辽西地区坡耕地垄膜沟种对土壤侵蚀和作物产量的影响

摘要

[目的]为了充分有效地利用辽西地区有限的自然降雨,减少坡耕地水土流失,提高水土资源利用率,促进作物稳产高产,在辽西地区坡耕地进行了不同耕种模式研究.[方法]2012-2015年在辽宁省农业科学院阜新旱农试验区进行,试验采用径流小区定位观测的方法,研究天然降雨条件下坡耕地不同耕种模式对土壤侵蚀、土壤水分和作物产量的影响.径流小区长15m,宽4 m.试验为双因素裂区设计,主区为坡度,设5°和10°两个坡度,副区为种植模式,分设传统种植(CK,等高土沟土垄)、等高垄膜沟秸秆种植(T1)、等高垄膜沟种(T2)3种处理,3次重复.垄膜沟种沟宽60 cm,垄宽40 cm,垄高10-12 cm.供试作物为谷子和玉米,轮作种植.[结果]垄膜沟秸秆和垄膜沟种可有效减少和防止水土流失.4年间,5°坡对照总径流量为512.7m3·hm-2,总侵蚀量为4 561.3 kg·hm-2,T1处理和T2处理未发生土壤侵蚀;10°坡T1处理总径流量和总侵蚀量较10°坡对照分别减少81.71％和96.17％,T2处理较对照分别减少56.92％和95.15％,10°坡T1处理总径流量和总侵蚀量较T2处理分别减少57.54％和21.05％.垄膜沟秸秆和垄膜沟种较对照减少侵蚀量的同时可明显减少侵蚀泥沙中的养分流失量.随着坡度的增大,径流量和侵蚀量都随之增加,同时垄膜沟秸秆和垄膜沟种防蚀效果相对减弱.4年平均土壤水分,坡度间由5°坡到1 0°坡呈降低的趋势,但差异不显著;种植方式间垄膜沟秸秆和垄膜沟种与对照差异极显著,较对照分别高出1.68和1.45个百分点.对谷子而言,无论丰水年(2012年)或干旱年(2014年),垄膜沟秸秆和垄膜沟种较对照都表现出极显著的增墒效果;对玉米而言,平水年(2013年)垄膜沟秸秆和垄膜沟种较对照未表现出显著的增墒效果,干旱年(2015年)增墒效果极显著.4年平均产量,坡度间由5°坡到10°坡呈降低的趋势,但差异不显著.种植方式间垄膜沟秸秆与对照及垄膜沟种差异极显著,分别增产25.59％和10.68％,同时垄膜沟种与对照产量差异极显著,比对照增产13.47％.其中2012年和2014年,谷子垄膜沟种较对照增产不显著,垄膜沟秸秆较对照增产显著,分别增产24.75％和74.58％;2013年和2015年,玉米垄膜沟秸秆和垄膜沟种较对照增产极显著,垄膜沟秸秆较对照分别增产11.29％和54.39％,垄膜沟种较对照分别增产5.05％和51.81％.干旱年份,垄膜沟秸秆(谷子,玉米)和垄膜沟种(玉米)增产效果尤为显著.[结论]通过连续4年的旱坡耕地垄膜沟种试验,明晰了该技术模式在辽西半干旱地区的防蚀、集雨、增墒、增产效果,有效减轻干旱缺水和水土流失对坡耕地作物生长所造成的不利影响,丰富了辽西半干旱地区旱作集水农业的理论基础.通过该项技术的推广应用,可有效提高该区水土资源利用率,保护坡耕地质量,提升坡耕地粮食综合生产能力,使作物高产,促进该区旱作农业健康、可持续发展.从防蚀、集水、增墒、增产等角度考虑,垄膜沟秸秆耕种模式比较适宜于辽西半干旱区坡耕地.