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摘 要:坡耕地是我国重要的耕地组成部分,由于地势、地形差异,其水土流失现象难以杜绝,长此以往,可持续发展的农业事业将备受打击。本文从坡耕地水土流失的概况分析入手,逐渐谈及其发生的危害性,最终引出农艺措施在坡耕地水土流失治理方面所发挥的积极作用,为水土保持技术在农业领域的作用发挥提供参考资料。
关键词:农艺措施;坡耕地;水土保持
中图分类号: F323.211 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20151032016
1 坡耕地水土流失概况
水土流失是指在重力、风力或水力等外力施加状况下,水土资源及土地生产力遭到破坏、难以自行恢复的现象。特殊的地理方位及经济社会条件使我国成为世界上水土流失最为严重的国家之一,据悉,我国耕地总面积为1.218亿hm2,其中耕地坡度大于25°的就有600万hm2,西部高原的客观存在使其大部分坡地占据西部,在其山地丘陵及黄土高原地区,地形起伏,黄土或松散的风化壳在缺乏植被保护的状况下易发生水土流失,加之该区域的季风气候,降水量较为集中,雨季降水量可达全年的60%~80%,而且多暴雨冲刷,极易造成水土流失;同时,我国人口密度最大,对粮食的需求也最多,所以在当下生产力水平暂不发达的情况下,人们对土地仍在实行掠夺式开垦。片面强调粮食产量容易忽视因地制宜的农林牧综合发展,把仅适合林、牧业利用的土地也开垦为农田,破坏了原有的自然生态环境。陡坡的大量开垦使其越开越贫、越贫越垦,一度陷入了生态系统恶性循环的“怪圈”。森林的滥砍滥伐、地下盘结树根的乱挖、草坪的肆意破坏均使地表不断裸露,上述做法均加剧了水土流失的程度。
2 坡耕地水土流失的危害
2.1 黄土高原
黄土高原地处我国第二级阶梯,或称之为由第二向第三级阶梯过渡的中间地带。此外,其作为我国东南和西南季风影响的边缘区域,降水量自东南向西北递减。黄土高原南北地跨亚热带、暖温带和温带等3个温度带;东西跨半湿、半干旱和干旱等3个干湿地带,气候的地域差异性和过渡性十分显著。该区域干旱与半干旱的范围较大,降水不稳定,干旱、风沙等灾害性气候频繁,天然草地与旱作农业生产能力低且不稳定,生态环境极为脆弱。从土地利用方式看,这里是农耕区与畜牧区的交错地带。土地利用受降水波动和农耕、游牧民族交替控制的影响,在农牧交错地带表现为有农有牧、时农时牧的波动,极易导致土地退化的加剧。
2.2 山地丘陵
水土流失导致丘陵地区土层变薄甚至形成红色石漠,生态环境极度退化,难以逆转。丘陵地区流失的红壤覆盖在丘陵下部的水稻土上,使得水田耕层退化。严重的水土流失使丘陵区地形复杂,起伏更大,遇到暴雨可能引发泥石流等地质灾害。水土流失致使河流含沙量急剧上涨,河床抬高加剧洪水灾害并且威胁河流的航运。河流含沙量上升也使得水质变坏,影响附近地区的居民用水。
2.3 东北黑土区
坡长、坡缓且坡面较大的地形特点是东北黑土区坡耕地的主要特征,其5°以下坡耕地占较大比重。据悉[1],东北黑土区土壤的侵蚀面积达4.47万km2,占全区土地总面积的37.9%,若不加以治理,东北典型黑土区耕地再经过50~60a的流失,黑土层将被全部剥蚀,东北荒漠化景象将不约而至。据了解,植被破坏、土地用养失调、农耕制度不合理、土地利用结构不当是导致水土流失中人为因素的主要原因。
3 对坡耕地水土流失有防治作用的农艺措施
现阶段,由于耕作习惯的束缚,我国在坡耕地农用方面多采用顺坡耕作,这种不良的栽培模式加剧了水土流失的程度,使得耕作层变浅、耕地质量退化、土地生产力下降,严重降低了坡耕地对于种植业的回报效率。王济等[2]在其报道中指出,坡耕地的治理措施主要有3种:它们是工程、生物及耕作措施。结合当前水土流失治理措施的实际情况,我们将工程和耕作措施结合起来进行系统阐述,而在此之外又引入了化学处理方法,具体如下:
