玉米生長(zhǎng)期坡耕地耕作措施范文

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《水土保持研究雜志》2014年第三期

1研究方法

本試驗(yàn)采用野外人工模擬降雨的方法。微小區(qū)用來(lái)模擬零散坡耕地，其面積設(shè)計(jì)為2m×1m，坡度設(shè)置為15°。按照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民習(xí)慣，在每一試驗(yàn)區(qū)內(nèi)布設(shè)平作、橫坡壟作和順坡壟作3種措施，以裸地作為對(duì)照。橫坡壟作和順坡壟作分別沿水平方向和順坡方向開(kāi)溝起壟，壟高15cm，壟距30cm，壟寬40cm，平作對(duì)地表進(jìn)行松土和平整。根據(jù)研究區(qū)多年水文資料記錄的降雨頻率及特點(diǎn)，本研究設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度為1．0mm／min，1．5mm／min，2．0mm／min，對(duì)應(yīng)降雨歷時(shí)分別為60，40，30min。所有試驗(yàn)重復(fù)3次，共計(jì)36個(gè)小區(qū)。試驗(yàn)分別在玉米播種期、苗期—拔節(jié)期、拔節(jié)期—抽雄期和抽雄期—成熟期進(jìn)行。在降雨過(guò)程中收集地表徑流。開(kāi)始產(chǎn)流后，每3min收集一次徑流泥沙樣，采用量筒法測(cè)定徑流量，采用烘干法測(cè)定泥沙量。

2結(jié)果與分析

2．1玉米季不同耕作措施坡面產(chǎn)流特征

2．1．1徑流總量變化特征由圖1可知，隨著雨強(qiáng)的增加，不同耕作措施坡面徑流量均呈增加的變化趨勢(shì)。在雨強(qiáng)1．0mm／min條件下，對(duì)照坡面玉米不同生育期徑流量均高于實(shí)施措施坡面，表明實(shí)施措施下玉米不同生育期坡面對(duì)徑流具有一定的調(diào)控作用。不同措施在各生育期存在一定差異，橫坡壟作和平作坡面在各生育期徑流量均較小，其中平作坡面在種植前徑流量最小，主要由于松耕等作業(yè)方式，增加土壤入滲能力；而橫坡壟作坡面在拔節(jié)期—抽雄期坡面徑流量最小，因?yàn)檫@一時(shí)期，玉米葉片支撐角度對(duì)降雨的截留作用較大［17］，加上地表微地形的起伏，導(dǎo)致坡面徑流量較小。在雨強(qiáng)1．5mm／min條件下，除苗期—拔節(jié)期外，其他生育期對(duì)照坡面的徑流量均高于實(shí)施措施的坡面。玉米種植后，橫坡壟作坡面在玉米拔節(jié)期—抽雄期徑流量最小。在雨強(qiáng)2．0mm／min條件下，除苗期—拔節(jié)期外，其他生育期對(duì)照坡面的徑流量均高于實(shí)施措施的坡面。對(duì)照及順坡壟作坡面的徑流量均隨著玉米生育期推進(jìn)，坡面徑流量呈增加的變化趨勢(shì)，橫坡壟作坡面在玉米苗期—拔節(jié)期坡面徑流量最小。產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是隨著玉米生長(zhǎng)期的推進(jìn)，玉米葉片逐漸向下傾斜［18］，植株覆蓋度下降，對(duì)地表的保護(hù)能力逐漸降低，故導(dǎo)致坡面徑流量呈升高的趨勢(shì)。

