為了揭示黑土區(qū)坡耕地不同秸稈還田方式的水土保持效果,基于野外原位坡耕地人工模擬降雨試驗(yàn),以傳統(tǒng)順坡壟作處理為對(duì)照,分析50,100 mm/h降雨強(qiáng)度下3種具有代表性的秸稈還田方式（秸稈深還、秸稈碎混和免耕+殘茬覆蓋）對(duì)坡耕地產(chǎn)流產(chǎn)沙過程、徑流量、侵蝕量及其減流減沙效益的影響。結(jié)果表明:（1）不同秸稈還田方式的產(chǎn)流率皆隨降雨量的增加而增大,產(chǎn)流率和產(chǎn)沙率大小均表現(xiàn)為順坡壟作>秸稈深還>秸稈碎混>免耕+殘茬覆蓋。（2）與順坡壟作相比,50,100 mm/h降雨強(qiáng)度下,秸稈還田處理分別延緩產(chǎn)流時(shí)間14.0,4.8 min,產(chǎn)流時(shí)間的滯后可以體現(xiàn)秸稈還田措施的水土保持效果。（3）秸稈深還、秸稈碎混、免耕+殘茬覆蓋處理的平均減流效益分別為36.8%,53.9%,65.8%,平均減沙效益分別為84.9%,90.3%,96.8%�？梢�,免耕+殘茬覆蓋方式的水土保持效果最好,其次為秸稈碎混和秸稈深還。 

【文章來源】：水土保持學(xué)報(bào). 2020,34(06)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

不同秸稈還田方式下產(chǎn)流率隨降雨量的變化

通過觀察坡面產(chǎn)流時(shí)間發(fā)現(xiàn),秸稈還田能夠有效延長(zhǎng)坡面徑流匯集時(shí)間(圖2)。與順坡壟作對(duì)照處理相比,50,100 mm/h降雨強(qiáng)度下,免耕+殘茬覆蓋處理的坡面產(chǎn)流時(shí)間分別延后20.1,7.2 min,秸稈碎混處理的坡面產(chǎn)流時(shí)間分別延后13.9,4.8 min,秸稈深還處理的坡面產(chǎn)流時(shí)間分別延后8.1,2.4 min。表明秸稈還田方式對(duì)產(chǎn)流時(shí)間的影響表現(xiàn)為免耕+殘茬覆蓋>秸稈碎混>秸稈深還>順坡壟作,即免耕+殘茬覆蓋處理對(duì)產(chǎn)流時(shí)間的延緩作用最明顯。分析原因是秸稈全量覆蓋比半量覆蓋條件下減流效果更顯著[10,25],且秸稈覆蓋于地表對(duì)產(chǎn)流時(shí)間的延緩作用較秸稈還于地下的效果更好,即秸稈還田可使土壤水分入滲和持水能力增強(qiáng),從而增加了徑流在坡面的停留時(shí)間,這種產(chǎn)流時(shí)間的滯后是秸稈還田措施水土保持效果的重要體現(xiàn)[21]。車明軒等[26]研究表明,秸稈覆蓋還田對(duì)初始產(chǎn)流時(shí)間具有一定滯后作用,且隨降雨強(qiáng)度的增加而減少,本研究結(jié)果與之相似。在50 mm/h降雨強(qiáng)度下,秸稈還田處理的產(chǎn)流時(shí)間是順坡壟作處理的2.4～4.5倍;在100 mm/h降雨強(qiáng)度下,秸稈還田處理的產(chǎn)流時(shí)間是順坡壟作處理的2.0～4.0倍(圖2)。表明隨著降雨強(qiáng)度的增加,產(chǎn)流時(shí)間逐漸縮短,且不同秸稈還田方式對(duì)產(chǎn)流時(shí)間的延緩作用逐漸減小。這是由于降雨強(qiáng)度越大,雨滴打擊和徑流沖刷能力越大,導(dǎo)致徑流匯集速度加快[23,26],其對(duì)坡耕地產(chǎn)流時(shí)間的影響逐漸超過秸稈還田方式的影響。

