坡耕地甜玉米地膜覆盖间作模式水土保持效应

安曈昕， 贺 佳， 杨友琼， 韩学坤， 周 锋， 吴伯志

(云南农业大学 农学与生物技术学院， 云南 昆明 650201)

云南地处低纬高原，地理位置特殊，自然条件复杂，山地面积占到全省总面积的93.8%。由于长期高强度开发和不合理利用，云南省水土流失十分严重。据2004年遥感调查，全省有水土流失面积1.34×105km2，占全省国土面积的35%，年流失土壤5.00×108t多，坡耕地造成的水土流失总量最大，是江河泥沙的主要来源。多雨季节水量增大，增加地表径流，带走大量泥沙，造成河床淤塞。水体中含沙量随着洪水的发生次数和洪水量的增加而增加，同时，流失的土壤中又含有大量的有机质及残留的农药，肥料等物质，使水体的污染面积进一步加大。水土流失越严重，进入水体的污染物就越多，水污染就越严重，从而造成水体的稀释自净能力下降，水环境容量减少，水污染速度加快，恶化了生态环境[1]。研究表明，林粮间作[2-3]、粮菜间作和粮草间作等不同间作方式均能有效地减少土壤侵蚀，保持土地资源，减少养分流失，提高作物产量[4-5]。

本试验针对云南特殊的地形和农业特点，研究坡耕地甜玉米间作种植方式的水土保持效应，为保护河流源区生态环境，改善河流水体质量提供理论依据，同时为增加农民收入，实现坡耕地蔬菜的安全生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于云南省昆明市云南农业大学教学实验农场,海拔1 930 m，地理坐标为25°18′N，102°45′E，试验在10°的坡耕地上进行，供试土壤为酸性红壤。

1.2 试验设计

试验设4个处理，采用完全随机区组设计，3次重复，共12个小区，小区面积3 m×10 m。等高线种植。试验处理分别为：

A：甜玉米盖膜+辣椒；B：甜玉米盖膜+牧草；C：甜玉米盖膜单作；D：辣椒单作。

1.3 供试作物品种

甜玉米品种为甜糯888，辣椒品种为通海本地细辣椒，牧草为非洲狗尾草与白三叶混播。

1.4 指标测定

(1)降雨等气象指标。试验地旁建一小型气象观测站(美国造Davis Vantage Pro 2型无线自动气象站)。

(2)径流量。每次降雨产生径流后，塑料桶收集径流量。

(3)侵蚀量。把径流搅匀后从径流桶中取水样250 ml，装于玻璃瓶中，在实验室过滤出泥沙并在温度为105 ℃的烘箱中烘24 h，冷却后用电子天平称重，根据泥沙量和相应小区总径流量来计算各个小区的土壤侵蚀量。

(4)雨强划分。根据I30的大小，把降雨分成4种类型[6-7]：I30为<0.25 mm/30 min(低强度降雨)，I30为0.25～0.5 mm/30 min(中强度降雨)，I30为0.5～0.75 mm/30 min(高强度降雨)，I30>0.75 mm/30 min(极高强度降雨)。

1.5 数据处理

对所得数据用Excel 2003，SPSS 13.0进行统计分析和整理。

2 结果与分析

2.1 不同处理各月水土流失量分析

由表1可知，6月为作物生长初期，由于降雨量少，且多为低强度降雨，所以，各处理间的径流量呈不显著差异 (p>0.05)。7月A处理径流量比B，C，D处理分别减少24.89%，29.02%，48.70%，B处理径流量比C，D处理分别减少5.51%，31.70%，A，B，C 处理与D处理之间达到显著差异(p<0.05)。8月A处理径流量比B，C，D处理分别减少25.45%，41.16%，48.19%，B处理径流量比C，D处理分别减少21.02%和30.50%，A，B，C 处理与D处理之间达到显著差异(p<0.05)。因此，甜玉米覆膜等高间作与甜玉米等高等行距单作的径流量差异不显著，而甜玉米覆膜等高间作与辣椒等高等行距单作径流量差异显著，甜玉米覆膜等高等行距单作与辣椒等高等行距单作差异显著。

表1 不同处理各月径流量方差分析

由表2可知，在 7，8月A，B，C处理的侵蚀量与D处理相比均达到极显著水平(p<0.01)。7，8月的最大侵蚀量均发生在D处理，均极显著大于处理A，B，C(p<0.01)，其中6月B处理侵蚀量最小，比A，C，D处理分别减少55.17%，63.38%和95.08%；A 处理侵蚀量与C，D处理相比分别减少了18.31%，89.02%。8月处理C的侵蚀量比处理A，B，D分别减少25.00%，10.00%，95.77%。由此表明，在水土侵蚀方面，间作处理的水土保持效果优于单作，其中甜玉米覆膜间作草带效果最好。

