坡耕地退化機理及侵蝕退化防治措施研究.pdf

1、針對我國西南中心地帶的貴州山區(qū)紅黃壤坡耕地退化的主要驅(qū)動因子和研究中存在的問題與不足,選擇有代表性的貴州省南部羅甸縣、邊陽鎮(zhèn)紅黃壤坡耕地為研究對象,采用侵蝕小區(qū)徑流泥沙觀測法；中子活化Eu土芯定位示蹤法；地面定位插釬法；土壤養(yǎng)分系統(tǒng)研究法以及坡耕地侵蝕退化防治的耕作措施(等高種植)、生物措施(林草覆蓋)、工程措施(坡改梯)及綜合措施,展開坡耕地退化機理和侵蝕退化防治措施研究。主要結(jié)論如下： 紅黃壤坡耕地退化主要表現(xiàn)為土壤的侵蝕退

2、化、土壤養(yǎng)分退化和土壤酸化。 1.紅黃壤坡耕地侵蝕退化的關鍵因子。 2.紅黃壤坡耕地養(yǎng)分退化的途徑為：土壤侵蝕引起的坡耕地養(yǎng)分的數(shù)量性退化、土壤吸附固定造成的坡耕地養(yǎng)分的有效性退化和作物收獲造成的坡耕地生物消耗性退化。 3.坡耕地土壤酸化的機理是：1)紅黃壤坡耕地土壤的CEC和鹽基飽和度都比較低,大部分土壤的CEC在11 Cmol(+)/kg左右,大部分土壤鹽基飽和度在30％以下,而且變化不大。2)土壤中交換性鋁

3、離子濃度明顯高于交換性氫離子。土壤中交換性鋁離子濃度較高,總體平均值達7.188Cm01(+)/kg,土壤中氫離子濃度較低,總體平均值達0.688Cmol(+)/kg,鋁離子濃度平均是氫離子的10倍。3)紅黃壤坡耕地的土壤緩沖性能不高,土壤的平均酸緩沖性能高于堿緩沖性能。圖解法求得的土壤酸緩沖容量在4-16Cmol/kg范圍內(nèi),堿緩沖容量在2.5-14.0Cmol/kg之間。酸堿緩沖曲線擬合參數(shù)的方法中回歸系數(shù)b的范圍在-1.4981～

4、-2.1297。鐵、陽離子代換量、硝態(tài)氮和粘粒含量是土壤酸緩沖性能的主要影響因素,而錳、活性酸、有機質(zhì)、硝態(tài)氮、pH、鎂是土壤堿緩沖性能的主要影響因素。 4.侵蝕針法操作簡單,測定容易,省工省時,它能粗略測定土壤侵蝕量,可反映出侵蝕針點位上土壤的侵蝕或沉積動態(tài)變化。但周邊的異常物和異常現(xiàn)象、侵蝕針細小的刻度、坡度等環(huán)境因素影響侵蝕針地上部分長度判讀的精確性,從而極大影響侵蝕針的土壤侵蝕量計算結(jié)果,同時存在點面轉(zhuǎn)換問題。中子活化E

5、u定位土芯示蹤法可反映出土芯小面積上土壤的侵蝕或沉積動態(tài)變化,但不能測定地表徑流。該方法畢竟是個新方法,操作規(guī)程有待于進一步完善。同樣中子活化Eu定位土芯周邊的異常物和異?，F(xiàn)象影響其測量的準確性。中子活化Eu定位土芯示蹤法測定的土壤侵蝕量也存在點面轉(zhuǎn)換問題,且測定需精密儀器,成本較高。徑流小區(qū)法實用性、靈活性都比較強,準確性高?？赏瑫r監(jiān)測土壤流失量和地表徑流量?？筛鶕?jù)研究的目的展開多方面的研究。然而,徑流小區(qū)法不能很好地反映坡面土壤侵蝕

