坡耕地甜玉米地膜覆蓋間作模式水土保持效應(yīng)

安曈昕， 賀 佳， 楊友瓊， 韓學(xué)坤， 周 鋒， 吳伯志

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)與生物技術(shù)學(xué)院， 云南 昆明 650201)

云南地處低緯高原，地理位置特殊，自然條件復(fù)雜，山地面積占到全省總面積的93.8%。由于長期高強(qiáng)度開發(fā)和不合理利用，云南省水土流失十分嚴(yán)重。據(jù)2004年遙感調(diào)查，全省有水土流失面積1.34×105km2，占全省國土面積的35%，年流失土壤5.00×108t多，坡耕地造成的水土流失總量最大，是江河泥沙的主要來源。多雨季節(jié)水量增大，增加地表徑流，帶走大量泥沙，造成河床淤塞。水體中含沙量隨著洪水的發(fā)生次數(shù)和洪水量的增加而增加，同時(shí)，流失的土壤中又含有大量的有機(jī)質(zhì)及殘留的農(nóng)藥，肥料等物質(zhì)，使水體的污染面積進(jìn)一步加大。水土流失越嚴(yán)重，進(jìn)入水體的污染物就越多，水污染就越嚴(yán)重，從而造成水體的稀釋自凈能力下降，水環(huán)境容量減少，水污染速度加快，惡化了生態(tài)環(huán)境[1]。研究表明，林糧間作[2-3]、糧菜間作和糧草間作等不同間作方式均能有效地減少土壤侵蝕，保持土地資源，減少養(yǎng)分流失，提高作物產(chǎn)量[4-5]。

本試驗(yàn)針對云南特殊的地形和農(nóng)業(yè)特點(diǎn)，研究坡耕地甜玉米間作種植方式的水土保持效應(yīng)，為保護(hù)河流源區(qū)生態(tài)環(huán)境，改善河流水體質(zhì)量提供理論依據(jù)，同時(shí)為增加農(nóng)民收入，實(shí)現(xiàn)坡耕地蔬菜的安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于云南省昆明市云南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場,海拔1 930 m，地理坐標(biāo)為25°18′N，102°45′E，試驗(yàn)在10°的坡耕地上進(jìn)行，供試土壤為酸性紅壤。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積3 m×10 m。等高線種植。試驗(yàn)處理分別為：

A：甜玉米蓋膜+辣椒；B：甜玉米蓋膜+牧草；C：甜玉米蓋膜單作；D：辣椒單作。

1.3 供試作物品種

甜玉米品種為甜糯888，辣椒品種為通海本地細(xì)辣椒，牧草為非洲狗尾草與白三葉混播。

1.4 指標(biāo)測定

(1)降雨等氣象指標(biāo)。試驗(yàn)地旁建一小型氣象觀測站(美國造Davis Vantage Pro 2型無線自動(dòng)氣象站)。

(2)徑流量。每次降雨產(chǎn)生徑流后，塑料桶收集徑流量。

(3)侵蝕量。把徑流攪勻后從徑流桶中取水樣250 ml，裝于玻璃瓶中，在實(shí)驗(yàn)室過濾出泥沙并在溫度為105 ℃的烘箱中烘24 h，冷卻后用電子天平稱重，根據(jù)泥沙量和相應(yīng)小區(qū)總徑流量來計(jì)算各個(gè)小區(qū)的土壤侵蝕量。

(4)雨強(qiáng)劃分。根據(jù)I30的大小，把降雨分成4種類型[6-7]：I30為<0.25 mm/30 min(低強(qiáng)度降雨)，I30為0.25～0.5 mm/30 min(中強(qiáng)度降雨)，I30為0.5～0.75 mm/30 min(高強(qiáng)度降雨)，I30>0.75 mm/30 min(極高強(qiáng)度降雨)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

對所得數(shù)據(jù)用Excel 2003，SPSS 13.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和整理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理各月水土流失量分析

由表1可知，6月為作物生長初期，由于降雨量少，且多為低強(qiáng)度降雨，所以，各處理間的徑流量呈不顯著差異 (p>0.05)。7月A處理徑流量比B，C，D處理分別減少24.89%，29.02%，48.70%，B處理徑流量比C，D處理分別減少5.51%，31.70%，A，B，C 處理與D處理之間達(dá)到顯著差異(p<0.05)。8月A處理徑流量比B，C，D處理分別減少25.45%，41.16%，48.19%，B處理徑流量比C，D處理分別減少21.02%和30.50%，A，B，C 處理與D處理之間達(dá)到顯著差異(p<0.05)。因此，甜玉米覆膜等高間作與甜玉米等高等行距單作的徑流量差異不顯著，而甜玉米覆膜等高間作與辣椒等高等行距單作徑流量差異顯著，甜玉米覆膜等高等行距單作與辣椒等高等行距單作差異顯著。

