表的粗糙程度增加,缓和了降雨的直接冲击力,因而其产流和产沙的趋势均较缓慢,这对于土壤的蓄水、保水都有一定的促进作用。
  2.2 不同耕作方式的有效应用
  最新的研究结果显示,5°以下的坡耕地应采取横坡耕作的方式,5°至8°的坡耕地应采取等高种植的方式,8°至15°的坡耕地应采取修筑水平梯田的方式,15°以上的坡耕地应采取退耕还林的方式。为了更好的防治陇东黄土高原的水土流失问题,应因地制宜,结合不同坡度的实际情况,选择不同的耕作组合方式,以起到最佳的水土保持效果。
  首先,5°以下的坡耕地宜采用横坡耕作方式,因为在不同的坡度上,地表径流量随着坡度的增加逐渐接近顺坡耕作的值,横坡耕作方式的保水功能会有所下降,只有在较缓的坡度下,横坡耕作的水土保持效果才能达到最优,其临界坡度值为5°,长度应控制在100米以内,进行改垄措施的效果最显著。
  其次,5°至8°的坡耕地,实验数据显示,3°坡耕地的灌木篱10年可以淤积14cm的土层,5°坡耕地的灌木篱10年可以淤积16cm的土层,从而逐渐形成坡式梯田。据统计资料显示,梯田的水土保持率与灌木篱的相近,且灌木篱在生产过程中产生的枯叶等可以分解成改善土壤的有机物质,促进作物成长,形成有机良性循环;与此同时,灌木篱相比梯田工程,操作简便,易于推广。因而5°以上的坡耕地采用等高种植灌木篱的方式,既可以起到良好的保持水土的作用,又可以节约大量的成本,而且还具有重大的生态效益,便于进行广泛推广。
  再次,8°至15°坡耕地,此类坡耕地较少,但是受侵蚀最为严重,急需有效、快速的措施进行水土流失防治。研究数据显示,水平梯田在坡度较陡的情况下,其水土保持效果也较好,能够达到百分之九十五以上;而横垄耕作仅适用于5°以下的缓坡,等高种植耕作方式的适用范围较广,但是具有一定的滞后性,因此尽管修筑水平梯田存在诸多不足之处,但是综合考虑各项因素,对于防治较陡坡耕地水土流失,其不失为最佳选择。
  最后,15°以上坡耕地,黄土丘陵区地面坡度大部分在15°以上,目前各地方已出台相应的政策文件督促25°以上的坡耕地退耕还林工作的落实,而对于15°至25°的坡耕地退耕还林工作还有待加强。
  3 小结
  陇东黄土高原受水力风力重力等自然因素以及过度耕作和滥砍滥伐等人为因素影响,水土流失范围广、面积大,特别是坡耕地尤为突出,横垄耕作、水平梯田、等高种植等水土保持耕作措施可以有效防止水土流失,但是各种耕作方式各有利弊,应因地制宜,结合地形地势的实际情况,采取有效的耕作措施,以实现最佳的效果。通过因地制宜的治理水土流失问题,结合不同坡度的实际情况,选择不同的耕作组合方式,起到了最佳的水土保持效果,通过实验分析,采用各种方式水土保护措施都能够达到百分之九十五以上的水土保持效果。
  参考文献:
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  [2]刘玉兰.黄土高原地区水土保持耕作措施区划探讨[D].西北农林科技大学,2009(06).
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