由圖3可知,傳統(tǒng)順坡壟作處理產(chǎn)沙率隨降雨量的變化呈現(xiàn)先快速增加后減小并逐漸趨于相對(duì)穩(wěn)定的趨勢(shì),這是由于順坡壟作坡面為裸露處理,降雨初期其坡面含有大量松散碎屑物質(zhì),徑流優(yōu)先搬運(yùn)這些物質(zhì),導(dǎo)致產(chǎn)沙率迅速增加并達(dá)到峰值[27];其后,隨著降雨的持續(xù)進(jìn)行,坡面可供搬運(yùn)的物質(zhì)逐漸減少,導(dǎo)致其產(chǎn)沙率逐漸減小并趨向于相對(duì)穩(wěn)定[21]。50,100 mm/h降雨強(qiáng)度下,順坡壟作處理的穩(wěn)定產(chǎn)沙率分別約為0.644,1.958 kg/(m2·h)。值得注意的是,秸稈還田處理的產(chǎn)沙率明顯低于傳統(tǒng)順坡壟作,呈現(xiàn)比較穩(wěn)定的變化趨勢(shì);但是,3種秸稈還田方式之間產(chǎn)沙率隨降雨量的變化也具有一定的差異,其大小表現(xiàn)為秸稈深還>秸稈碎混>免耕+殘茬覆蓋。這是由于免耕+殘茬覆蓋處理對(duì)降雨和徑流有最好的消減作用和調(diào)節(jié)作用,秸稈碎混處理次之,秸稈深還處理由于秸稈還田深度較深,且坡面無秸稈覆蓋,所以其對(duì)徑流的影響相對(duì)較小。徑流水動(dòng)力特征的差異導(dǎo)致其侵蝕能力和挾沙能力的差異,秸稈還田處理的產(chǎn)沙率雖然明顯低于順坡壟作處理,但是3種秸稈還田方式之間依然存在差異。表明秸稈還田措施在調(diào)節(jié)坡面徑流過程的同時(shí),也能有效控制坡面土壤侵蝕過程[11,28]。隨著降雨強(qiáng)度的增加,相同秸稈還田方式的坡面產(chǎn)沙率均增大,且產(chǎn)沙率隨降雨量變化的波動(dòng)幅度也隨之增大(圖3)。原因是降雨強(qiáng)度越大,其降雨侵蝕力和徑流侵蝕力越大,導(dǎo)致產(chǎn)沙率增加[23]。其中順坡壟作處理產(chǎn)沙率隨降雨量的變化在50,100 mm/h降雨強(qiáng)度下差異最明顯。50 mm/h降雨強(qiáng)度下,降雨量達(dá)到8 mm時(shí)順坡壟作處理開始產(chǎn)沙,產(chǎn)沙率逐漸增加至最大值1.394 kg/(m2·h),此后坡面產(chǎn)沙率緩慢下降,直至達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定階段,此時(shí)產(chǎn)沙率為0.644 kg/(m2·h);100 mm/h降雨強(qiáng)度下,降雨量達(dá)到6 mm時(shí)順坡壟作處理開始產(chǎn)沙,產(chǎn)沙率迅速增至最大值4.123 kg/(m2·h),此后坡面產(chǎn)沙率逐漸減小,直至達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定階段,此時(shí)產(chǎn)沙率為1.958 kg/(m2·h)。與100 mm/h降雨強(qiáng)度相比,50 mm/h降雨強(qiáng)度下最大產(chǎn)沙率和穩(wěn)定產(chǎn)沙率分別減小66.2%和67.1%。此外,隨著降雨強(qiáng)度的增加,不同秸稈還田方式間產(chǎn)沙率隨降雨量的變化差異也略有增加,但是增加幅度明顯小于順坡壟作處理。原因也是由于降雨強(qiáng)度及秸稈還田方式的變化可使坡面徑流侵蝕能力和挾沙能力發(fā)生變化,從而影響產(chǎn)沙率變化特征[21,24]。表明降雨強(qiáng)度對(duì)不同秸稈還田方式的產(chǎn)沙率變化也有一定的影響[11]。因此,在篩選具體秸稈還田方式時(shí),應(yīng)充分考慮其對(duì)降雨雨滴動(dòng)能以及徑流侵蝕能力的消減作用,從而有效防治黑土區(qū)坡耕地土壤侵蝕。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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