坡耕地不同地面覆盖的水土流失试验的研讨

坡耕地不同地面覆盖的水土流失试验的研讨

麦颖雪

广东省建科建筑设计院有限公司

摘要：我国是一个农业大国，在我国的经济体系中，农业占据着举足轻重的位置。而我国约有五分之一的坡耕地，主要分布在西部地区，西部地区常年水资源稀缺，因此坡耕地水土流失情况就成为了一个不容忽视的问题，且保障坡耕地水分充足也是保障农作物生长质量的一个重要前提。因此在对坡耕地不同地面覆盖的水土流失情况展开试验后，本文就结果进行分析研讨，试总结原因及解决措施。希望能对我国今后的农业发展提供帮助。

关键词：坡耕地；水土流失；地面覆盖

前言

一直以来，我国都是一个依赖农业生存发展的国家，作为一个农业大国，我国靠耕种养活了近十四亿人口，并将农作物销售到世界各国。农业在经济体系中占据着举足轻重的位置。甚至可以说，没有农业生产，就不会有中国的今天。我国耕地的分布按照地区进行划分，东部地区耕地约2930万公顷，占全国耕地比重的百分之二十。中部地区耕地为3100公顷，占耕地比重百分之二十三，西部地区耕地面积较大，约为5043公顷，约占百分之三十八，东北地区耕地面积占总耕地面积的百分之十九。由于地形原因，我国有一种耕地被称为坡耕地，坡度达到25度，集中分布在我国南部及西部地区，主要集中在西部。而西部地区常年水资源稀缺，因此坡耕地水土流失问题便不容忽视。本文就坡耕地不同地面覆盖的水土流失试验结果进行分析，得出原因及解决措施。

1.试验目的

我国坡耕地的面积比重虽然不大，但是由于其地形独特，因此可以产出特定的作物，其作用意义都是不可被取代的。而坡耕地主要集中在西部地区，自然条件导致西部地区降雨量贫乏、水资源稀缺，坡耕地灌溉难度大，因此保障水分不流失是确保作物生长质量的前提。本试验的目的是为了寻求合理改善坡耕地水土流失情况的有效措施，为农业发展做出微薄贡献。

2.前期工作

本试验所有用水均来自人工降雨，所选取的坡耕地地面覆盖作物分别为豆类植物、小麦以及无作物零覆盖。而每种作物都选取了不同的坡度，分别为五度、十度、二十度。测量出的每种作物的覆盖度大致是：豆类植物覆盖百分之九十、小麦作物百分之四十、裸露地面零覆盖。

3.试验方法

3.1覆盖坡地处理

本试验本着严谨求实的态度，没有单纯选取同一坡度的耕地，而是将坡度作为试验结果的一项重要因素，因此选取了五度、十度、二十度的坡度同时进行试验。每种坡度耕地均分成三块，面积为2m×5m。

3.2降水处理

本次试验的降水均为人工降雨，雨水强度主要为两种，分别为3.45mm/min和1.79mm/min，每块坡耕地所采用的降水强度及降水量均为一致，为了确保试验精准可靠，每次降水量不可超过55mm。

3.3观测间隔

为了得到详细的数据，本试验的观测记录在降雨后要对每块坡耕地进行采样测验，采集的坡地样土分别来自不同深浅度的土层，并对土壤中所含的水分进行测量记录。同时想要知道不同覆盖物水土流失的情况，还要每隔三分钟进行一次径流测试，抽取约为2000ml的水量，测试其含沙量。

4.试验结果

在试验一开始，我们就已经知道一个结果，即无论在坡耕地上覆盖何种作物，其防止水土流失的效果都要强于地面裸露零覆盖。我们更想知道的结果是覆盖作物防止水土流失究竟比零覆盖存在多大的优势，以及覆盖豆类还是小麦的优势更大。由于降水量统一且可知，因此只需要对径流量进行测量，就可以计算出雨水的截留量。本试验还需得到一些其他数据，如：径流量、入渗量、含沙量、侵蚀量等。

