水土保持耕作保護(hù)措施的評(píng)價(jià)體系

來(lái)源：水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)網(wǎng) 上傳日期:2018-07-24 打印本文章【字體】大中小

郭蕊王振穎

摘要：采取保護(hù)耕作措施是降低土壤侵蝕、減輕磷養(yǎng)分流失、增加農(nóng)田土壤持水能力的補(bǔ)救措施。從美國(guó)對(duì)明尼蘇達(dá)流域山地和平原地形的保護(hù)耕作措施線性回歸分析結(jié)果表明：坡度為3.45%時(shí)，相關(guān)系數(shù)為0．07，說(shuō)明緩坡地形采取保護(hù)耕作措施作用不顯著。采用保護(hù)耕作應(yīng)該在大于6%坡度的農(nóng)田上進(jìn)行。采用保護(hù)耕作措施不僅僅因?yàn)楸Ｗo(hù)土壤，更多的努力在于推進(jìn)改善水資源質(zhì)量。此項(xiàng)結(jié)論，我們可借鑒。

近年來(lái)，耕作保護(hù)措施的作用逐步增加，耕地保護(hù)體系使土壤表面至少保留30％作物秸稈。保護(hù)耕作體系（包括免耕法）被推薦用來(lái)控制農(nóng)業(yè)種植區(qū)的土壤侵蝕。研究表明與傳統(tǒng)耕作方法相比，采用耕作保護(hù)措施大大降低了土壤及營(yíng)養(yǎng)流失。據(jù)美國(guó)學(xué)者Ghidey和Alberts歷經(jīng)12a（1983－1994）研究，在Kingdom市28個(gè)自然降雨侵蝕地塊，采用保護(hù)耕作年土壤表面流失量與傳統(tǒng)耕作相比下降了5％，土壤磷流失降低了31％。1981年，Logan和Adams發(fā)現(xiàn)耕地保護(hù)措施能減少沉淀物和磷流失，有效降低達(dá)89％。Angle辦等人在黏土地上研究結(jié)果顯示：免耕和傳統(tǒng)耕作相比，玉米地磷的流失量分別為8 g／hm²和 161g／hm²，免耕玉米地磷的流失量明顯低于傳統(tǒng)耕作。

美國(guó)環(huán)境保護(hù)局和國(guó)家污染控制局提出了農(nóng)業(yè)化非點(diǎn)源污染，通過(guò)在河流和水溪的水質(zhì)監(jiān)測(cè)來(lái)監(jiān)控流域發(fā)展，并引入水環(huán)境容量概念。農(nóng)田的土壤流失是導(dǎo)致河流和湖水質(zhì)量惡化的主要污染源之一，水環(huán)境容量的評(píng)價(jià)需要地形、土壤和農(nóng)業(yè)管理指標(biāo)來(lái)識(shí)別和判定非點(diǎn)源污染。目前，采取包括流域地形的耕作保護(hù)措施方式，已被世界各國(guó)所接受。

一般認(rèn)為，在陡坡地形采取耕地保護(hù)措施對(duì)減少土壤流失量效果比在平地上采取措施效果要好。因此耕地保護(hù)措施應(yīng)以陡坡地形為主。在平地上采取耕地保護(hù)得不到線性相關(guān)的環(huán)境效益。

為此，我們可借鑒美國(guó)明尼蘇達(dá)州農(nóng)業(yè)科學(xué)家P．H．Gowda等人研究水土保持耕作保護(hù)措施的評(píng)價(jià)體系，以完善我國(guó)水土保持農(nóng)耕地保護(hù)模式。

1　研究區(qū)域

明尼蘇達(dá)流域面積4654 km²。這一區(qū)域近40％為貧瘠的黏土和粗糙的土壤，表面只用瓦片排水系統(tǒng)管理。其地質(zhì)由冰河時(shí)期的沉積物組成，厚度為0－150 m。冰河時(shí)期的沉積物主要是冰漬，一種未分類、分層的由黏土泥沙、沙礫及沙礫的混合物。巖床地質(zhì)由加固度差的白是紀(jì)的海洋和大陸頁(yè)巖組成。明尼蘇達(dá)河下游流域的土地利用類型主要為農(nóng)業(yè)用地，大約占總土地面積的65％。玉米和大豆是該流域主要的農(nóng)業(yè)作物，占農(nóng)田面積的95％。

2　研究方法

用1997－05-31衛(wèi)片解譯的明尼蘇達(dá)流域耕作地圖來(lái)檢驗(yàn)陡坡和平地地形采取耕作保護(hù)的效果。借助反射基推理回歸模型來(lái)鑒別傳統(tǒng)的和保護(hù)的耕作措施，后者被定義為使耕作后的土地保留土壤表面覆蓋的殘留物至少為30％。從1997－05－25西貝爾郡84個(gè)隨機(jī)選擇的田地，收集殘留物表面的實(shí)地?cái)?shù)據(jù)，并與遙感預(yù)測(cè)的殘留表面數(shù)據(jù)比較，結(jié)果77%被正確分類。

