2023年水土保持耕作措施及其对土壤的影响.docx

水土保持耕作措施及其对土壤的影响 宋学忠 刘赫 张延红    我国坡耕地面积较大，水土流失问题严重，水土保持是防止农业生态环境进一步恶化和保障粮食生产平安的重要抓手。本文详尽介绍了水土流失的现状及成因，总结了横坡耕作、农作物秸秆覆盖、等高种植、水平梯田种植等4种水土保持耕作措施，并对水土保持耕作措施的影响进行了综述，以期为农业可持续开展、水土保持耕作措施制定、防止水土流失等提供决策参考。 关键词    水土流失;成因;水土保持;耕作措施;机理;效果 中图分类号    S157        文献标识码    A 文章编号   1007-5739（2022）17-0172-02                                                                                     开放科学（资源效劳）标识码（OSID） 1    水土流失现状及成因分析 随着人们对林木的不断砍伐及对耕地的过度开垦，在集中降雨时节，积水会引起地表径流，地面冲刷导致大量水土流失。目前，水土流失范围逐步扩大，受损总面积不断增加。据统计，近30%的土地存在严重的水土流失问题，水土流失问题非常严重。导致水土流失的影响因素很多，但最主要的因素是水力侵蚀，有60%的水土流失问题是由水力侵蚀造成的。目前，各种耕地中坡耕地水土流失问题最严重，由于水土流失造成耕作层减少、土壤退化、肥力流失，最终导致坡耕地减产，还有局部土地耕作完全依赖化肥施用，而施用化肥还会加剧土壤退化，从而进入恶性循环的“怪圈〞。自然气候因素是土壤侵蚀的重要原因，每年雨季降水集中，暴雨对水土侵蚀更为严重。此外，水土流失受地形影响也较大，坡度越大越容易造成水土流失。 2    水土保持耕作措施 由于水土流失会对土壤造成严重的侵蚀，所以应因地制宜采取水土保持耕作措施来防止水土流失。主要措施有以下方面： 2.1    横坡耕作 横坡耕作也被称为等高耕作，通过开凿蓄水池来保水，蓄水池开凿的方向要平行于等高线。该措施可以有效减少水土流失，横坡垄通过缩短汇水坡长，减少了坡面土壤的侵蚀[1]。与坡耕地上传统的顺坡耕作相比，横坡耕作可有效防止地表径流携带水土，有利于固持水土。 2.2    农作物秸秆覆盖 农作物秸秆覆盖是目前广泛推广，并且规模化实施的一种集节水、生态、有机和环保于一体的耕作方式。秸秆覆盖不仅可增加地表粗糙度、减少风蚀，而且经原位腐解进入土壤还能起到增碳培肥、改善土质的作用，有效改善农作物的生长环境。Wolfe等[2]研究说明，植被覆盖能有效提高地表空气动力学粗糙度、减缓风速、阻挡沙尘，对地表沙土起到固持保护的作用。 2.3    等高种植 在坡耕地上沿等高线方向进行耕作和种植作物，垂直于水流方向进行横向耕作，是提高地表覆盖度和粗糙程度的农耕方法。从拦蓄地表径流、增加雨水入渗的角度来说，相较于无措施的平整坡面，等高耕作效果更好。研究说明，顺坡耕作是最不利于水土保持的耕作方法之一，其不仅增大了地表径流量、不利于蓄积土壤水分，而且还能增大侵蚀发生的强度。此外，种植灌木也是提高地表覆盖度的有效措施，既能有效防止水土流失，还能保护土地资源、提高土壤生产力。假设以一定的间隔种植灌木，既有经济价值，又有一定的生态效益。与工程措施相比，等高种植投资少、对农业生态环境的破坏小，还可以作为天然的隔离屏障，有效减少植物病虫害的传播。 2.4    水平梯田种植 通过沿着长缓坡坡耕地水平方向构建梯田，可以阶段性减缓坡度，延长地面径流在坡地的停留时间，使得地面径流可以被土壤充分吸收，进而减缓地面径流的流速，以到达保持水土、防止水土流失的效果。 