3.1 化学处理
聚丙烯酰胺(PAM)是由丙烯酰胺或丙烯酸盐交联共聚而成,其结构单元中含有酰胺基等亲水基团,因此在水中易形成氢键,具有良好的水溶性。据崔海英等[3]报道,合理利用PAM不仅能减少水土流失, 还可以减少由于水土流失所造成的氮、磷、钾等养分流失。李樊敏等[4]在其报道中指出,PAM 能促进土壤团粒结构的形成,促进大、小孔隙在土壤生物性状方面所发挥的功能作用,使土壤容重不断向适耕方向改善。综上,PAM 具有良好的保土作用,可作为一种有效的土壤结构稳定剂。
3.2 生物措施
植被能有效控制水土流失,被公认为水土保持最有效、最根本的方法[5]。
乔、灌木的合理搭配。通过植被冠层的合理配置来截留降雨,减少地表击溅,最终凭借土壤表层结皮程度的减轻来降低地表侵蚀;
增加枯枝落叶层,防治雨滴击溅造成的侵蚀。于枯落物增加了地表的粗糙度,通过减缓径流汇流时间来降低径流流速,进而减轻水土流失;作为热的不良导体,枯枝落叶使土壤散热较慢,同时土壤蒸发散失的水气易受凋落物阻滞进而使蒸发量大为减少。另外,种植牧草亦可有效减少径流量和泥沙量,截留雨水,改善土壤水分含量[6];
植物篱的建设。作为一种原地保持雨水的生物措施,植物篱在暴雨期能有效防止雨水和土壤流失,将耕地保护起来,同时将水蓄住,在无雨或干旱期为庄稼源源不断输送水分,对于涵养水源有着得天独厚的功能。
3.3 综合治理
改变起垄方向,增厚活土层。在相同的田间管理水平下,横坡聚垄区作比农民习惯性顺坡平作增产7.05%,该措施在一定程度上可以保蓄土壤水分、养分,促进作物根系发育。王济等[2]指出,与农民顺坡种植模式相比,在15°坡耕地上采取横坡垄作即可在当年减少土壤侵蚀79%。横坡垄作模式在不追加投入、不改变坡度的前提下,增厚活土层,将局部薄土变成厚土, 进而促进作物根系的良性发育。该措施简便易行、投资少、见效快、易推广, 当年应用、当年见效, 更适应我国农村土地的承包体制,是防止坡耕地水土流失的有效措施之一;
少耕免耕,避免破坏土壤结构。将种子播入土壤后,尽量不翻动土层,使土壤团粒结构更加贴合,以减少雨水漫灌、雨滴击溅与风蚀表土的发生几率,进而减轻土壤侵蚀的程度;
通过间作、混作,有效增加地表作物的覆盖度来降低水土流失。间混作可提高地表植物的覆盖度,减少地面裸露在外的几率,另外通过植物盘根错节固住地表内容物可有效减少水土流失;
采用深松耕作法打破犁底层,进一步改善耕层的通气透水状况。当集中降雨发生后,地表径流是水土流失的罪魁祸首,通过深松可提高土壤入渗率,减少地表径流,降低水土流失的发生程度;
适当密植。夏岑岭等[6]认为,增加作物种植密度除了能增加叶面覆盖面积降低雨滴击溅力外,其茎干对径流的阻滞作用还得以增强,径流冲刷力有所削弱,使得土壤侵蚀量进一步减少。
参考文献
[1] 杨文文,张学培,王洪英. 东北黑土区坡耕地水土流失及防治技术研究进展[J]. 水土保持研究,2005,1(5):232-236.
[2] 王济,王世杰,陈曦等. 旱坡地水土保持耕作技术应用的研究[J]. 西南农业大学学报(自然科学版),2003,25(6):530-534.
[3] 崔海英,任树梅. 应用聚丙烯酰胺防治水土流失的研究现状[J]. 水土保持科技情报,2005(2):25-27.
[4] 李樊敏,冀慧,陈渠昌等. 聚丙烯酰胺改良土壤的应用研究综述[J]. 人民黄河,2010,32(7):91-94.
[5] 马海霞,王柳英. 生物措施水土保持机理综述[J]. 青海草业,2007,16(1):12-16.
[6] 程冬兵,刘士余. 生物措施在水土保持中的应用探讨[J]. 江西农业大学学报(社会科学版),2003,2(4):144-146.
[7] 夏岑岭,史志刚,欧岩锋等. 坡耕地水土保持主要耕作措施研究[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版),2000,23(S1):769-772.
