不同农作措施对云南红壤坡耕地径流调控研究

1、不同农作措施对云南红壤坡耕地径流调控研究    云南曲靖地区以缓坡丘陵地形为主且光照充裕,是云南重要的烤烟生产基地,长期以来由于不合理的利用,该地区水土流失严重,水资源短缺矛盾日益凸显。国内外一些学者对不同土地利用类型,例如林地、草地、灌木、坡耕地等的水土流失特征进行过研究1-4,但是对云南红壤坡耕地水土流失特征研究及农作措施对径流调控报道较少。因此,本试验从云南红壤坡耕地资源的可持续利用角度出发,重点从不同农作措施对红壤坡耕地的水土流失特征和径流调控效果进行研究,为防治红壤坡耕地水土流失,改善云南烤烟种植地区农业生态环境,提升土地生产力,提供理论依据和

2、实践措施。1材料与方法1.1试验地基本情况试验点位于云南省曲靖市马龙县旧县镇团结村丘陵地区,东经103°2257.0,北纬25°2117.0,海拔1 885m。属低纬度高原季风气候,具有冬无严寒,夏无酷暑,干冷同期,雨热同季的特点。年平均气温13.6,年均降雨量1 001.8 mm(70%80%的降雨量集中在5-10月),年均日照2 158 h,年均相对湿度75%,年均无霜期247 d。土壤类型为红壤,土壤质地为砂壤土,地形为缓坡丘陵。径流小区设置在同一坡面上,径流小区面积为32 m2(顺坡8 m×横坡4 m),坡度8.5°,坡向东南。径流小区下方设径流

3、池,径流池体积为1.5 m3。烤烟于2008年4月20日移栽,2008年9月4日采烤结束,试验周期共计135 d。试验期间共降雨28场,降雨量为713.8 mm,占常年总降雨量的71.3%。产径流降雨时间及降雨量分别为:5月20日,68.6 mm;6月4日,42.5 mm;6月9日,104 mm;6月19日,65.6 mm;6月28日,91.5mm;7月7日,124.5 mm;7月29日,82.1 mm;8月11日,61.8 mm。1.2试验设置本试验共设4种农作措施,3次重复。即,措施1:顺坡垄作+不揭膜;措施2:横坡垄作+不揭膜;措施3:横坡垄作+秸秆覆盖+揭膜(每个径流小区内覆盖大麦秸秆

4、16 kg,烤烟移栽45 d后揭膜培土);措施4:横坡垄作+揭膜(烤烟移栽45 d后进行揭膜培土)。供试作物为烤烟,品种云烟85,小区烤烟移栽规格:130 cm(墒间距)×65 cm(株间距),种植密度36棵/区。小区施肥量:有机肥:3 500 kg/hm2,N:90 kg/hm2,P2O5:120kg/hm2,K2O:225 kg/hm2。施肥方式塘施,所有肥料作基肥一次性施入。试验期间,除草、防治病虫害措施及其它农事操作一致。1.3分析方法(1)径流量测定:以一次降雨过程为单位,通过记录径流池内水文尺刻度,计算次降雨产生的径流量;每次径流水样采集前,用专用特质工具将径流池内水充分

5、搅拌均匀;水样采集完成后,将径流池清洗干净,关闭放水闸阀待下次降雨。(2)泥沙流失量测定:取100 ml径流液通过0.45m滤膜,滤膜烘干后称重,通过两次滤膜重量差减,计算泥沙(SS)含量。泥沙流失量(g/m2)=径流量(L/m2)×SS(mg/L)×1/1 000。(3)降雨量测定:用SM-I型人工雨量计人工测定。2结果分析2.1不同农作措施的径流流失分析次降雨相对径流量(%)=次降雨径流量/总径流量产径流相对降雨量(%)=每次产径流降雨量/产径流总降雨量由图1、图2可看出:措施1在次降雨过程中所产生的绝对径流量都大于其它措施,但相对径流量与其它措施呈交错状态,其中横坡垄

6、作3种措施的绝对径流量和相对径流量变化趋势大致相同。所有农作措施的相对径流量在相对降雨量上下波动。其中,措施1的曲线振幅大于其它3种横坡垄作措施;横坡垄作的曲线振幅大于相对降雨量。用相对降雨量曲线振幅差异反映不同农作措施对径流调控作用,两者曲线振幅差异越小,说明农作措施对延缓洪峰、增加枯水期明流、改变降雨地表分配的调控作用大,反之对径流调控作用小5。结果表明,顺坡垄作措施对径流调控作用小于横坡垄作措施。2.2不同农作措施的泥沙流失分析次降雨相对泥沙流失量(%)=次降雨泥沙流失量/总泥沙流失量产径流相对降雨量(%)=每次产径流降雨量/产径流总降雨量从图3、图4可看出:措施1次降雨产生的泥沙流失绝

7、对量都大于其它措施,但措施1的相对泥沙流失量并未都大于其它措施。横坡垄作3个措施的相对泥沙流失量变化趋势大致相同。所有农作措施相对泥沙量变化曲线都是围绕相对产径流降雨量变化曲线上下波动,措施1的曲线振幅大于其余3个横坡垄作措施,横坡垄作措施曲线振幅大于相对产径流降雨量的曲线振幅。结果表明:顺坡垄作措施对泥沙调节作用小于横坡垄作措施。表1不同农作措施径流流失和泥沙流失变异系数农作措施措施1措施2措施3措施4产径流降雨量32.59 32.59 32.59 32.59径流流失量70.80 43.77 44.94 53.66泥沙流失量91.87 59.54 57.50 57.362.3不同农作措施径流