表2 不同处理各月侵蚀量方差分析

2.2 作物生育期内各处理水土流失总量分析

由表3可见，在作物生育期内各处理间总径流量差异接近显著(p=0.053>0.05)，A处理总径流量最少，比B，C，D处理分别减少34.74%，28.59%，86.20%。D处理总侵蚀量与A，B，C处理达极显著差异水平(p<0.01)；其中B处理侵蚀量最小，A，B处理的侵蚀量分别比D处理显著减少88.98%和93.67%，B处理分别比A，C处理减少42.58%和62.58%，A处理比C处理减少34.84%。由此可见，在减轻土壤侵蚀方面，间作牧草的效果最好，其次为甜玉米覆膜间作辣椒；在减轻径流量方面，间作辣椒的效果相对较好；总的来说，间作的水土保持效果好于单作，其中间作辣椒水土保持效果最明显。

表3 不同处理水土流失总量方差分析

2.3 各处理在不同降雨强度下水土流失量分析

由表4—5可以看出，降雨强度的大小与水土流失状况有直接关系，随着降雨强度的增大，各处理间的差异也越来越显著。在极高降雨强度下，D处理产生的径流量和侵蚀量都极显著高于其他处理(p<0.01)，间作的A处理和B处理径流量分别比D处理显著减少了66.0%和75.3%，侵蚀量显著减少了94.1%和98.3%；在中，高强度下，D处理的侵蚀量与其他处理的差异也达到显著(p<0.05)；另外，在极高雨强，高雨强和中雨强下，间作的侵蚀量平均分别比单作减少了74.62%，71.81%。由此说明，随着降雨强度的增大，间作减轻土壤侵蚀的效果也越明显。

表4 不同降雨强度下各处理径流量方差分析

表5 不同降雨强度下各处理土壤侵蚀量方差分析

3 讨 论

地表覆盖和地表粗糙程度对径流和侵蚀量有直接关系[8]。本研究结果表明，在降雨集中的7和8月，间作处理的径流量比单作处理的径流量平均减少了31.75%，侵蚀量平均减少了87.09%；在作物全生育期内，间作处理的水土流失总量都明显较单作处理降低，这主要是由于间作覆盖增加了单位面积上的地表覆盖，减少了雨水对地表的直接动力，延迟了径流下渗时间，减缓了径流速度，进而减少了侵蚀量；相反，单作处理作物品种单一，作物对地表的保护作用较弱，而裸地种植的行间又为径流的形成与汇集提供了条件，故裸地单作处理的径流和侵蚀都较大。

径流量和侵蚀量都随着降雨强度的增大而增大[9]。在不同降雨强度下，各间作处理的水土流失量较单作处理有所降低，尤其在极高强度降雨下，间作处理的水土流失量比单作处理极显著的降低，说明坡耕地甜玉米不同的间作模式能有效的减少水土流失，间作的侵蚀量平均分别比单作减少了74.62%，71.81%，说明极高强度降雨和高强度降雨类型，是决定水土流失总量的主导因素，同时也表明随着降雨强度的增加，间作处理的水土保持效应越显著。

在云南坡耕地实施合理的间作模式，在保护河流源区水土资源的同时也减少对下游水源的污染及泥沙沉淀，降低了河流水体中的有机质及农药[10]，肥料等残留物质，增强水体稀释自净功能，增加水环境容量，提高水体质量，最终使河流源区的水环境得到修复和改善。

[参考文献]

[1]李根,毛志峰.我国水土流失型非点源污染负荷及其经济损失评估[J].中国水土保持,2008(2):9-13.

[2]Josue D S. Valuation of nutrient losses due to soil erosion in a tropical upland agro ecosystem[J]. Agricultural Scientist of Philippines, 2001,84(1):90-98.

[3]Abbasi M A, Jamal T. Soil loss and runoff measurement from banana-pineapple intercropping system[J]. Biological Sciences of Pakistan, 1999,2(3):689-692.

[4]安曈昕,李彩虹,吴伯志,等.玉米不同间作方式对坡耕地水土流失的影响[J].水土保持学报,2007,21(5):18-20.

[5]安曈昕,李彩虹,吴伯志,等.坡耕地玉米不同间作模式效益研究[J].作物杂志,2009(5):92-94.

[6]蒋定生.黄土高原水土流失与治理模式[M].1版.北京:中国水利水电出版社,1997:196-197.

[7]江忠善,李季英.黄土高原土壤流失预报方程中降雨侵蚀力和地形因子的研究[J].中国科学院水利部西北水土保持研究所集刊,1988,3(1):40-45.

[8]潘义国,丁贵杰,彭云,等.关于植物根系在土壤抗侵蚀和抗剪切中作用研究进展[J].贵州林业科技,2007,25(2):10-14.

[9]李建生,何增化.不同雨强下红壤坡耕地径流及土壤侵蚀研究[J].环境,2006(S1):10-11.

[10]Khan F, Bhatti A U, Khattak R A. Soil and nutrient losses through sediment and surface runoff under maize mono-cropping and maize-legume, intercropping from up-land sloping field [J]. Soil Science of Pakistan, 2001,19(1/2):32-40.