2．1．2地表產(chǎn)流過(guò)程由圖2可知，不同雨強(qiáng)條件下，玉米生長(zhǎng)期各耕作措施坡面徑流量總體表現(xiàn)為隨著降雨歷時(shí)的延長(zhǎng)呈逐漸上升的趨勢(shì)，在降雨后期逐漸趨于不同程度的下降，不同雨強(qiáng)條件下對(duì)照坡面徑流量總體高于實(shí)施措施的坡面。玉米種植前，對(duì)照坡面徑流量隨著降雨強(qiáng)度的增加，坡面產(chǎn)流有所提前，徑流量呈增加的變化趨勢(shì)，且高于實(shí)施措施坡面，各措施坡面徑流過(guò)程的產(chǎn)流量總體表現(xiàn)為順坡＞平作＞橫坡。苗期—拔節(jié)期，各坡面徑流量均有不同程度增加。在雨強(qiáng)1．0mm／min條件下，順坡壟作坡面徑流量在降雨開(kāi)始后2～30min內(nèi)逐漸上升，39min達(dá)到峰值，降雨后期出現(xiàn)陡降，產(chǎn)流平均值為3．69L；對(duì)照坡面徑流量降雨期間波動(dòng)起伏較大，至42min達(dá)到峰值，徑流量平均值為2．43L；平作和橫坡壟作坡面在降雨前期徑流量穩(wěn)定在0．60L左右，隨著降雨歷時(shí)的延長(zhǎng)，徑流量有所增加。在雨強(qiáng)1．5mm／min條件下，順坡壟作坡面的產(chǎn)流最早，至30min到達(dá)峰值，其徑流量平均值為9．26L；對(duì)照和橫坡壟作坡面的徑流量隨降雨的延續(xù)總體上呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，27min達(dá)到峰值；平作坡面徑流量在降雨開(kāi)始后6～30min內(nèi)不斷增加，至30min到達(dá)峰值，徑流量平均值為4．92L。在雨強(qiáng)2．0mm／min條件下，不同耕作措施坡面均在3min左右開(kāi)始產(chǎn)流，徑流量在降雨開(kāi)始后3～6min內(nèi)迅速增加，之后增幅較小；對(duì)照坡面在12min到達(dá)峰值，之后略有上升，徑流量平均值為10．40L；順坡壟作坡面在21min到達(dá)峰值，徑流量平均值為7．53L。不同雨強(qiáng)條件下，拔節(jié)期—抽雄期各坡面徑流量均表現(xiàn)為先增加后趨于下降的變化趨勢(shì)；與對(duì)照坡面相比，各措施坡面產(chǎn)流時(shí)間均有所滯后，且各坡面徑流過(guò)程的產(chǎn)流量總體低于苗期—拔節(jié)期。在雨強(qiáng)1．0mm／min條件下，抽雄—成熟期不同耕作措施坡面的徑流量在降雨后1～3min內(nèi)迅速增加，57min之后迅速下降；隨著玉米生育期的推進(jìn)，不同耕作措施的產(chǎn)流時(shí)間逐漸延緩且徑流變化逐漸趨于基本一致。在雨強(qiáng)1．5mm／min條件下，各耕作措施坡面均在3min左右開(kāi)始產(chǎn)流，在3～24min內(nèi)徑流量逐漸上升，對(duì)照和平作坡面于24min到達(dá)峰值，之后逐漸下降，而順坡和橫坡壟作坡面至30min到達(dá)峰值。在雨強(qiáng)2．0mm／min條件下，順坡壟作和對(duì)照坡面均在1min左右產(chǎn)流，徑流量在降雨開(kāi)始后2～3min內(nèi)迅速增加，而順坡壟作坡面徑流量隨著降雨歷時(shí)的增加逐漸減少；橫坡壟作和平作坡面均在3min左右開(kāi)始產(chǎn)流，隨著降雨歷時(shí)的延長(zhǎng)，橫坡壟作坡面的徑流量在降雨開(kāi)始后6～15min內(nèi)穩(wěn)定在4．20L左右，之后逐漸上升，至21min到達(dá)峰值；平作坡面隨降雨的延續(xù)，徑流量呈先增大后減小的趨勢(shì)，至18min到達(dá)峰值。