6、空間變異。另外,徑流小區(qū)法需要修建徑流場,需野外觀察測定,工作量較大,成本較高。 5.坡耕地侵蝕退化防治的關鍵技術有耕作措施、工程措施、林草措施和綜合措施。它們都具有保持水、土、肥的作用,具有增加地表覆蓋度、土壤根系含量和生物多樣性的作用,具有提高土壤有機質(zhì)、全氮、全鉀、全磷、堿解氮、速效鉀和緩效鉀的作用。而不同措施的增產(chǎn)增收、土壤改良和土壤有效磷提升作用各有差異。植物籬措施具有很好的增產(chǎn)增收作用,并在實踐中得到了較好的推廣應用

7、,產(chǎn)生了很好的效益。分帶能作措施具有很好的提高土壤pH、全磷、全鉀、有效磷和緩效鉀的作用。糧草間作措施具有很好的提高土壤的抗蝕性、土壤水分和提高地表糙度的作用。工程措施具有很好的保持水、土、肥和降低坡度縮短坡長的作用。林地措施具有很好的改良土壤可蝕性、提高地表覆蓋度、提高生物多樣性、提高土壤有機質(zhì)和全氮的作用。草地措施具有很好的提高土壤根系含量、提高土壤水分穩(wěn)滲速率和土壤堿解氮的作用。綜合措施具有很好的縮短坡長坡度的作用。不同措施的防治

8、紅黃壤坡耕地侵蝕退化綜合效益,與農(nóng)民習慣種植為對照,綜合措施的效果最好,工程措施的效果次之,再其次是林草措施,最后是耕作措施。然而不同耕作措施其防治紅黃壤坡耕地侵蝕退化效果也有不同。相比之下,植物籬耕作措施最好,其次是糧草間作,最后是分帶輪作。 6.研究中初步肯定紅黃壤坡耕地研究區(qū)侵蝕性降雨臨界值為9.1mm。初步明確紅黃壤坡耕地研究區(qū)引起水土流失發(fā)生最關鍵的氣候因子是降雨侵蝕力因子R10。初步肯定紅黃壤坡耕地研究區(qū)傳統(tǒng)種植制度

9、下耕地的土壤侵蝕臨界坡度在20.00-24°之間,而植物籬種植下土壤侵蝕臨界坡度在17.10-20.00°之間。初步對美國通用土壤流失方程的參數(shù)進行修正,得出紅黃壤坡耕地研究區(qū)概念土壤流失方程表達式為:A=b·R·K·C·Pb值分別為混交林179,農(nóng)民習慣668,分帶輪作375,經(jīng)果林195,工程梯化165,糧草間作219,植物條帶214,草地202和裸坡耕地147。K值為0.379。C值分別為混交林0.851,農(nóng)民習慣0.219,分帶

10、輪作0.385,經(jīng)果林0.724,工程梯化0.853,糧草間作0.681,植物條帶0.697和草地0.728P值分別為混交林0.191,分帶輪作0.788,經(jīng)果林0.353,工程梯化0.189,糧草間作0.409,植物條帶0.388和草地0.348。 初步得出裸露紅黃壤坡耕地侵蝕模數(shù)達到25.8-631.2t/ha.a。達到中華人民共和國水利部采用土壤侵蝕模數(shù)擬定水蝕強度分級標準的Ⅲ-Ⅳ級范圍,即中度侵蝕和強度侵蝕的范圍。雖然各

11、種種植制度和土地利用方式可減少土壤流失(侵蝕模數(shù)達到5.02-26.29t/ha.a),但耕作制度下(農(nóng)民習慣、分帶輪作、糧草間作和植物籬)的坡耕地仍然具有較大的土壤侵蝕危險,經(jīng)果林和草地的坡耕地在短期內(nèi)也具有土壤侵蝕危險。初步明確紅黃壤坡耕地研究區(qū)土壤酸化明顯,pH值在4.420-5.790之間。初步肯定用公式II計算土壤侵蝕性K值,其變異程度??；用諾謨圖查值,變異程度也較小,且方法簡便。它們是紅黃壤坡耕地研究區(qū)土壤侵蝕性K值計算的較