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长江上游坡耕地面积大、分布广,土壤侵蚀十分严重,是长江上游侵蚀泥沙的主要来源。坡耕地严重的土壤侵蚀导致土层减薄、土壤结构变差,对土壤质量产生了极大的影响。本文通过大田径流小区与人工模拟降雨实验相结合的方法,探讨了燥红土坡耕地土壤侵蚀特征和紫色土坡耕地养分流失特征,并结合已有的研究成果开展了燥红土和紫色土坡耕地土壤侵蚀特征的对比分析。通过对长江上游大尺度范围内坡耕地调查取样,运用土壤综合质量指数法和土壤退化指数法,开展了土壤侵蚀对坡耕地土壤质量影响的定量研究,并在总结坡耕地土壤侵蚀治理模式的基础上,提出了陡坡退耕重要的替代土地资源开发技术,为长江上游坡耕地土壤侵蚀综合治理开辟了新的途径。通过研究,本文取得以下的初步结论:
(1)探讨了长江上游坡耕地主要特征和分布规律
长江上游坡耕地的主要特征是分布广、面积大、坡度陡峭、侵蚀严重。长江上游集中了长江流域88%以上的坡耕地和95%的陡坡耕地,坡耕地的年均侵蚀总量占区域侵蚀总量60%以上。坡耕地分布呈现明显的区域分异和垂直分异特征,在区域分异中主要表现为东部地区和中部地区坡耕地面积相对较多,西部地区坡耕地面积相对较少;在垂直分异中主要表现为低山丘陵区和二半山区坡耕地面积相对较多,高山区坡耕地面积相对较少。
(2)探索了燥红土坡耕地土壤侵蚀特征
燥红土侵蚀率受雨强和坡度的影响显著。在较小坡度下,降雨侵蚀率随着雨强增大呈线性增加;在较大坡度下,侵蚀率随雨强的变化表现出两个不同的过程,在雨强较小时,侵蚀率增加较慢;雨强较大时,侵蚀率增长较快。细沟侵蚀率随坡度的增加而增加,在较小坡度时,侵蚀率增幅较小;在较大坡度时,侵蚀率大幅度增加。燥红土坡耕地不同土层传输水分和吸收水分能力不同,在较大雨强且降雨充足的条件下,燥红土坡耕地地表径流先后经历了三个阶段,即以超渗产流为主的阶段、超渗产流与蓄满产流同时进行的阶段、以蓄满产流为主的阶段。
(3)对比分析了燥红土和紫色土坡耕地土壤侵蚀特征
燥红土和紫色土坡耕地土壤侵蚀的共同特征是土壤可蚀性强,其差异主要为:燥红土以沟蚀为主,紫色土以面蚀为主,特别是耕作活动引起的面蚀尤为突出;紫色土产流以蓄满产流为主,燥红土以超渗产流为主。
(4)对比研究了土壤侵蚀对坡耕地土壤质量的影响
在不同区域中,土壤侵蚀对坡耕地土壤质量影响最突出的区域为三峡库区、川中丘陵区和干旱河谷区;对土壤质量的影响较少的区域主要为甘孜州和阿坝州等海拔较高的少数民族地区。在不同土壤类型中,土壤侵蚀对燥红土和紫色土坡耕地造成的养分流失较大,燥红土和紫色土坡耕地团聚体水稳性系数也相对较低;土壤侵蚀对坡耕地土壤养分造成的流失随土层厚度增大呈减少趋势,当土层厚度达到35 cm以上时,土壤团聚体水稳性系数相对较高。
(5)开展了土壤侵蚀对坡耕地土壤质量影响的定量评价
在土壤侵蚀影响下,长江上游土壤整体表现为退化的趋势,其中燥红土坡耕地和紫色土坡耕地土壤质量退化尤为严重,土壤综合质量指数分别为16.86%、29.69%,土壤退化指数分别为-81,70%、-71.06%。
(6)总结了长江上游坡耕地土壤侵蚀综合治理模式
对于<10°的坡耕地,通常以保土耕作措施和植物措施为主,辅以小型水利水保工程措施;10°~25°的坡耕地,通常以梯地建设和水利建设等工程措施为主,辅以植物措施和保土耕作措施;对于坡耕地上缘的荒山荒坡和退耕的陡坡耕地,则以植物措施为主,种植生态效益和经济效益兼优的林草及经济林果,辅以小型水利水保工程措施。
(7)提出了陡坡退耕后的重要替代土地资源开发技术
通过研究证明和实践调查,泥石流堆积扇是山区陡坡退耕后的重要替代土地资源。本文针对泥石流堆积扇生产潜力的限制因素,提出了相应的改良开发技术,主要包括:整地、改土、培肥和泥石流防治措施。特别是充分利用当地的高含沙水泥沙进行引浑停淤改良,既增加了土地的细颗粒成分,改良了土壤结构,又补充了土壤养分,使泥石流堆积扇的生产潜力得到了极大的发挥。