作者简介:龙雨涛(1982-),男,工程师,主要从事水土保持技术研究、方案编制、监理及监测工作。
关键词:农艺措施;坡耕地;水土保持
中图分类号: F323.211 文献标识码:A DOI:10.11974/nyyjs.20151032016
1 坡耕地水土流失概况
水土流失是指在重力、风力或水力等外力施加状况下,水土资源及土地生产力遭到破坏、难以自行恢复的现象。特殊的地理方位及经济社会条件使我国成为世界上水土流失最为严重的国家之一,据悉,我国耕地总面积为1.218亿hm2,其中耕地坡度大于25°的就有600万hm2,西部高原的客观存在使其大部分坡地占据西部,在其山地丘陵及黄土高原地区,地形起伏,黄土或松散的风化壳在缺乏植被保护的状况下易发生水土流失,加之该区域的季风气候,降水量较为集中,雨季降水量可达全年的60%~80%,而且多暴雨冲刷,极易造成水土流失;同时,我国人口密度最大,对粮食的需求也最多,所以在当下生产力水平暂不发达的情况下,人们对土地仍在实行掠夺式开垦。片面强调粮食产量容易忽视因地制宜的农林牧综合发展,把仅适合林、牧业利用的土地也开垦为农田,破坏了原有的自然生态环境。陡坡的大量开垦使其越开越贫、越贫越垦,一度陷入了生态系统恶性循环的“怪圈”。森林的滥砍滥伐、地下盘结树根的乱挖、草坪的肆意破坏均使地表不断裸露,上述做法均加剧了水土流失的程度。
2 坡耕地水土流失的危害
2.1 黄土高原
黄土高原地处我国第二级阶梯,或称之为由第二向第三级阶梯过渡的中间地带。此外,其作为我国东南和西南季风影响的边缘区域,降水量自东南向西北递减。黄土高原南北地跨亚热带、暖温带和温带等3个温度带;东西跨半湿、半干旱和干旱等3个干湿地带,气候的地域差异性和过渡性十分显著。该区域干旱与半干旱的范围较大,降水不稳定,干旱、风沙等灾害性气候频繁,天然草地与旱作农业生产能力低且不稳定,生态环境极为脆弱。从土地利用方式看,这里是农耕区与畜牧区的交错地带。土地利用受降水波动和农耕、游牧民族交替控制的影响,在农牧交错地带表现为有农有牧、时农时牧的波动,极易导致土地退化的加剧。
2.2 山地丘陵
水土流失导致丘陵地区土层变薄甚至形成红色石漠,生态环境极度退化,难以逆转。丘陵地区流失的红壤覆盖在丘陵下部的水稻土上,使得水田耕层退化。严重的水土流失使丘陵区地形复杂,起伏更大,遇到暴雨可能引发泥石流等地质灾害。水土流失致使河流含沙量急剧上涨,河床抬高加剧洪水灾害并且威胁河流的航运。河流含沙量上升也使得水质变坏,影响附近地区的居民用水。
2.3 东北黑土区
坡长、坡缓且坡面较大的地形特点是东北黑土区坡耕地的主要特征,其5°以下坡耕地占较大比重。据悉[1],东北黑土区土壤的侵蚀面积达4.47万km2,占全区土地总面积的37.9%,若不加以治理,东北典型黑土区耕地再经过50~60a的流失,黑土层将被全部剥蚀,东北荒漠化景象将不约而至。据了解,植被破坏、土地用养失调、农耕制度不合理、土地利用结构不当是导致水土流失中人为因素的主要原因。
3 对坡耕地水土流失有防治作用的农艺措施
现阶段,由于耕作习惯的束缚,我国在坡耕地农用方面多采用顺坡耕作,这种不良的栽培模式加剧了水土流失的程度,使得耕作层变浅、耕地质量退化、土地生产力下降,严重降低了坡耕地对于种植业的回报效率。王济等[2]在其报道中指出,坡耕地的治理措施主要有3种:它们是工程、生物及耕作措施。结合当前水土流失治理措施的实际情况,我们将工程和耕作措施结合起来进行系统阐述,而在此之外又引入了化学处理方法,具体如下:
3.1 化学处理
