紫色丘陵区蓑草植物篱防治水土流失的效应及机理

摘要

本文是李勇研究员主持的中国农业科学院一级杰出人才项目“中国西部农业景观土壤侵蚀与环境演变”的一部分工作。 四川省地处中国西南腹地，面积48.5万km2，占全国幅员面积约5.1％，是全国水土流失最严重的地区，水土流失面积占长江上游水土流失面积的50％以上，年土壤侵蚀总量近10亿吨，每年流入长江的泥沙总量达3亿多吨，而盆地丘陵区为水土流失强度侵蚀区，侵蚀模数高达6000t/km2/a以上。紫色丘陵区位于四川盆地中部，坡耕地比例大，高垦殖、高复种、高强度利用，水土流失问题尤为突出，加强以坡耕地保护利用为核心的水土流失治理综合技术的研究与集成对该区域农业与农村经济可持续发展具有重要的现实意义。本文在深入分析区域水土流失成因及防治对策的基础上，采用野外定位监测、室内外定量分析和典型调查相结合的方法，系统研究了蓑草植物篱防治水土流失的机理和减沙效应、构建了不同土壤条件下的植物篱模式并对其经济生态效益进行了调查分析、研究提出了蓑草的优化施肥技术、集成了蓑草栽培的技术规范。 1.蓑草植物篱防治水土流失机理：蓑草防止水土流失的机理—是蓑草的根系十分丰富，根系的缠绕固结和穿插作用，提高了土壤的抗冲性和土壤的渗透性，显著的改善了土壤的抗侵蚀环境。在120cm×90cm土体内，蓑草根系总长98714.8cm，相当于缠绕整个土体235圈，正是根系的这种缠绕固结作用显著提高了土壤抗侵蚀的能力。蓑草根系平均直径0.20mm-0.50mm，95％的根系平均直径小于0.40mm，根系总表面积10139.68cm2，在土壤表层根系表面积高达土体表面积的2-3倍，根系表面对土壤颗粒的巨大吸附作用是蓑草显著提高土壤抗侵蚀能力的另一个重要原因。二是蓑草地上部生物产量高，对土壤表面的覆盖保护效果好，避免土壤直接遭受雨水溅击，延缓土壤侵蚀产流产沙的过程。三是蓑草的生长发育盛期与区域雨季同期，5月到9月蓑草生长十分旺盛，土壤盖度达90％以上，而同期降雨约占全年降雨80％左右。 2.不同坡度、不同蓑草植物篱模式的减流减沙效应：2003年-2004年的监测结果表明，在12度坡度情况下，坡改梯后净作蓑草(PECC)年径流量仅为49.90m3/ha，年土壤流失量为155.78kg/ha，而未坡改梯且农作(FNC)情况下，年径流量314.29m3/ha为前者的6.30倍，年土壤流失量3322.50kg/ha为前者的21.33倍；在24度坡度情况下，坡改梯后土埂及边坡种植蓑草、坡面农作(PERBC)年径流量248.04m3/ha，年土壤流失量612.00kg/ha，坡改梯后净作蓑草(PECC)径流量42.44m3/ha，土壤流失量153.75kg/ha，而未坡改梯且农作(FNC)情况下年径流量高达785.73m3/ha，分别为处理1的3.17倍，处理2的18.52倍，年土壤流失量高达37503kg/ha，分别为处理1的61.33倍，处理2的244.12倍。坡度越大，水土流失防止效果越好。径流量与降雨量具有显著的线性相关关系，即蓑草通过地表覆盖、丰富的根系与土壤的相互作用过程对改善土壤抗侵蚀环境的效果十分显著，蓑草不仅对小降雨量、小强度的降雨径流具有显著的防治作用，而且对降雨量和降雨强度大、持续时间长的降雨径流也具有显著的防治作用。 3.蓑草植物篱模式与生产管理：蓑草植物篱模式主要有“果树+蓑草”、“农作物+蓑草”、“蓑草+蓑草”3种，应根据地形与土壤立地条件配置不同模式，以发挥蓑草植物篱最大的经济生态效益。蓑草对土壤水分条件虽无特别的要求，仍应加强养分综合管理与高产栽培技术的研究集成，制定相关技术规程。针对紫色丘陵坡耕地养分状况，应增施氮肥，补施磷钾肥。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的声明

第一章绪论

第二章紫色丘陵农区土壤侵蚀特征与生态环境建设对策

第三章蓑草植物篱模式构建与效益分析

第四章蓑草植物篱的减流减沙效应及机理

第五章蓑草优化施肥与栽培技术集成

第六章结论与讨论

参考文献

致 谢

作者简历