秦王川灌区种植牧草抗风蚀及减少养分流失效应研究

秦王川灌区种植牧草抗风蚀及减少养分流失效应研究

肖艳荣，王 娟，景晨昇，李 昂

【摘 要】摘要：为了探究种植牧草对秦王川灌区土壤风蚀和养分的影响，试验以种植春小麦和无芒雀麦地及裸地(CK)为研究对象，通过测定植被地表的盖度、高度、地上生物量以及地表湿度、粗糙度、土壤含水率和地表风蚀量，比较了不同处理对地表土壤细颗粒物和土壤养分流失的差异。结果表明：裸地风蚀量最大、达1.7 kg/m2，小麦地次之，雀麦地最小、仅为0.8 kg/m2；小麦和雀麦地土壤有机质分别比裸地提高近5.5%和7.3%，土壤有机质损失量大小顺序为裸地>小麦地>雀麦地；植被盖度、地表湿度、地表粗糙度和土壤含水率等指标的大小顺序均为：雀麦地>小麦地>裸地。在风蚀季节，秦王川灌区裸地的风蚀量和有机质流失量均为最大，种植雀麦可显著减少耕地土壤风蚀危害，减少土壤有机质流失。 【期刊名称】《绿色科技》 【年(卷),期】2019(000)014 【总页数】3

【关键词】秦王川灌区；土壤风蚀；土壤有机质；无芒雀麦 基金项目：国家自然科学地区基金项目(编号：31560185)

1 引言

随着人类对环境的破坏及土地的大面积耕种，土壤风蚀危害越来越严重，在干旱少雨、深居内陆的西北地区尤为明显。西北地区为典型温带大陆性气候，土壤粘合度较差，昼夜温差及年温差都很大。在这种恶劣气候条件和人为因素的影响下，造成西北地区土壤结构被破坏，从而使土壤风蚀问题加剧。土壤经风

蚀作用，地表表层土壤细颗粒减少、表土粗化；同时，营养物质及有机质大量输移，导致土壤养分和土地的生产力也随之发生变化[1]。这种风蚀现象也大大危害了周边地区的农业发展及周围的生态环境[2]。因此，土壤的抗风蚀及减少养分流失已成为该区一个亟待解决的问题。王岩研究发现[3]，通过少耕、免耕等耕作措施，将农作物的根茬和秸秆留在地表，利用农作物根茬来固土、秸秆挡土，可以显著减少土壤细颗粒的输移和提高土壤保水保肥效果。秦红灵等[4]研究发现，与传统农田翻耕相比，农田免耕留茬不仅可以降低土壤风蚀，还可提高表层土壤的有机质含量。

位于永登县与皋兰县之间的秦王川地区，属半干旱气候，全年蒸发量远远大于降水量，农作物主要以春播小麦、油菜、胡麻为主[5]。由于受到气候条件限制，该区耕地全年仅有5个月时间可被利用。另外，秦王川地区临近腾格里沙漠，地势平坦，冬春季节又多风，腾格里沙漠的风沙也会对该区产生一定影响。为此，为了探究秦王川地区土壤风蚀及养分流失情况，试验以裸地为对照(CK)，以无芒雀麦(Bromusjaponicus Thunb)和春小麦(Triticum estivum)作为主要研究对象，通过分析各处理间风蚀量与养分流失的差异，来比较种植无芒雀麦对改善土壤质量的效应，为该地区抗风蚀和减少土壤养分流失提供科学依据.

2 材料与方法

2.1 试验区概况

秦王川灌区(36°41′N，103°33′E)是兰州最平坦的一块高原盆地，年平均气温为6.2 ℃，冬春季多风，土壤以碱性的灰钙土为主[2]。 2.2 试验设计及测定

试验设置裸地(CK)、小麦(Triticum estivum)地和雀麦(Bromus japonicas

Thunb)地3个处理，各处理随机区组排列，重复4次，这样共为12个小区。每个小区均为4 m×6 m大小样方，小区间隔均为0.5 m。小麦和雀麦的播种量分别均为30 g/m2和3 g/m2。试验于2016年3月下旬播种植物，所播种植物的行间距均为20 cm，种植深度为3 cm。农田常规管理，样地中的杂草由人工进行去除，并定期对试验区进行灌水。7月末收获小麦，根据牧草长势在9月上旬刈割，10月末收获雀麦完成当年实验。为了测定各样方中的土壤细颗粒物流失量，于2016年9月初在各样方内放入装满该样地土壤的风蚀盘(风蚀盘大小为23 cm×16 cm，盘内装土约为500 g)，翌年年6月末测定所放风蚀盘重量，以此计算各小区地表土壤风蚀量[1,2]。

试验期间，分别测定裸地、小麦地和无芒雀麦地的盖度、高度、地面粗糙度、地表温度和地面湿度等指标；地表试验完成后，再利用土钻和环刀采集各处理0～5 cm深度土样，带回实验室进行土壤有机质及土壤含水率的测定。 2.3 试验数据处理

实验中测得数据均用Excel及SPSS软件进行作图分析，文中各指标均进行单因素方差分析，并进行多重比较。

3 结果与分析

3.1 地面植被特征指标比较

由测定结果显示，就植被盖度来看(图1a)，雀麦的盖度达90.3%，而同期小麦的盖度仅有10.3%。就植被高度而言(图1b)，收获后的小麦残茬高度为8.2 cm，雀麦约是它的2倍。由图1c可以看出，小麦的地上生物量与雀麦接近，分别为4.1 g/m2和3.6 g/m2. 3.2 地表微环境相关指标分析