表1 不同處理各月徑流量方差分析

由表2可知，在 7，8月A，B，C處理的侵蝕量與D處理相比均達(dá)到極顯著水平(p<0.01)。7，8月的最大侵蝕量均發(fā)生在D處理，均極顯著大于處理A，B，C(p<0.01)，其中6月B處理侵蝕量最小，比A，C，D處理分別減少55.17%，63.38%和95.08%；A 處理侵蝕量與C，D處理相比分別減少了18.31%，89.02%。8月處理C的侵蝕量比處理A，B，D分別減少25.00%，10.00%，95.77%。由此表明，在水土侵蝕方面，間作處理的水土保持效果優(yōu)于單作，其中甜玉米覆膜間作草帶效果最好。

表2 不同處理各月侵蝕量方差分析

2.2 作物生育期內(nèi)各處理水土流失總量分析

由表3可見，在作物生育期內(nèi)各處理間總徑流量差異接近顯著(p=0.053>0.05)，A處理總徑流量最少，比B，C，D處理分別減少34.74%，28.59%，86.20%。D處理總侵蝕量與A，B，C處理達(dá)極顯著差異水平(p<0.01)；其中B處理侵蝕量最小，A，B處理的侵蝕量分別比D處理顯著減少88.98%和93.67%，B處理分別比A，C處理減少42.58%和62.58%，A處理比C處理減少34.84%。由此可見，在減輕土壤侵蝕方面，間作牧草的效果最好，其次為甜玉米覆膜間作辣椒；在減輕徑流量方面，間作辣椒的效果相對較好；總的來說，間作的水土保持效果好于單作，其中間作辣椒水土保持效果最明顯。

表3 不同處理水土流失總量方差分析

2.3 各處理在不同降雨強(qiáng)度下水土流失量分析

由表4—5可以看出，降雨強(qiáng)度的大小與水土流失狀況有直接關(guān)系，隨著降雨強(qiáng)度的增大，各處理間的差異也越來越顯著。在極高降雨強(qiáng)度下，D處理產(chǎn)生的徑流量和侵蝕量都極顯著高于其他處理(p<0.01)，間作的A處理和B處理徑流量分別比D處理顯著減少了66.0%和75.3%，侵蝕量顯著減少了94.1%和98.3%；在中，高強(qiáng)度下，D處理的侵蝕量與其他處理的差異也達(dá)到顯著(p<0.05)；另外，在極高雨強(qiáng)，高雨強(qiáng)和中雨強(qiáng)下，間作的侵蝕量平均分別比單作減少了74.62%，71.81%。由此說明，隨著降雨強(qiáng)度的增大，間作減輕土壤侵蝕的效果也越明顯。

表4 不同降雨強(qiáng)度下各處理徑流量方差分析

表5 不同降雨強(qiáng)度下各處理土壤侵蝕量方差分析

3 討 論

地表覆蓋和地表粗糙程度對徑流和侵蝕量有直接關(guān)系[8]。本研究結(jié)果表明，在降雨集中的7和8月，間作處理的徑流量比單作處理的徑流量平均減少了31.75%，侵蝕量平均減少了87.09%；在作物全生育期內(nèi)，間作處理的水土流失總量都明顯較單作處理降低，這主要是由于間作覆蓋增加了單位面積上的地表覆蓋，減少了雨水對地表的直接動(dòng)力，延遲了徑流下滲時(shí)間，減緩了徑流速度，進(jìn)而減少了侵蝕量；相反，單作處理作物品種單一，作物對地表的保護(hù)作用較弱，而裸地種植的行間又為徑流的形成與匯集提供了條件，故裸地單作處理的徑流和侵蝕都較大。

徑流量和侵蝕量都隨著降雨強(qiáng)度的增大而增大[9]。在不同降雨強(qiáng)度下，各間作處理的水土流失量較單作處理有所降低，尤其在極高強(qiáng)度降雨下，間作處理的水土流失量比單作處理極顯著的降低，說明坡耕地甜玉米不同的間作模式能有效的減少水土流失，間作的侵蝕量平均分別比單作減少了74.62%，71.81%，說明極高強(qiáng)度降雨和高強(qiáng)度降雨類型，是決定水土流失總量的主導(dǎo)因素，同時(shí)也表明隨著降雨強(qiáng)度的增加，間作處理的水土保持效應(yīng)越顯著。

在云南坡耕地實(shí)施合理的間作模式，在保護(hù)河流源區(qū)水土資源的同時(shí)也減少對下游水源的污染及泥沙沉淀，降低了河流水體中的有機(jī)質(zhì)及農(nóng)藥[10]，肥料等殘留物質(zhì)，增強(qiáng)水體稀釋自凈功能，增加水環(huán)境容量，提高水體質(zhì)量，最終使河流源區(qū)的水環(huán)境得到修復(fù)和改善。

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