由30 m數(shù)字高程模型（DEM）獲得陡坡地圖。通過(guò)用Arc／Info在陡坡地圖研究該流域陡坡中耕作系統(tǒng)的分布。地圖的空間數(shù)據(jù)庫(kù)用來(lái)決定在不同坡度分類級(jí)別的采用保護(hù)措施耕地和采用傳統(tǒng)耕作措施的百分比來(lái)決定農(nóng)田等級(jí)的排列。因而，判定是否是農(nóng)田就與農(nóng)田耕作措施組成相關(guān)了。從衛(wèi)片上獲得一個(gè)1997年的地表地圖，通過(guò)每一亞流域坡度和采取耕作類型用來(lái)決定農(nóng)田面積。根據(jù)坡度等級(jí)和亞流域所采取的保護(hù)耕作的統(tǒng)計(jì)區(qū)別，用分析普通線性模型（GLM）和最小顯著性差別（LSD）測(cè)試來(lái)為其評(píng)估。在最小顯著性差別（LSD）測(cè)試中，根據(jù)坡度等級(jí)采取比率的變化評(píng)估跨亞流域適宜比率，同樣也可根據(jù)亞流域采取比率的變化評(píng)估出跨坡度等級(jí)的適宜比率。

3　結(jié)果和討論

明尼蘇達(dá)流域的每一亞流域的總面積、農(nóng)田百分比、保護(hù)耕作措施百分比和農(nóng)田平均坡度見(jiàn)表1。

表1 　明尼蘇達(dá)流域概況^（1）

亞流域名稱

S/km²

η/(%)

α/(%)

ξ/(%)

高陸河

625.5

77.5

1.55

32.1a

探洞河

212.2

55.6

2.80

37.8b

Bevens河

340.5

84.6

2.15

38.9b,c

沙河

651.9

63.0

2.53

39.9b,c

奔脈河

1027.4

82.0

1.49

40.7d

Leseuer河

386.1

74.5

2.29

53.6e

　　l）S為流域面積；η為農(nóng)田所占比例；α為平均地面坡度（由數(shù)字高程解譯）；ξ為保護(hù)耕作比例。

各亞流域農(nóng)田保護(hù)耕作和平均坡度之間的關(guān)系統(tǒng)計(jì)比較，提出它們之間沒(méi)有顯著性關(guān)系。統(tǒng)計(jì)評(píng)估指出在LeSeuer河流域的采取比率（53．6％）明顯高于其它亞流域，然而它并木是擁有最高坡度的農(nóng)田。采取比率第二高的是奔脈河流域和沙河流域，而奔脈河流域是最平的流域，沙河流域是第二陡的流域。探洞河流域最陡的流域適宜率卻是倒數(shù)第二。適宜率最低的是高陸河亞流域，坡度也相對(duì)平緩（坡度1．5％）并且有廣闊的地下瓦片排干網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

保護(hù)耕作措施采用應(yīng)該以高坡度地類為最佳減少土壤侵蝕和磷流失為目標(biāo)。在各個(gè)亞流域中，不同坡度等級(jí)下農(nóng)田分布率為：奔脈河為78%，高陸河為79．5％和Bevens河為52．8％。主要農(nóng)田比例分布在相對(duì)平緩的地區(qū)（坡度少于2％）。在沙河流域大約 29．7 ％的農(nóng)田分布在相對(duì)陡峭的地帶，平均坡度高于4％，而LeSeuer河流域有22．9％的農(nóng)田在坡度高于4％上。探洞河流域擁有最高比例（33．2％）的農(nóng)田坡度，遠(yuǎn)高于4％。

根據(jù)流域坡度等級(jí)對(duì)亞流域上采取保護(hù)耕作的統(tǒng)計(jì)分析表明，當(dāng)坡度等級(jí)為1％－5％時(shí)，是否采取保護(hù)耕作沒(méi)有顯著性區(qū)別。表明保護(hù)耕作應(yīng)該在大于6％坡度的農(nóng)田上進(jìn)行。

4　結(jié)　論

采取保護(hù)性耕作或采用合理耕作方式，對(duì)減少附近溪水的沉積物和農(nóng)用化學(xué)用品沉積相當(dāng)重要。研究美國(guó)明尼蘇達(dá)州下游流域的耕作保護(hù)體系發(fā)現(xiàn)，采用保護(hù)耕作措施不僅僅因?yàn)楸Ｗo(hù)土壤，更多的努力在于推進(jìn)改善水資源質(zhì)量。此結(jié)論，我們完全可以借鑒。

作者簡(jiǎn)介：郭　蕊，雙學(xué)士，現(xiàn)工作于遼寧省水利水電科學(xué)研究院，從事地理信息系統(tǒng)專業(yè)研究。

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