4.1径流测算

由测量计算可知，在3.45mm/min的降雨强度下，五度坡耕地的径流量分别为：豆类植物1.87mm；小麦作物4.99mm；裸露无覆盖耕地28.16mm。豆类植物与同级坡度耕地相比，截留量减少百分之九十四，小麦作物与同级坡度耕地相比，截留量减少百分之八十七，明显豆类植物要优于小麦作物。然而随着坡度的增加截留量的差异是变化的，在降水强度为3.45mm/min的降雨强度下，二十度坡耕地的径流量分别为豆类植物0.78mm；小麦植物8.34mm；裸露地面无覆盖为34.63mm，坡度越高，入渗水量越是减少，而地上截留的效果远远不及水分入渗，一旦水分入渗达到饱和，径流减少便不再明显，因此当雨量增大时，截留效果反而不够明显。

4.2侵蚀量测算

测算了坡耕地不同覆盖的侵蚀量后，可以发现，地表覆盖对于侵蚀有着很好的抵御作用，在降雨强度为3.45mm/min时，豆类植物减少的侵蚀量高达百分之九十八，麦草则为百分之九十七，而裸露地面缺不到百分之八十。而当雨水强度为1.79mm/min时，无论是小麦作物还是豆类植物，均没有出现侵蚀现象，而裸露地面的侵蚀量不低于每平方公里600t。

5.地面覆盖水土流失的结果分析

5.1侵蚀量结果原因分析

地面覆盖可以有效地减少径流、降低含沙量，降低侵蚀能力，对土壤起到一个较强的侵蚀控制。通过对雨水击打与无雨水情况下的坡耕地侵蚀过程进行观察，我们能够发现，雨水对于土壤的侵蚀作用是很强的，其冲刷地表的过程中，即使是一些较大的沙粒土块都能够随着不断地冲洗而被移动，当没有雨水冲刷时，仅靠地表水流很难移动地表颗粒，其侵蚀土壤的能力较弱。所以我们可以看到，裸露地面的含沙量要远远超过地面覆盖麦草或豆类植物的坡地。显然，地表覆盖对于防止雨水侵蚀能够起到极强的作用，这是因为当地表上覆盖着植物时，雨水没有办法直接击打地面，从而减少了对地面的巨大冲刷力，当雨水的冲刷力减小时，土壤就避免了松动。其次，当雨水降落在地面入渗后，一部分水量被植被充分吸收，这样可以使植被附近的土壤在根茎的作用下紧紧被吸附柱，起到了一种凝结作用，降水的入渗良好，极少在地表形成径流，因此侵蚀较少，而裸露地面的耕地正好相反，降水几乎很难入渗到地表，在地表形成较大径流，且地面受到雨水从上而下的直接打击，因此土壤容易松动，极易受到侵蚀。

5.2径流结果原因分析

由径流结果可知，无论哪种坡度的坡耕地，裸露地面的径流量都要远远超过地面覆盖植被的径流量，这可以明显反映出裸露地面对于地表覆盖而言入渗性低，其原因为，当土地表面被雨水直接击打后，其结构容易发生破坏，这种破坏会导致其入渗能力的降低。与之相反，地表覆盖的坡地受到了豆类植物及小麦作物的保护，雨水不能直接与地面发生接触，雨水能够很好地入渗，继而留在表面形成径流的可能性非常小。

5.3试验总结果原因分析

由此试验我们可知，地面覆盖作物的坡地水土流失的情况较好，而地面裸露的坡地水土流失的情况较严重，而比较起来地面覆盖豆类植物的坡地抗水土流失的能力要强于地表覆盖小麦作物的坡地。分析作物特点，豆类植物较小麦作物的植株矮小，叶片更繁密，这样对地面形成的保护领域更广，阻止的雨水打击效用更强。而比较不同坡度的耕地可知，坡度越高水土流失越明显，无论何种作物覆盖或无作物覆盖都充分反映出这一现象，分析高度特点，地表越高，与雨水接触的越快，雨水的冲刷力越大，距离可以在一定程度上减缓雨水的击打强度，因此坡度越低，水土流失的现象越少。