8、与泥沙流失的关系表1中各措施径流流失量变异系数表明:措施1的径流量变异系数分别是其它3个措施的1.3倍以上。措施1的径流量变异系数大,说明顺坡垄作径流量的相对偏离程度比横坡垄作措施的大,径流量的偏离程度反映农作措施调节坡耕地径流分布和缓洪错峰的能力;顺坡垄作对径流的调控力小。横坡垄作的3个措施径流的变异系数不同,说明措施4的揭膜处理改变了土壤表面性质,土壤表面性质的改变影响径流调控力。措施3进行了揭膜处理和秸秆覆盖处理,但措施3径流流失量的变异系数与措施2的差异不大,这说明揭膜处理对径流调控起负效应,秸秆覆盖措施对径流调控起正效应。这也证明吕军杰等的观点8-9,免耕措施(未改变土壤表面性质)的

9、坡耕地径流流失量分布起伏小,秸秆覆盖措施的坡耕地径流流失量分布波动小。表1中各措施泥沙流失量变异系数表明:措施1的泥沙流失量变异系数分别是其它3个措施的1.5倍以上。措施1的泥沙流失量变异系数大,说明顺坡垄作措施产生的泥沙流失量相对偏离程度大,顺坡垄作对泥沙流失的调控力小。横坡垄作3个措施泥沙流失量的变异系数大致相同,说明坡耕地进行揭膜和秸秆覆盖未能显著提高坡耕地泥沙流失的调控力。通过观察表1可得:各农作措施坡耕地泥沙流失量变异系数>径流流失量变异系数>产径流降雨量变异系数。措施1的径流量变异系数是降雨量的2.17倍,其余3个横坡垄作措施的径流量变异系数是降雨量变异系数的1.341

10、.65倍。顺坡垄作的泥沙流失量变异系数是径流量变异系数的1.071.36倍。这说明产流降雨是坡耕地径流产生的前提,泥沙流失是伴随径流产生。产流降雨量的变异系数是径流量变异系数的基数,径流量变异系数是泥沙流失量变异系数的基数。因此,降雨量的变异系数通过径流流失和泥沙流失被逐级放大,坡耕地水土流失存在流失量变异系数的放大效应。但各农作措施的水土流失量变异系数被放大的程度不一致,同为横坡垄作的3个措施2,3,4中,措施4径流量变异系数比产流降雨量变异系数增加64.65%,措施4泥沙流失量变异系数比径流流失量变异系数增加6.90%,措施4变异系数间增幅差异过大。措施3径流量变异系数比产流降雨量变异系数

11、增加37.90%,措施3泥沙流失量变异系数比径流流失量变异系数增加27.95%,措施3变异系数间增幅差异小且增幅同为双低,这证明了郭廷辅、段巧甫的观点7,调配坡面径流的措施只有达到互助互补关系,才能有效控制水土流失。措施3综合调控坡耕地水土流失效果优于其它措施,同时也说明秸秆覆盖处理对泥沙流失的调控作用大于对径流调控作用。3结论在控制红壤坡耕地绝对径流量和泥沙绝对流失量方面,横坡垄作效果远好于顺坡垄作,横坡垄作的3种措施在揭膜前后,径流量和泥沙流失量发生了3个阶段变化。在揭膜后的前3次降雨过程中秸秆覆盖措施对减少径流量具有较好的效果,秸秆覆盖措施对揭膜后减少泥沙流失具有显著效果。产流降雨是坡耕

12、地径流流失的前提,泥沙流失是伴随径流产生。产流降雨量的变异系数是径流量变异系数的基数,径流量变异系数是泥沙流失量变异系数的基数。产流降雨量的变异系数通过径流流失和泥沙流失被逐级放大,坡耕地水土流失存在流失量变异系数的放大效应。变异系数间的差值大小反映了农作措施对水土流失的调控力度。秸秆覆盖处理对泥沙流失的调控作用大于对径流调控作用,措施3综合调控坡耕地水土流失效果优于其它措施。参考文献:1黄云凤,张珞平,洪华生,等.不同土地利用对流域土壤侵蚀和氮、磷流失的影响J.农业环境科学学报,2004,23(4):735-739.2张金池,庄家尧,林杰.不同土地利用类型土壤侵蚀量的坡度效应J.中国水土保持

13、科学,2004,2(3):6-9.3黄丽,丁树文,张光远,等.三峡库区紫色土坡地的耕作利用方式与水土流失初探J.华中农业大学学报,1998,17(1):45-49.4杨子生,刘彦随,卢艳霞.山区水土流失防治与土地资源持续利用关系探讨J.资源科学,2005,27(6):146-150.5杨树江.地表径流调控技术在水土保持治理中的应用J.治淮,2007(1):20-21.6袁东海,王兆骞,陈欣,等.不同农作措施红壤坡耕地水土流失特征的研究J.水土保持学报,2001,15(4):66-69.7郭廷辅,段巧甫.径流调控理论是水土保持的精髓:四论水土保持的特殊性J.中国水土保持,2001(11):1-5.8吕军杰,姚宇卿,王育红