建平县坡耕地复合农业技术水土保持效应研究

张玲玲

(建平县水土保持局，辽宁 朝阳 122400)

建平县属于辽宁省辽阳市的下辖县，境内群山起伏，沟壑纵横，属于典型的温带大陆性气候。由于建平县丘陵面积广大，耕地多为坡耕地，且沙质土壤分布广泛，因此耕地的水土流失情况比较严重[1]。虽然近年来进一步加大了坡改梯工程，但是在耕种三年之后，每公顷的年均水土流失量仍旧可以达到20-30t，仍需采取更为有效的水土保持措施[2]。通过对本地区水土流失的历史和现状进行深度分析，认为植被的覆盖率和汛期的短时强降雨冲刷仍旧是造成水土流失的主要因素[3]。虽然气候因素难以通过人为手段控制和改变，但可以通过耕作模式对植被覆盖率进行调控。基于此，在建平县张家营子镇进行复合农业技术的水土保持效应研究，力求为坡耕地的水土保持工作提供新的思路。

1 研究区概况

张家营子镇位于建平县中部，总面积2.2万hm2，其中耕地面积为5000hm2，林地面积1.07万hm2，水浇地面积有933hm2。该镇下辖十个行政村，常住人口15500人。该镇所在的区域为典型的北温带大陆性季风气候，虽然受东南部海洋暖施空气的影响，但是也经常遭遇蒙古高原干燥冷空气的侵入，因此形成半干旱半湿润易旱区。研究区内全年平均气温为7.6℃，极端最高气温37℃，极端最低气温-36.9℃，年均降雨量为614.7mm，多集中于夏季的6-8月份，且多短时强降雨。张家营子镇的耕地大多为坡耕地，土质主要是石灰性砂质红色土。受到土壤特性和气候条件的综合影响，植被一旦破坏就很难恢复，进而造成比较严重的水土流失。统计表明，研究区内坡耕地的水土流失面积占到90%以上，其中中度和重度水土流失面积分别占30.3%和18.7%，是本次复合农业技术水土流失效应研究的重点区域。

2 研究过程

2.1 研究思路

由于建平县的气候条件限制，在农作物的种植方面属于一熟有余，两熟不足的情况。在当地的传统观念中，一般采用一年一熟的种植模式，大量种植玉米等粮食作物或饲料作物，这不仅不利于耕地效益的发挥，同时也不利于提高农田植被的覆盖率和覆盖时间，从而造成水土流失[4]。因此，结合当地的实际情况，提出马铃薯+玉米+白菜的立体复合种植模式，并通过对比试验的方式，研究复合农业技术的水土保持效应。

2.2 试验方法

研究中在河南、南山头、七官村等3个自然村选择条件基本相同的坡面耕地各两块，坡度为8°-12°之间。每块试验田的面积为100m2，分别进行传统的单植和文章提出的马铃薯+玉米+白菜的立体复合种植模式。其中，1号地块为单植地块，2号地块为复合种植地块。其中，单植地块的农作物为玉米，在5月1号前后播种，9月中旬收获。马铃薯+玉米+白菜的立体复合种植模式的铃薯生长期为2个月，生产器官为地下块茎；白菜生长期为三个月左右，生产器官地上但植株矮；玉米生长期为四五个月左右，生产器官地上植株较高。种植方法为：马铃薯于三月中上旬整地移栽，采用地膜覆盖方式，能于五月中旬收获提早上市；与其间作的玉米于“五一”前后播种，九月中旬收获；套种的白菜于八月上旬进行育苗，八月底至九月初在玉米收获前移栽套种于玉米行间，十月下旬收获。

为了降低各地块在水体保持能力方面的差异对研究结果的影响，研究中对各个试验地块的系统误差进行测定和校正[5]。试验于2017年开始布置，并于2018年和2019年进行多次典型降雨数据采集。其中，降水量通过量雨筒测定；径流量通过集水池实测，泥沙含量经过集水池的水样过滤、烘干，然后测定和计算[7-8]。最终的差异校正结果如表1所示。

