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耕作侵蚀是横断山区坡耕地土壤侵蚀的一种重要形式,目前关于横断山区耕作侵蚀强度分表标准的研究还未涉及。本研究以东川砾石土区和元谋燥红土区坡耕地为研究对象,采用模拟耕作、磁性示踪技术和WEPP模型模拟等方法进行研究,从而得出影响耕作侵蚀的各关键因子的临界值,主要研究结果和结论如下: 1、横断山区耕作侵蚀强度分级标准制定 在东川砾石土区,坡度范围为0.0522m m-1~0.7489m m-1,耕作位移距离随坡度的增加呈指数增加,平均耕作侵蚀速率为83.94Mg ha-1tillage pass-1。在元谋燥红土区,坡度为0.0874m m-1~0.5773m m-1以及耕作深度为0.05、0.10、0.15和0.20m范围内,耕作位移距离随坡度增加呈线性增加。本研究将耕作侵蚀分为微度、轻度、中度、强烈、极强烈、剧烈等六个等级。其中,将小于1000t/(km2·a)(5°坡面0.05m耕作深度下的耕作侵蚀速率)划定为微度侵蚀;将1000到2500t/(km2·a)(10°坡面0.10m耕作深度侵蚀速率)划定为轻度侵蚀;将2500到5000t/(km2·a)(15°坡面0.15m耕作深度侵蚀速率)划定为中度侵蚀;将5000到10000t/(km2·a)(20°坡面0.20m耕作深度侵蚀速率)划定为强烈侵蚀;将10000到13000t/(km2·a)(砾石土休止角坡面侵蚀速率)划定为极强烈侵蚀;将大于13000t/(km2·a)划定为剧烈侵蚀。 2、地形因子临界值确定 坡长和坡度是影响耕作侵蚀速率的两个重要的因子,耕作侵蚀速率随着坡度的增加而增加,而随着坡长的增加呈减小趋势。因此,缓坡耕作和增加坡长是减少耕作侵蚀的有效的措施。对于0.20m耕作深度下,坡长小于40m的坡面,耕作侵蚀控制在微度侵蚀下,不存在坡度的临界值;在坡长分别为40m、60m和80m坡长的坡面,耕作侵蚀强度控制在微度侵蚀的情况下,进行耕作操作的坡度应该分别为≤1°、≤7°和≤13°。在缓坡(5°),耕作侵蚀强度控制在微度侵蚀下坡长应当大于54m;在中坡(10°),耕作侵蚀强度控制在微度侵蚀下的坡长应当大于70m;在陡坡(25°),耕作侵蚀强度控制在微度侵蚀下的坡长应当大于121m。 3、人为因子临界值确定 耕作深度是影响耕作位移距离以及耕作侵蚀速率的重要因子。耕作侵蚀强度控制在微度侵蚀下,在坡度为5°~12°的坡耕地,耕作深度应当小于0.05m;在坡度为13°~30°的坡耕地,耕作深度应当小于0.04m。这表明在整个坡度范围内耕作深度小于0.04m才能将坡耕地耕作侵蚀强度控制在微度侵蚀。与顺坡耕作相比较,45°耕作角度可使耕作侵蚀速率减少26.72%。等高耕作可以使耕作侵蚀速度减少77.73%;135°耕作以及逆坡耕作都可以有效地减少耕作侵蚀。在缓坡(5°),耕作侵蚀强度控制在微度侵蚀下耕作角度应当大于91°,即在缓坡应至少采取等高耕作的措施。在中坡(10°),耕作侵蚀强度控制在微度侵蚀下的耕作角度应当大于105°,即在中等坡度的坡耕地,至少采取斜向上耕作的措施。在陡坡(25°),耕作侵蚀强度控制在微度侵蚀下耕作角度应当大于139°,即在陡坡的坡耕地,至少采取斜向上耕作或逆坡耕作方式,才能控制耕作侵蚀强度在微度侵蚀。 4、耕作年限临界值确定 在建立WEPP模型所需的数据库以及适用性验证的基础上,运用WEPP模型模拟耕作年限对水蚀的影响,进而确定耕作年限的临界值。在水蚀和耕作侵蚀的共同作用下,各坡度上坡位置土层损失。在5°坡面下坡位置土层堆积,而在10°、15°和25°坡面下坡位置土层损失。在坡度为5°坡耕地,年径流量以及产沙量在耕作年限为0~14年随着耕作年限增加显著降低,在耕作年限为15~20年,年径流量与产沙量基本保持不变。这表明在坡度为5°坡耕地,耕作侵蚀导致的土壤再分布会抑制水蚀作用。在坡度为10°、15°和25°的坡耕地,年径流量以及产沙量在耕作年限分别为0~12年、0~10年和0~7年内随着耕作年限的增加而缓慢增加;当耕作年限分别超过12年、10年以及7年时,年径流量以及产沙量随着耕作年限的呈显著的增加趋势。因此,对于坡度为10°、15°和25°的坡耕地,连续耕作年限应当分别控制在小于12年、10年以及7年。