玉米間作蔬菜和草帶對(duì)坡耕地水土流失的影響

云南省的地形類(lèi)型屬于典型的山地結(jié)構(gòu)。山區(qū)占94%，傾斜區(qū)占全省耕地面積的74%。全省水土流失面積超過(guò)7.24km2，年土水蓄積量超過(guò)5000億元。而且,因多數(shù)坡耕地的不合理使用,更加劇了水土流失發(fā)生。1995年云南省坡耕地玉米順坡種植造成水土流失量達(dá)4993kg/hm2,未采取其他保護(hù)措施的等高種植流失量也達(dá)1465kg/hm2,使得原本淺薄的土層更加貧瘠,土地生產(chǎn)力嚴(yán)重受損,環(huán)境日益惡化,因而,水土保持任務(wù)十分艱巨。在前人的研究中,采用不同間作種植方式對(duì)山地水土流失進(jìn)行治理,效果顯著。然而,在坡耕地上,利用糧菜飼作物間作進(jìn)行水土保持的研究不多見(jiàn),本研究旨在通過(guò)合理選配玉米、蔬菜、牧草等作物進(jìn)行間作,減少坡耕地生產(chǎn)過(guò)程中的水土流失,維持及改善土地生產(chǎn)力,為坡耕地水土資源的持續(xù)利用及山地農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。1供試項(xiàng)目及方法試驗(yàn)設(shè)在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)內(nèi)(海拔1930m,N25°18′,E102°45′),土壤為酸性紅壤。試驗(yàn)處理為玉米蓋膜間作大白菜(A)、玉米蓋膜間作馬鈴薯(B)、玉米蓋膜間作青椒(C)、玉米蓋膜間作高羊茅(D)、玉米蓋膜等行距單作(E)、玉米蓋膜寬窄行單作(F)、玉米蓋膜間作非洲狗尾草+白三葉混播(G)、玉米裸地等行距單作(H),共8個(gè)處理。各處理3次重復(fù),單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。小區(qū)面積3m×10m,坡度10°。供試品種:玉米(滇豐4號(hào)),大白菜(小雜55),馬鈴薯(合作88),青椒(甜雜大椒),高羊茅,非洲狗尾草和白三葉。栽培技術(shù):玉米密度為65333株/hm2,寬窄行規(guī)格為45cm×35(115)cm,等行距規(guī)格為45cm×75cm;馬鈴薯、大白菜規(guī)格為30cm×40(115)cm,密度為40000株/hm2;辣椒、青椒規(guī)格為45cm×35(115)cm,密度為65333株/hm2;草帶帶寬40cm。氣象指標(biāo)測(cè)定:從播種后的第2天,每天9:00在試驗(yàn)地附近的小型氣象站測(cè)定和記錄前一天的降雨量、降雨強(qiáng)度等氣象指標(biāo)。徑流量及土壤侵蝕量測(cè)定:每次降雨產(chǎn)生徑流后,測(cè)定每個(gè)小區(qū)徑流量,并從中取水樣250ml,帶回實(shí)驗(yàn)室過(guò)濾、烘干、稱(chēng)重,測(cè)定水樣中的土壤侵蝕量;根據(jù)水樣中的侵蝕量和小區(qū)總徑流量,換算出每次降雨產(chǎn)流后各小區(qū)的土壤總侵蝕量。2結(jié)果與分析2.1對(duì)土壤侵蝕的影響玉米生育期內(nèi)各月不同處理徑流量的方差分析結(jié)果表明(見(jiàn)表1),除10月份的徑流量各處理間差異達(dá)顯著水平外(P<0.01),其余月份徑流量差異均不顯著(P>0.05)。6月份玉米間作混播草帶的徑流量比玉米寬窄行單作和裸地單作分別較少了52.2%和48.5%,8月份玉米間作馬鈴薯的徑流量分別比玉米等行距單作、寬窄行單作及裸地單作分別減少41.9%,36.4%和37.4%。10月份玉米間作白菜的徑流量比玉米等行距單作顯著減少15.7%,而玉米間作馬鈴薯無(wú)徑流發(fā)生?？傮w上來(lái)說(shuō),玉米間作和單作的徑流量差別不大,這可能與間作后地表覆蓋增大,同時(shí)減少水分入滲有關(guān)。各處理7～10月份土壤侵蝕量方差分析表明(見(jiàn)表2),各處理間的差異均達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。7～10月份H處理的各月侵蝕量相比其他處理最多,且均極顯著大于處理A、B,C,D和G(P<0.01),其中間作草帶G處理侵蝕量最小,分別比H處理減少68.9%,74.6%,84.5%和82.1%;7～10月份間作草帶D處理分別比H處理顯著減少53.3%,65.7%,81.0%和78.9%。