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东北漫岗黑土区地势起伏,垦殖率大,以垄作作物为主,水土流失严重。笔直成带的农田防护林在该区广泛分布,人们称之为"林带"。林带严格限制着耕地的起垄方向。起伏的地势和笔直的林带必然的造成一定的垄向坡度,林带间接的影响了水土流失。本研究的目的是查明东北漫岗黑土区林带对水土流失的影响,找出不合理的林带,尝试设计更合理的林带规划和横坡耕作规划。
研究选定东北漫岗黑土区一个28 km<2>的小流域,实地调查所有林带的走向和耕地的垄向,结合计算机软件Arcgis,制作耕地的地面坡度图和垄向坡度图,比较地面坡度和垄向坡度;利用核示踪元素<137>Cs法,测定耕地中191个点的水土流失速率:利用垄向坡度图和<137>Cs法测得的水土流失速率,得到水土流失速率与垄向坡度的关系,进而比较流域耕地全部顺坡起垄、全部横坡起垄、现有林带影响下的起垄三种情况下的水土流失速率,以确定林带对水土流失的影响;利用前述结果,找出不合理的林带,对不合理的林带和其周围水土流失严重的耕地进行提取,并按分布地貌部位分类,从每一类中选取一个典型区域,设计新的林带规划和横坡耕作规划,比较规划前后耕地的水土流失量,以找出解决林带加剧水土流失这一问题的办法。同时,研究还尝试使用地面测量法,利用林带地面与耕地地面的高差来确定耕地的水土流失速率,共测量113个点林带地面与耕地地面的高差,并与<137>Cs法测得的结果进行了比较。主要结论如下:
林带决定着耕地起垄的方向。在林带影响下,耕地地块多近似矩形、梯形,多以林带为边。地块的垄与地块四周最长的那条林带平行。
在林带的影响下,耕地的垄向坡度(β)明显小于地面坡度(θ)。地面坡度以1°~3°为主体,平均值为2.13°,垄向坡度以0°~2°为主体,平均值为1.10°。
核示踪元素<137>Cs法结果显示,水土流失速率随垄向坡度(β)增大而增大。四种情况0°≤β≤1°、1°<β≤2°、2°<β≤3°和β>3°下的平均水土流失速率分别为0.34mm/a、0.72mm/a、1.14mm/a和3.16mm/a。垄向坡度大于2°的区域可以视为水土流失严重的区域,位于这些区域附近的林带可以视为不合理林带。
全部顺坡耕作、全部横坡耕作、现有林带影响下的起垄三种情况下,全流域耕地的水土流失量分别为15.00 t/ha、4.19t/ha、7.34t/ha,比率为3.58:1:1.84。现有林带影响下。水土流失量明显高出全部横坡耕作时的流失量,这主要是因为不合理林带的存在。
水土流失严重区域和不合理林带主要集中分布在两类地貌部位上:漫岗前鼻和沟掌地。研究分别从漫岗前鼻和沟掌地中选了一个典型区域,共两个区域进行了林带规划和横坡耕作(改垄)规划。利用计算机制作规划前后的垄向坡度图、比较规划前后的水土流失量。结果表明,无需减少林带和耕地的面积,仅凭改垄就可以叫显减小水土流失量,在漫岗前鼻的典型区域,水土流失量减少了32.29%;在沟掌地的典型区域,水土流失量减少了48.40%。改垄必须配合以移动林带,不能保留现有林带。保留林带的条件下,改垄后拖拉机耕作时的地头转向次数、耕作成本都明显增加。计算结果表明:在漫岗前鼻的典型区域,耕作成本增加了129.52%,在沟掌地的典型区域减少了164.60%。