3    水土保持耕作措施對土壤的影响 水土保持耕作措施的技术核心是通过外部机械力改变土壤的物理性质，调节土壤的松紧度，优化土壤的耕层结构。通过增加地表糙度、改变坡面微小地形、增加植物覆盖和地面覆盖，增强土壤抗侵蚀能力，创造适宜作物生长的土壤水、肥、气、热状况，从而控制水土侵蚀，提升土壤肥力和作物产量。农业水土保持技术措施可由人为因素控制，易于推广，配合水土保持工程和林草措施，将取得更大的水土保持效益。现阶段，水土保持耕作措施对土壤扰动的力学影响主要表现在以下方面： 3.1    松碎土壤 在农作物种植过程中，由于机械压实，土壤逐渐下沉，耕层变紧，总孔隙度下降，尤其是大孔隙所占比例下降，土壤容重增加，影响好气微生物活动以及养分的释放，使作物根系难以下扎。据测定，降雨1次能使耕层土壤容重加大0.1 g/cm3，灌水1次那么使耕层土壤容重加大0.12～0.16 g/cm3。可见，降雨和灌水均可瞬时提高土壤容重，不利于土壤水分入渗，增大地表径流。因此，应选择恰当的耕作方式松碎土壤、拦沙蓄水，增加雨水入渗，减少坡耕地水土流失。 3.2    翻转耕层 通过翻耕使表层土壤倒置，改变表层土壤位置，改善耕层土壤的理化及生物学特性，翻埋肥料、残茬、秸秆和绿肥，调整表层土壤养分的垂直分布，培肥地力，铲起土壤后打散，使土地平整松散、疏通，可增加雨水下渗，减少地表径流。 3.3    混拌土壤 采用有壁犁和旋耕犁耕地，耙地选用圆盘耙或齿耙，将肥料均匀撒入土壤耕层后混拌，使土肥相融，在耕作层形成均匀的养分环境，使植物根系能更好盘根错节、固持水土。 3.4    平整地面 减少耕作层土壤外表积、减少土壤与外部环境之间的接触面、减少土壤水分的蒸发，有利于土壤保墒蓄水。另外，在某些低洼地块，平整地面可有效防止强降雨时雨水沿着垄沟聚集到低洼水线处，长期如此，会形成细沟侵蚀，导致坡耕地土壤侵蚀、肥力锐减，引起土地生产力下降[3]。 3.5    压实土壤 在某些生产条件下，耕翻土壤会使土壤过于疏松，耕层中出现大孔隙结构。如果土壤过于疏松，应采取镇压措施，防止径流带走水土[4]。 3.6    开沟培垄，打埂做畦 垄作作为改变地面微观形貌的一种耕作措施，能有效防治坡耕地水土流失[4]，还可以提高高纬度和高海拔地区的地面温度。在高温多雨地区，通过开沟培垄做高畦，可有效排水;在种植块根和块茎作物的地上开沟培垄，可相对增加土壤耕层;在水浇地上打埂做畦，便于地面平整，有利于浇水;在风沙严重的地区挖沟做垄，可增加地表粗糙程度，也可减轻风蚀[5-6]。 4    参考文献 [1] 何超，王磊，郑粉莉，等.垄作方式对薄层黑土区坡面土壤侵蚀的影响[J].水土保持学报，2022，32（5）：24-28. [2] WOLFE S A，NICKLING W G.Shear stress partitioning in sparsely vegetated desert canopies[J].Earth Surface Processes and Landforms，1996，21（7）：607-620. [3] 牛晓乐，秦富仓，杨振奇，等.黑土区坡耕地几种耕作措施水土保持效益研究[J].灌溉排水学报，2022，38（5）：67-72. [4] 马瑞，楊帅，郑子成，等.不同耕作措施玉米季黄壤坡耕地土壤团聚体 组成及稳定性研究[J/OL].长江科学院院报，2022：1-9.[2022-01-04]. ：//kns [5] 晏清洪，原翠萍，雷廷武，等.降雨类型和水土保持对黄土区小流域水土流失的影响[J].农业机械学报，2022，45（2）：169-175. [6] 张超，王春红，王治国，等.基于水土保持功能的水土流失防治措施体系[J].水利规划与设计，2022（11）：67-71.