7月、8月玉米間作蔬菜的處理中,A處理的土壤侵蝕量最小,分別比H處理減少46.7%和58.2%;B處理分別比H處理減少35.6%和35.7%;C處理分別比H處理減少17.8%和49.3%。7～10月玉米間作蔬菜的平均侵蝕量比玉米裸地單作分別減少33.3%,53.7%,48.9%和78.9%,其中,玉米間作白菜的水土保持效果最好,其次為間作馬鈴薯和青椒?？偟膩?lái)看,玉米間作草帶的水土保持效果最好,說(shuō)明隨著地表覆蓋度的增加,土壤侵蝕量的減少越顯著。2.2不同處理對(duì)土壤侵蝕的影響玉米全生育期內(nèi)各處理水土流失量方差分析結(jié)果表明(見(jiàn)表3),處理間總徑流量差異不顯著(P>0.05),總土壤侵蝕量差異達(dá)極顯著水平(P<0.01);處理H侵蝕量與處理A,B,C,D,E,F,G差異均達(dá)極顯著水平,處理D,G與處理B,C,E,F差異也均達(dá)極顯著水平。玉米間作蔬菜處理A、B和C侵蝕量分別比H顯著減少47.0%,43.8%和10.2%;玉米間作草帶處理D,G侵蝕量分別比H顯著減少60.8%和70.0%,比E處理和F處理均顯著減少32.7和47.8%。玉米間作馬鈴薯的徑流量比玉米單作處理E,F和處理G分別減少21.0%,17.7%和15.4%。由此可見(jiàn),在減輕土壤侵蝕方面,間作草帶的效果最好,其次為間作蔬菜;在減輕徑流方面,間作馬鈴薯的效果最好。2.3間作處理間的侵蝕風(fēng)險(xiǎn)差異不同降雨強(qiáng)度下各處理水土流失量方差分析結(jié)果表明(見(jiàn)表4),在不同雨強(qiáng)下,各處理間徑流量的差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。在低強(qiáng)度和中強(qiáng)度雨強(qiáng)下,玉米間作處理與玉米單作處理間差異不顯著,間作處理中B處理與D處理差異顯著;在高強(qiáng)度降雨下,E處理、H處理分別與A處理和G處理間差異顯著;不同雨強(qiáng)各處理間侵蝕量差異均達(dá)極顯著水平(P<0.01),玉米裸地單作H處理與所有玉米間作處理間差異均顯著,間作草帶處理G與其余處理間差異也均顯著,在低強(qiáng)度雨強(qiáng)下,間作蔬菜處理A,B,C與處理F間差異均不顯著,在中強(qiáng)度雨強(qiáng)下,處理A,B與E,F間差異均不顯著,而在高強(qiáng)度雨強(qiáng)下,間作處理A,B,C,D與單作處理E,F差異均顯著。在中強(qiáng)度降雨中,B處理的徑流量比處理E,F和H分別減少36.0%,16.3%和18.9%。在高強(qiáng)度降雨中,A處理的徑流量比處理E,F和H分別減少37.5%,28.2%和38.7%。低雨強(qiáng)下,玉米間作處理的平均侵蝕量比玉米蓋膜單作減少19.5%,比裸地減少35.7%;中雨強(qiáng)下,比蓋膜單作平均減少9.9%,比裸地減少61.4%;高雨強(qiáng)下,比蓋膜單作平均減少49.2%,比裸地減少70.2%。在低雨強(qiáng)、中雨強(qiáng)和高雨強(qiáng)下,玉米間作蔬菜平均侵蝕量比玉米蓋膜單作分別減少9.1%,52.2%和75.9%,比裸地單作分別減少27.4%,81.4%和86.0%,間作草帶比裸地單作分別減少48.4%,74.7%和81.0%。由此可見(jiàn),隨著降雨強(qiáng)度的增大,玉米間作減輕土壤侵蝕的效果越明顯。3間作的水土保持作用試驗(yàn)結(jié)果表明,在降雨集中的6～9月,各處理間各月徑流量差異不顯著,而侵蝕量達(dá)極顯著差異,玉米生育期內(nèi)間作處理的侵蝕量明顯低于單作處理,平均降低34.22%。前人在通過(guò)合理間套作建立坡耕地水土保持種植制度中也說(shuō)明了這一問(wèn)題。這主要是因?yàn)殚g作可以遮擋降雨,避免或削弱雨滴對(duì)地面的濺擊,減少雨滴的濺蝕率;密集生長(zhǎng)的株叢增加了地面的粗糙度,阻緩徑流,減小徑流流速,攔截泥沙,防止或減弱徑流的沖刷能力,降低徑流的泥沙攜帶能力,從而減少侵蝕。此外,降雨強(qiáng)度也是影響水土流失的主要因素之一,原因在于通過(guò)雨滴對(duì)地面的沖擊和降雨入滲速度影響水土流失,一般說(shuō)來(lái),降雨強(qiáng)度越大,雨滴對(duì)地面的沖擊也越強(qiáng)烈,土壤侵蝕就越嚴(yán)重,而間作在高強(qiáng)度降雨過(guò)程中能起到很好的水土