6.防止坡地水土流失的有效措施

6.1尽量避免对坡耕地进行耕作

“土壤侵蚀流失是黄土高原地区繁多农业灾害中的主要类型。”[1]通过以上试验，我们知道，坡耕地裸露无覆盖远比覆盖作物时水土流失严重得多，因此想要有效地解决水土流失的情况，就要在坡耕地上进行有规划地覆盖，然而这种植被覆盖绝对不能像传统耕种一样对土地进行松动，而是应该选择用免耕覆盖。“传统耕作在作物收获后的多次翻耕，使土壤过度松散，是其产沙量最大的主要原因。免耕地土壤表层较为紧密，增加了团聚体的稳定性，土壤抗蚀力也较强”[2]免耕覆盖可以有效地改善水土流失，而坡度越高的坡耕地，其土地应越少进行翻动，免耕覆盖面应该更广，选择叶片繁密、植株贴地的作物能够更好地、更有效地影响径流形成。诸如沙打旺之类的豆类作物，而尽量避免覆盖植株细长、叶片疏松的农作物。而在农作物收获之际，还要对土地进行补充覆盖。

想要有效改善黄土高原土壤流失的严重情况，就要首先尽可能回避对土壤进行翻耕，使土地保持紧实的结构性，避免在雨水的浸渗下变得松动。

6.2选用秸秆覆盖土地

为了有效避免从天而降的雨水直接冲刷土地，可以选用秸秆对土地进行细密的覆盖，选用秸秆覆盖的原因是秸秆产量大、经济效益低、容易获取，是一种最经济实用，妥善有效的办法，当土地被秸秆大面积覆盖后，可以与外界空间形成一个隔离，将土地很好地封闭起来，制造一种密闭空间，这样既能避免雨水的冲刷，也可以防止雨水入渗土地后，再随热量蒸发继而破坏土壤的结构特性。

另外，秸秆中含有大量的有机质和微量元素，可以作为肥料为作物提供大量的养分，最适宜在干旱地区帮助农作物增产增收。

6.3对土地进行覆膜或架棚

除了使用秸秆覆盖土地减少雨水冲刷外，还有两种极为有效的办法能够起到同样的作用，一种是对土地进行覆膜，一种是对土地进行架棚，覆膜和架棚都可以给土地及作物制造一种温暖、潮湿的良好空间，尤其在干旱地带，可以帮助土地保持湿润状态，为作物储蓄水分。

然而，与秸秆覆盖比较起来，覆膜和架棚都存在一些弊端。首先，在坡耕地上覆膜和架棚都有一定难度，没有在平原地区操作起来方便简洁。其次，覆膜和架棚需要耗费大量的成本，包括人力消耗，都与秸秆的经济性相差甚远。最后覆膜和架棚在天气极其恶劣的情况下容易受损，需要长期频繁的监督管理与维修护理，一旦损坏，将对作物生长带来不利影响。

结论

坡耕地一直是我国极为重要的耕地资源，西北地区黄土高原水土流失情况严重成为我国农业始终在研究探索、着力解决的问题。“了解和减少水蚀，从而调控这一地区的水土流失，对黄土高原农业生产的意义重大。”[3]由试验可知，想要减少水蚀，就要减少径流形成，降低雨水冲刷强度，采用秸秆覆盖可以有效形成保护，也能够增加农作物的产量，实为最经济持久的办法。合理利用耕地资源，能够加大我国农业资源的经济价值，不仅能够解决粮食问题，也给环境带来了良性的发展，意义深远。

参考文献：

[1]王旭.陕北黄土高原坡耕地保护性耕作土壤养分恢复效果和水蚀防控效应研究[D].西北农林科技大学（硕士论文），2013.

[2]郭贤仕，杨如萍，马一凡，郭天文，张绪成.保护性耕作对坡耕地土壤水分特性和水土流失的影响[J].甘肃省农业科学院，2010（04）：01-05.

[3]谭春荐.保护性耕作对坡耕地土壤养分维持及水蚀防控效应研究[D].西北农林科技大学（硕士论文），2015.