2．2玉米季不同耕作措施侵蝕產(chǎn)沙特征

2．2．1侵蝕產(chǎn)沙量變化特征由圖3可知，不同雨強(qiáng)條件下，種植前坡面侵蝕產(chǎn)沙量均低于其他生育期坡面。隨著雨強(qiáng)的增加，平作、順坡壟作及對(duì)照坡面侵蝕產(chǎn)沙量呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，橫坡壟作坡面侵蝕產(chǎn)沙量變化較為穩(wěn)定，且最小。在雨強(qiáng)1．0mm／min條件下，隨著玉米生育期的推進(jìn)，各措施坡面侵蝕產(chǎn)沙量均呈增加的變化趨勢(shì)，且對(duì)照坡面和順坡壟作坡面侵蝕產(chǎn)沙量均高于其他措施坡面。在雨強(qiáng)1．5mm／min條件下，隨著玉米生育期推進(jìn)，順坡壟作坡面苗期—拔節(jié)期和抽雄期—成熟期侵蝕產(chǎn)沙量較大，而對(duì)照坡面的侵蝕量卻呈一直增加的變化趨勢(shì)。在拔節(jié)期—抽雄期，實(shí)施措施坡面的侵蝕產(chǎn)沙量最小。在雨強(qiáng)2．0mm／min條件下，隨著玉米生育期推進(jìn)，順坡壟作坡面侵蝕產(chǎn)沙量較高且持續(xù)穩(wěn)定，而對(duì)照坡面侵蝕量卻呈一直增加的變化趨勢(shì)。這主要因?yàn)榉N植前實(shí)施耕作措施坡面，增加地表粗糙度［19］，有利于雨水的下滲，從而有效地減少了地表徑流，導(dǎo)致攜帶的泥沙較少。生長(zhǎng)后期，由于前期降雨在地表形成一些分散細(xì)溝和淺溝，有利于雨水的匯集，再加上植株后期對(duì)地表的保護(hù)作用減小，使得雨水對(duì)地表的侵蝕加劇，故侵蝕量有所增加。順坡壟作坡面的侵蝕產(chǎn)沙量最大，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是順坡溝壟平行于坡面，有利于徑流在坡面的匯集，加劇了對(duì)地表的沖刷。隨著降雨強(qiáng)度的增加，侵蝕量呈先增加后降低的變化趨勢(shì)。這是因?yàn)榻涤陱?qiáng)度與實(shí)施耕作措施后地表糙度間的互動(dòng)作用所致。

2．2．2地表產(chǎn)流過(guò)程由圖4可知，在不同雨強(qiáng)條件下，隨著玉米生育期的推進(jìn)，不同耕作措施坡面的侵蝕量呈逐漸增大的趨勢(shì)。對(duì)照坡面的侵蝕量大且波動(dòng)起伏明顯，這是由于對(duì)照坡面無(wú)地表覆蓋及耕作措施的保護(hù)，使其易受雨滴的侵蝕和徑流的沖刷，導(dǎo)致地表侵蝕量大且隨機(jī)性強(qiáng)。順坡壟作坡面的侵蝕量最大，這與它自身溝壟具有較強(qiáng)的匯水作用有關(guān)。玉米種植前，在雨強(qiáng)為1．0mm／min條件下，順坡壟作坡面侵蝕量在產(chǎn)沙初期波動(dòng)較為明顯，隨著降雨歷時(shí)的延長(zhǎng)，逐漸趨于平穩(wěn)。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于降雨初期，坡面松散土粒隨地表徑流遷移，隨著降雨的延續(xù)，前期坡面松散土粒被搬運(yùn)后，且雨強(qiáng)較小，坡面侵蝕仍以片蝕為主，侵蝕量減小并趨于平穩(wěn)。在雨強(qiáng)為1．5mm／min條件下，平作和橫坡壟作坡面的侵蝕量在種植前較小；順坡溝壟與坡面方向平行，易于侵蝕的產(chǎn)生。在雨強(qiáng)為2．0mm／min條件下，橫坡壟作侵蝕量最大且波動(dòng)起伏明顯，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是橫坡的壟溝與坡向垂直，由于降雨強(qiáng)度較大，雨水對(duì)溝壟的沖刷能力較強(qiáng)，表層松散的土粒較易被搬運(yùn)；對(duì)照坡面侵蝕量隨著降雨的延續(xù)呈先上升后下降的趨勢(shì)；順坡壟作坡面侵蝕量隨降雨歷時(shí)的延長(zhǎng)呈逐漸增加的變化趨勢(shì)，平作坡面侵蝕量在降雨過(guò)程中變化較為穩(wěn)定。在苗期—拔節(jié)期，雨強(qiáng)為1．0mm／min條件下，平作、橫坡壟作和對(duì)照坡面侵蝕量在降雨過(guò)程中變化較為平緩，而順坡壟作坡面侵蝕量在降雨后期迅速上升，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于隨著降雨歷時(shí)的增加，雨滴對(duì)順坡壟作坡面侵蝕加劇，逐漸由片蝕轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)溝侵蝕，侵蝕量迅速增加。在雨強(qiáng)為1．5mm／min條件下，順坡壟作侵蝕量在降雨開(kāi)始6～30min內(nèi)迅速上升，侵蝕產(chǎn)沙量平均值為198．3g，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于部分坡面侵蝕方式由片蝕演化為細(xì)溝侵蝕，侵蝕量有所增加；對(duì)照和橫坡壟作坡面侵蝕量隨著降雨歷時(shí)的增加呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，侵蝕產(chǎn)沙量平均值分別為10．4g和34．5g。在雨強(qiáng)為2．0mm／min條件下，順坡壟作坡面侵蝕量在降雨開(kāi)始1～3min內(nèi)上升至21．0g左右，在3～12min侵蝕量基本保持不變，之后侵蝕量又逐漸升高。在拔節(jié)期—抽雄期，由于植株覆蓋度較大，對(duì)地表的保護(hù)作用較強(qiáng)［20］，對(duì)照坡面與玉米種植坡面的侵蝕量差異較大。在抽雄期—成熟期，雨強(qiáng)為1．0mm／min條件下，橫坡壟作坡面侵蝕量呈先增加后降低的變化趨勢(shì)，主要是由于雨水的不斷沖刷，溝壟可能出現(xiàn)部分破壞，故導(dǎo)致侵蝕量的增加。在雨強(qiáng)為1．5mm／min條件下，順坡壟作坡面侵蝕量在降雨開(kāi)始后3～15min內(nèi)迅速增加，之后趨于平穩(wěn)；橫坡壟作侵蝕量隨降雨歷時(shí)的延長(zhǎng)呈逐漸增加變化趨勢(shì)。在雨強(qiáng)為2．0mm／min條件下，平作和橫坡壟作坡面的產(chǎn)沙量在降雨過(guò)程中穩(wěn)定在5．5g和1．0g左右；順坡壟作坡面侵蝕量在降雨前期穩(wěn)定在25．0g左右，在18min之后出現(xiàn)陡升，產(chǎn)沙平均值為148．3g，這與其冠層截留及徑流作用的大小密切相關(guān)。