聚丙烯酰胺(PAM)是由丙烯酰胺或丙烯酸盐交联共聚而成,其结构单元中含有酰胺基等亲水基团,因此在水中易形成氢键,具有良好的水溶性。据崔海英等[3]报道,合理利用PAM不仅能减少水土流失, 还可以减少由于水土流失所造成的氮、磷、钾等养分流失。李樊敏等[4]在其报道中指出,PAM 能促进土壤团粒结构的形成,促进大、小孔隙在土壤生物性状方面所发挥的功能作用,使土壤容重不断向适耕方向改善。综上,PAM 具有良好的保土作用,可作为一种有效的土壤结构稳定剂。
3.2 生物措施
植被能有效控制水土流失,被公认为水土保持最有效、最根本的方法[5]。
乔、灌木的合理搭配。通过植被冠层的合理配置来截留降雨,减少地表击溅,最终凭借土壤表层结皮程度的减轻来降低地表侵蚀;
增加枯枝落叶层,防治雨滴击溅造成的侵蚀。于枯落物增加了地表的粗糙度,通过减缓径流汇流时间来降低径流流速,进而减轻水土流失;作为热的不良导体,枯枝落叶使土壤散热较慢,同时土壤蒸发散失的水气易受凋落物阻滞进而使蒸发量大为减少。另外,种植牧草亦可有效减少径流量和泥沙量,截留雨水,改善土壤水分含量[6];
植物篱的建设。作为一种原地保持雨水的生物措施,植物篱在暴雨期能有效防止雨水和土壤流失,将耕地保护起来,同时将水蓄住,在无雨或干旱期为庄稼源源不断输送水分,对于涵养水源有着得天独厚的功能。
3.3 综合治理
改变起垄方向,增厚活土层。在相同的田间管理水平下,横坡聚垄区作比农民习惯性顺坡平作增产7.05%,该措施在一定程度上可以保蓄土壤水分、养分,促进作物根系发育。王济等[2]指出,与农民顺坡种植模式相比,在15°坡耕地上采取横坡垄作即可在当年减少土壤侵蚀79%。横坡垄作模式在不追加投入、不改变坡度的前提下,增厚活土层,将局部薄土变成厚土, 进而促进作物根系的良性发育。该措施简便易行、投资少、见效快、易推广, 当年应用、当年见效, 更适应我国农村土地的承包体制,是防止坡耕地水土流失的有效措施之一;
少耕免耕,避免破坏土壤结构。将种子播入土壤后,尽量不翻动土层,使土壤团粒结构更加贴合,以减少雨水漫灌、雨滴击溅与风蚀表土的发生几率,进而减轻土壤侵蚀的程度;
通过间作、混作,有效增加地表作物的覆盖度来降低水土流失。间混作可提高地表植物的覆盖度,减少地面裸露在外的几率,另外通过植物盘根错节固住地表内容物可有效减少水土流失;
采用深松耕作法打破犁底层,进一步改善耕层的通气透水状况。当集中降雨发生后,地表径流是水土流失的罪魁祸首,通过深松可提高土壤入渗率,减少地表径流,降低水土流失的发生程度;
适当密植。夏岑岭等[6]认为,增加作物种植密度除了能增加叶面覆盖面积降低雨滴击溅力外,其茎干对径流的阻滞作用还得以增强,径流冲刷力有所削弱,使得土壤侵蚀量进一步减少。
参考文献
[1] 杨文文,张学培,王洪英. 东北黑土区坡耕地水土流失及防治技术研究进展[J]. 水土保持研究,2005,1(5):232-236.
[2] 王济,王世杰,陈曦等. 旱坡地水土保持耕作技术应用的研究[J]. 西南农业大学学报(自然科学版),2003,25(6):530-534.
[3] 崔海英,任树梅. 应用聚丙烯酰胺防治水土流失的研究现状[J]. 水土保持科技情报,2005(2):25-27.
[4] 李樊敏,冀慧,陈渠昌等. 聚丙烯酰胺改良土壤的应用研究综述[J]. 人民黄河,2010,32(7):91-94.
[5] 马海霞,王柳英. 生物措施水土保持机理综述[J]. 青海草业,2007,16(1):12-16.
[6] 程冬兵,刘士余. 生物措施在水土保持中的应用探讨[J]. 江西农业大学学报(社会科学版),2003,2(4):144-146.
[7] 夏岑岭,史志刚,欧岩锋等. 坡耕地水土保持主要耕作措施研究[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版),2000,23(S1):769-772.
作者简介:龙雨涛(1982-),男,工程师,主要从事水土保持技术研究、方案编制、监理及监测工作。