建平縣坡耕地復合農業技術水土保持效應研究

張玲玲

(建平縣水土保持局，遼寧 朝陽 122400)

建平縣屬于遼寧省遼陽市的下轄縣，境內群山起伏，溝壑縱橫，屬于典型的溫帶大陸性氣候。由于建平縣丘陵面積廣大，耕地多為坡耕地，且沙質土壤分布廣泛，因此耕地的水土流失情況比較嚴重[1]。雖然近年來進一步加大了坡改梯工程，但是在耕種三年之后，每公頃的年均水土流失量仍舊可以達到20-30t，仍需采取更為有效的水土保持措施[2]。通過對本地區水土流失的歷史和現狀進行深度分析，認為植被的覆蓋率和汛期的短時強降雨沖刷仍舊是造成水土流失的主要因素[3]。雖然氣候因素難以通過人為手段控制和改變，但可以通過耕作模式對植被覆蓋率進行調控。基于此，在建平縣張家營子鎮進行復合農業技術的水土保持效應研究，力求為坡耕地的水土保持工作提供新的思路。

1 研究區概況

張家營子鎮位于建平縣中部，總面積2.2萬hm2，其中耕地面積為5000hm2，林地面積1.07萬hm2，水澆地面積有933hm2。該鎮下轄十個行政村，常住人口15500人。該鎮所在的區域為典型的北溫帶大陸性季風氣候，雖然受東南部海洋暖施空氣的影響，但是也經常遭遇蒙古高原干燥冷空氣的侵入，因此形成半干旱半濕潤易旱區。研究區內全年平均氣溫為7.6℃，極端最高氣溫37℃，極端最低氣溫-36.9℃，年均降雨量為614.7mm，多集中于夏季的6-8月份，且多短時強降雨。張家營子鎮的耕地大多為坡耕地，土質主要是石灰性砂質紅色土。受到土壤特性和氣候條件的綜合影響，植被一旦破壞就很難恢復，進而造成比較嚴重的水土流失。統計表明，研究區內坡耕地的水土流失面積占到90%以上，其中中度和重度水土流失面積分別占30.3%和18.7%，是本次復合農業技術水土流失效應研究的重點區域。

2 研究過程

2.1 研究思路

由于建平縣的氣候條件限制，在農作物的種植方面屬于一熟有余，兩熟不足的情況。在當地的傳統觀念中，一般采用一年一熟的種植模式，大量種植玉米等糧食作物或飼料作物，這不僅不利于耕地效益的發揮，同時也不利于提高農田植被的覆蓋率和覆蓋時間，從而造成水土流失[4]。因此，結合當地的實際情況，提出馬鈴薯+玉米+白菜的立體復合種植模式，并通過對比試驗的方式，研究復合農業技術的水土保持效應。

2.2 試驗方法

研究中在河南、南山頭、七官村等3個自然村選擇條件基本相同的坡面耕地各兩塊，坡度為8°-12°之間。每塊試驗田的面積為100m2，分別進行傳統的單植和文章提出的馬鈴薯+玉米+白菜的立體復合種植模式。其中，1號地塊為單植地塊，2號地塊為復合種植地塊。其中，單植地塊的農作物為玉米，在5月1號前后播種，9月中旬收獲。馬鈴薯+玉米+白菜的立體復合種植模式的鈴薯生長期為2個月，生產器官為地下塊莖；白菜生長期為三個月左右，生產器官地上但植株矮；玉米生長期為四五個月左右，生產器官地上植株較高。種植方法為：馬鈴薯于三月中上旬整地移栽，采用地膜覆蓋方式，能于五月中旬收獲提早上市；與其間作的玉米于“五一”前后播種，九月中旬收獲；套種的白菜于八月上旬進行育苗，八月底至九月初在玉米收獲前移栽套種于玉米行間，十月下旬收獲。

為了降低各地塊在水體保持能力方面的差異對研究結果的影響，研究中對各個試驗地塊的系統誤差進行測定和校正[5]。試驗于2017年開始布置，并于2018年和2019年進行多次典型降雨數據采集。其中，降水量通過量雨筒測定；徑流量通過集水池實測，泥沙含量經過集水池的水樣過濾、烘干，然后測定和計算[7-8]。最終的差異校正結果如表1所示。