3結(jié)論

（1）在雨強(qiáng)1．0mm／min條件下，其中平作坡面在種植前徑流量最小，橫坡壟作坡面在拔節(jié)期—抽雄期坡面徑流量最小。隨著玉米生育期的推進(jìn)，各措施坡面侵蝕產(chǎn)沙量均呈增加的變化趨勢(shì)，且對(duì)照坡面和順坡壟作坡面侵蝕產(chǎn)沙量均高于其他措施坡面。（2）在雨強(qiáng)1．5mm／min條件下，除苗期—拔節(jié)期外，其他生育期對(duì)照坡面的徑流量均高于實(shí)施措施的坡面，橫坡壟作坡面在玉米拔節(jié)期—抽雄期徑流量最小。隨著玉米生育期推進(jìn)，順坡壟作坡面苗期—拔節(jié)期和抽雄期—成熟期侵蝕產(chǎn)沙量較大，而在拔節(jié)期—抽雄期，實(shí)施措施坡面的侵蝕產(chǎn)沙量最小。（3）在雨強(qiáng)2．0mm／min條件下，對(duì)照及順坡壟作坡面的徑流量均隨著玉米生育期推進(jìn)，坡面徑流量呈增加的變化趨勢(shì)，橫坡壟作坡面在玉米苗期—拔節(jié)期坡面徑流量最小。隨著玉米生育期推進(jìn)，順坡壟作坡面侵蝕產(chǎn)沙量較高且持續(xù)穩(wěn)定，而對(duì)照坡面侵蝕量卻呈一直增加的變化趨勢(shì)。可見(jiàn)，不同降雨條件下，各措施坡面在玉米不同生育期存在臨界侵蝕條件。因此，在坡耕地水土流失防護(hù)過(guò)程中，不僅要選擇合理的耕作措施，而且還應(yīng)考慮種植作物的各生育期水土流失特征，這樣才能夠有效地阻控坡耕地水土流失。

作者：羅鍵鄭子成秦鳳李廷軒孔祥東單位：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院四川省水土保持局