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土地种植改良是当今防治水土流失现象的重要的环节,土地种植改良方式与水土流失密切相关。张家冲小流域为典型的小流域,为了探索花岗岩性区水土流失规律,秭归县水土保持局在此设立水土保持试验站。本课题结合试验站的研究,借助于已取得的数据对张家冲小流域试验基地的土地种植改良与水土流失关系进行研究。
本文利用水土保持试验站测得的数据,在阅读大量国内外文献和实地考察的基础上,利用数理统计法、综合对比分析法,较为系统的探讨了水土流失的影响因子,不同试验小区对径流量和径流深的影响,同一小区土壤侵蚀量随径流的变化规律,并建立了土壤侵蚀量与径流量有关的回归方程。讨论了作物与坡地的不同配置方式对土壤侵蚀的影响,不同坡地改良措施对土壤侵蚀的影响,不同试验小区对土壤中氮磷流失量的影响,植物篱笆的水土保持效应,以及治理此地水土流失的对策和措施。主要研究结果表明:
(1)降雨侵蚀力R值为318.83;Williams土壤侵蚀因子计算公式得出K值为0.138;坡度因子S值为17.699;坡长因子L大小为0.812;推求植被覆盖因子C为0.7207;水土保持措施值P的大小为1。根据通用水土流失方程得出土壤侵蚀模数值的大小为455.72t/k㎡.a,通过与改良后试验小区的侵蚀模数对比后可知,未经过改良的坡地年土壤侵蚀量远大于试验小区的土壤侵蚀量。
(2)在相同降水条件下,不同径流小区产生的径流量不同。土坎梯种柑小区产流量最大,由于植物篱笆的作用,土坎梯种柑产生的径流量是土坎篱种柑的1.4倍。植物篱笆改良过的坡耕地,产生的径流量都小于未种植植物篱笆的坡地。
(3)不同的土地利用方式下,产流量不同,随着径流量增加,土壤侵蚀模数不一定增大,而是具有一定的相关关系。荒坡地的土壤侵蚀量与径流量的关系最密切,其次为1号小区石坎梯种粮。土坎篱种柑、坡篱种茶、坡篱种柑、坡地种粮、坡地种柑土壤侵蚀量与径流量为负相关关系,也就是土壤侵蚀量随着径流的增加而减少。坡地种粮小区负相关性最大,斜率的大小为-6.2783。十个试验小区的土壤侵蚀量与径流量的相关性大小顺序为:10荒坡地>1石坎梯种粮>4坡篱种粮>2土坎梯种柑>5坡篱种茶>8坡地种茶>7坡地种粮>9坡地种柑>6坡篱种柑>3土坎篱种柑。
(4)作物和坡地的不同类型的组合,对水土流失的影响不同。在相同的耕作管理方式下,同一粮食作物分别种植在坡篱地、坡地和石坎梯上,坡篱地产生的土壤侵蚀模数最小,坡地种粮和石坎梯种粮的土壤侵蚀模数依次增大;种植柑橘的小区,坡篱地五年平均土壤流失量最小;坡篱地种茶地产生的水土流失量远小于坡地种茶,坡篱种茶地的五年总水土流失总量为75.908 t/k㎡,坡地种茶为215.741 t/k㎡。植物篱笆改良的坡地水保效益最好。其次为荒坡地,荒坡地为弃之不理的坡地,不需要人去管理和耕作。由于荒坡地杂草丛生,草被植物具有良好的水土保持功效。坡地和作物组合的水土保持效益优于土坎梯、土坎篱和石坎梯与作物的组合。这十个试验小区的水土流失量有小到大依次为坡篱地种粮、坡篱种茶、荒坡地、坡地种茶、坡篱种柑、土坎篱种柑、坡地种粮、坡地种柑、石坎梯种粮、土坎梯种柑。不同的耕作方式,对土壤的侵蚀将造成不同的影响,有效的保护性耕作可以大大降低土壤流失量。
(5)不同的种植改良对土壤中氮磷流失产生不同的影响。9号坡地种柑地的氮和磷的流失量为最小,坡篱种柑和荒坡地的氮磷流失量也较少。粮食作物地与经济作物地相比,氮和磷的流失量比较大。粮食作物地流失的氮磷量之所以很大原因在于粮食的施肥量和后期的追肥量都大于土坎梯种柑地,小区本身所含有的氮和磷量多于土坎梯种柑地,即使土壤侵蚀模数很小,但土壤本身含有的氮磷量远大于土坎梯种柑地。这说明氮、磷流失不仅取决于径流量和土壤侵蚀量,而且还与土壤中氮磷含量、施肥量和土地利用方式有关。
(6)植物篱笆的水土保持效应明显。试验小区的产流量和土壤侵蚀模数说明了这一点。植物篱笆水土保持效应主要在于植物篱笆的挡土效应,减缓坡度效应和增加绿肥效应。
(7)结合本小流域的现状,参照国内外小流域综合治理成功的经验,对本区水土流失提出治理措施。
研究的结果有助于秭归县张家冲小流域今后水土流失研究工作的开展,为进一步制定水土保持方案和指导水土保持措施配置提供有力依据。同时,本文对于推动库区水土流失治理,提高坡地持续生产能力、扩大库区环境容量,改善生态环境以及提高当地人民的生活水平具有一定的理论研究意义和实际应用价值。