表1 各試驗地塊水土保持能力差異性試驗校正結果

3 試驗結果與分析

3.1 徑流和侵蝕試驗結果分析

將單植和馬鈴薯+玉米+白菜的立體復合種植模式下的試驗數據進行整理，結果如表2所示。通過對表中數據的分析，可以獲得如下結論：

表2 徑流和侵蝕試驗結果

1)采取馬鈴薯+玉米+白菜的立體復合種植模式，可以取得比較顯著的水土保持效應。河南、南山頭、七官村三個試驗點單植玉米模式試驗田的平均徑流量分別為3556.4m3/hm2、3104.4m3/hm2和2754.2 m3/hm2；復合種植模式試驗田的平均徑流量為分別為2745.3m3/hm2、2423.5m3/hm2和2136.4m3/hm2；與單植模式相比，分別減少22.8%、21.9%和22.43%。由此可見，采用復合種植模式，年均徑流量可以減少22%左右。從泥沙的損失量來看，三個試驗點單植玉米模式試驗田的年泥沙損失量分別為6.263t/hm2、5.851t/hm2和5.460t/hm2；復合種植模式試驗田的年泥沙損失量分別為4.067t/hm2、3.388t/hm2和2.835t/hm2；與單植模式相比，分別減少35.1%、42.1%和48.1%。由此可見，采用復合種植模式，可以有效降低試驗地塊的產沙量，對水土保持十分有利。

2)雖然三個試驗點的試驗結果都體現出復合農業技術在水土保持方面的巨大價值，但是各個試驗點之間仍舊存在一定的差異，其中七官村的試驗效果最好，年泥沙損失量減少了將近一半，而河南村的試驗效果最差，年泥沙損失量減少了35%左右。究其原因，可能是不同試驗點地力差異造成作物的覆蓋度存在明顯的不同。

3)采用復合種植模式的徑流系數和輸沙率與單植模式相比均有所減少，而輸沙率對耕地上的植被覆蓋率更為敏感。從表中的計算結果可知，復合種植模式下三個試驗點的平均輸沙率為0.000767，與單植模式的均值0.00110相比，減少了月30.27%；在復合種植模式下，其值在0.000712和0.000821之間變化，變化率為52.8%；這說明作物的覆蓋度對輸沙率的作用更為明顯。

4)在實施復合農業技術之后，各個試驗點的水土流失依然偏大，還需要采取其他的生物措施。從實驗的數據來看，采用復合種植模式之后，試驗點的土壤流失量均值為3.430 t/hm2，與容許值1.7 t/hm2相比仍舊顯著偏大。因此，針對水土流失嚴重的坡耕地，除了采用復合種植技術之外，還需要采取梯邊配置生物埂等技術措施，進一步減少坡耕地的水土流失。

3.2 侵蝕泥沙粒徑試驗結果與分析

研究中利用Mastersizer2000對試驗中獲取的侵蝕土壤樣品進行粒徑測量分析，結果如表3所示。由試驗結果可知，在單植模式下，侵蝕土壤中的黏粒和細粉粒占比較大，而在復合種植模式下，這兩種顆粒的占比明顯減小。究其原因，主要是單植模式下種植和收獲期間土壤處于裸露狀態，更容易造成小粒徑土壤顆粒的流失。同時，土壤中的養分主要吸附于黏粒和細粉粒上，因此采取復合種植技術有利于降低土壤肥力流失，對提高耕地質量和產量具有一定的積極意義。

表3 侵蝕土壤粒徑分析結果 %

4 結 論

坡耕地的水土流失問題一直是業界關注的重要課題。文章以遼寧省建平縣為例，通過田間試驗的方法研究了復合農業技術對坡耕地水土流失的效應，獲得的主要結論如下：

1)采用復合種植模式，可以有效降低試驗地塊的徑流量和產沙量，對水土保持十分有利。

2)各個試驗點的徑流量和產沙量數據存在明顯差異，可能是不同試驗點地力差異造成作物的覆蓋度存在明顯的不同。

3)采用復合種植模式的徑流系數和輸沙率與單植模式相比均有所減少，而輸沙率對耕地上的植被覆蓋率更為敏感。

4)在實施復合農業技術之后，各個試驗點的水土流失依然偏大，還需要采取其他的生物措施。

5)采取復合種植技術有利于降低土壤肥力流失，對提高耕地質量和產量具有一定的積極意義。