表1 各试验地块水土保持能力差异性试验校正结果

3 试验结果与分析

3.1 径流和侵蚀试验结果分析

将单植和马铃薯+玉米+白菜的立体复合种植模式下的试验数据进行整理，结果如表2所示。通过对表中数据的分析，可以获得如下结论：

表2 径流和侵蚀试验结果

1)采取马铃薯+玉米+白菜的立体复合种植模式，可以取得比较显著的水土保持效应。河南、南山头、七官村三个试验点单植玉米模式试验田的平均径流量分别为3556.4m3/hm2、3104.4m3/hm2和2754.2 m3/hm2；复合种植模式试验田的平均径流量为分别为2745.3m3/hm2、2423.5m3/hm2和2136.4m3/hm2；与单植模式相比，分别减少22.8%、21.9%和22.43%。由此可见，采用复合种植模式，年均径流量可以减少22%左右。从泥沙的损失量来看，三个试验点单植玉米模式试验田的年泥沙损失量分别为6.263t/hm2、5.851t/hm2和5.460t/hm2；复合种植模式试验田的年泥沙损失量分别为4.067t/hm2、3.388t/hm2和2.835t/hm2；与单植模式相比，分别减少35.1%、42.1%和48.1%。由此可见，采用复合种植模式，可以有效降低试验地块的产沙量，对水土保持十分有利。

2)虽然三个试验点的试验结果都体现出复合农业技术在水土保持方面的巨大价值，但是各个试验点之间仍旧存在一定的差异，其中七官村的试验效果最好，年泥沙损失量减少了将近一半，而河南村的试验效果最差，年泥沙损失量减少了35%左右。究其原因，可能是不同试验点地力差异造成作物的覆盖度存在明显的不同。

3)采用复合种植模式的径流系数和输沙率与单植模式相比均有所减少，而输沙率对耕地上的植被覆盖率更为敏感。从表中的计算结果可知，复合种植模式下三个试验点的平均输沙率为0.000767，与单植模式的均值0.00110相比，减少了月30.27%；在复合种植模式下，其值在0.000712和0.000821之间变化，变化率为52.8%；这说明作物的覆盖度对输沙率的作用更为明显。

4)在实施复合农业技术之后，各个试验点的水土流失依然偏大，还需要采取其他的生物措施。从实验的数据来看，采用复合种植模式之后，试验点的土壤流失量均值为3.430 t/hm2，与容许值1.7 t/hm2相比仍旧显著偏大。因此，针对水土流失严重的坡耕地，除了采用复合种植技术之外，还需要采取梯边配置生物埂等技术措施，进一步减少坡耕地的水土流失。

3.2 侵蚀泥沙粒径试验结果与分析

研究中利用Mastersizer2000对试验中获取的侵蚀土壤样品进行粒径测量分析，结果如表3所示。由试验结果可知，在单植模式下，侵蚀土壤中的黏粒和细粉粒占比较大，而在复合种植模式下，这两种颗粒的占比明显减小。究其原因，主要是单植模式下种植和收获期间土壤处于裸露状态，更容易造成小粒径土壤颗粒的流失。同时，土壤中的养分主要吸附于黏粒和细粉粒上，因此采取复合种植技术有利于降低土壤肥力流失，对提高耕地质量和产量具有一定的积极意义。

表3 侵蚀土壤粒径分析结果 %

4 结 论

坡耕地的水土流失问题一直是业界关注的重要课题。文章以辽宁省建平县为例，通过田间试验的方法研究了复合农业技术对坡耕地水土流失的效应，获得的主要结论如下：

1)采用复合种植模式，可以有效降低试验地块的径流量和产沙量，对水土保持十分有利。

2)各个试验点的径流量和产沙量数据存在明显差异，可能是不同试验点地力差异造成作物的覆盖度存在明显的不同。

3)采用复合种植模式的径流系数和输沙率与单植模式相比均有所减少，而输沙率对耕地上的植被覆盖率更为敏感。

4)在实施复合农业技术之后，各个试验点的水土流失依然偏大，还需要采取其他的生物措施。

5)采取复合种植技术有利于降低土壤肥力流失，对提高耕地质量和产量具有一定的积极意义。