东北黑土区坡耕地治理过程中的水土保持效应
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保护自然资源 强化黑土地保护力度农工党吉林省委会黑土是大自然的馈赠,是农业生产极为珍贵的自然资源,是耕地生产力的核心以及粮食安全最根本的保障,吉林省拥有黑土地总面积为15.46万平方公里。
由于黑土地的地形特点,自开垦伊始就重利用轻养护,致使目前黑土流失退化问题凸显,表现为黑土层变薄乃至消失,很多地区出现“破皮黄”,生产力下降。
农作物种植越来越依赖于大量化肥和农药的施用,粮食安全、食品安全和生态安全都受到严峻挑战。
根据东北黑土区农地土壤流失方程,坡度为1度的农地流失1厘米厚的黑土层仅需14年左右,而自然条件下形成1厘米厚的黑土层需要200年至400年。
为了解东北黑土资源状况,水利部公益项目“典型黑土区坡耕地土壤侵蚀危险程度研究”于2015年至2016年在松嫩典型黑土区开展了坡耕地土壤剖面调查。
通过对样品的黑土层厚度判读、理化性质分析,并基于此得到该区域的黑土层厚度现状、土壤生产力指数现状以及土壤侵蚀对黑土生产力的预警。
结果显示,预计200年后吉林省61%的耕地土的生产力将处于极度危险中,农作物的种植必须完全依赖先进科技和化肥农药。
一、吉林省黑土地开发利用保护存在的问题近年来,在水利部及有关部委的支持下,吉林省实施了一系列水土保持生态建设项目,取得了显著效果,但水土流失趋势尚未得到根本扭转,依然处在“部分有所改善,总体问题仍十分严重,前景令人担忧”的局面,与黑土资源可持续利用、农业绿色发展和美丽乡村建设仍有较大差距,主要存在以下问题:(一)现行土地政策制度制约耕地质量保持。
国家土地管理法明确“要求地方人民政府确保规划确定的本行政区内耕地保有量不减少、质量不降低”。
但土地管理法却没有明确土地承包人对耕地质量保证的责任。
在城市化进程中,农民进城务工减弱了他们对耕地的依赖,同时耕地未来由谁耕作也具有不确定性,这使得耕地使用者缺乏保护耕地质量的内生动力,黑土地的耕地质量持续下降。
(二)土地集约化不足限制了土地整理。
东北黑土区保护性耕作模式东北黑土区是中国优质农田集中的地区之一,其土壤肥沃,水资源丰富,是我国重要的粮食生产基地。
然而,随着农业现代化进程的不断推进,耕种方式的单一化和不合理化导致土地生态环境逐渐退化,耕地质量下降,农田面临着许多严重的问题。
为了保护东北黑土区的土壤资源,保持农业可持续发展,保护性耕作模式应运而生。
保护性耕作模式是一种以保护土壤为目标的耕作技术和管理措施的综合体,其核心原则是最大限度地减少土壤侵蚀、保持土壤有机质含量和保护土壤湿度。
在东北黑土区,采用保护性耕作模式可以有效治理农业生态环境问题,提高土壤质量,提高农作物产量和品质。
首先,保护性耕作模式的关键是合理利用有机肥料和轮作制度。
有机肥料可以增加土壤有机质的含量,改善土壤结构,提高土壤肥力。
轮作制度可以有效地控制病虫害的发生,减少化学农药的使用量。
此外,通过选择适宜的作物组合,可以提高总产量和经济效益。
其次,保护性耕作模式强调水资源的合理利用和土壤水分管理。
在东北黑土区,干旱问题并不普遍,但土壤湿度的合理管理对保持土壤肥力和农作物生长至关重要。
对土壤进行水分保持、防渗漏和灌溉节水等管理措施,可以提高土壤的湿度,并减少水资源的浪费。
另外,保护性耕作模式注重减少机械作业对土壤的破坏。
在农业生产中,机械作业对土壤结构和有机质的破坏较大。
通过选择合适的机械设备、减少机械作业的频次和深度,可以减少对土壤的伤害,保护土壤的肥力和生产力。
最后,保护性耕作模式还要加强农民的技术培训和管理能力提升。
农民应该了解保护性耕作模式的原则和操作技术,通过科学的管理和耕作方式,实现高效的农业生产和资源保护。
总之,东北黑土区保护性耕作模式是一种有效的土壤保护和农业可持续发展的方式。
通过合理利用有机肥料和轮作制度,合理利用水资源和土壤水分管理,减少机械作业对土壤的破坏,可以改善土壤质量,提高作物产量和品质。
同时,加强农民的技术培训和管理能力提升,可以推动保护性耕作模式的广泛应用,实现东北黑土区农业的可持续发展。
浅析东北黑土资源存在的问题与保护措施张宝库[摘要]东北黑土是世界上最宝贵的土壤资源.东北黑土作为世界四大黑土带之一,具有肥力高、结构良好、质地疏松、适宜农耕、适合农作物生长的特点。
为加强黑土保护和治理,依据多年研究成果,着重阐明了黑土的现状、退化原因及存在的问题:土壤微生物多样性下降、水土流失加剧、土壤有机质下降、黑土耕层变薄、土壤养分库容偏低。
针对以上问题提出了制定黑土资源保护中长期规划.建立黑土保护与可持续利用长效机制制定法律法规,启动国家黑土资源可持续利用与保护农业重大科学研究计划,设立黑土保护利用试验示范区,同时开展国际合作研究,进一步推动我国以东北为主体的黑土资源保护与战略发展。
[关键词]东北黑土;问题;保护措施1 东北黑土区面临的问题和挑战1.1 种植结构单一导致土壤微生物多样性下降大豆重迎茬使根部病虫害严重。
根系分泌物,根茬腐解物、根际微生物的变化,养分的单一消耗,导致根际环境恶化,有害微生物增加,加剧了重迎茬大豆的减产。
同时由于根的活力下降,土壤酶的变化,使根的吸收能力降低,植株生理代谢失调,致使大豆生育不良,产量降低,品质变劣。
1.2水土流失加剧黑土区由于季节性冻融作用和漫川漫岗的地形地貌特点,开垦后导致水土流失加剧。
典型黑土区地形多为地势平坦的波状平原和台地低丘区,坡度虽缓,但坡长较长,一般为500~2000 m。
由于该区降水集中在夏、秋季节,且多以暴雨形式出现,加之集雨面积大,故径流集中,冲刷能力大,水蚀严重,春季土壤解冻时,表层土壤疏松,容易被积雪融化的融雪径流冲刷,促进侵蚀沟的蔓延与发展。
水蚀主要发生在坡状耕地上,占80%左右。
黑土由于质地松散,加之东北地区属于温带半湿润季风区,每年4—5月正值黑土区干旱大风期再加之人类不符合自然规律的生产经营活动更加剧了黑土区的水土流失。
1.3 土壤有机质下降黑土是我国农田土壤中有机质含量最高的土壤,开垦前,黑土有机质含量高达8%~10%;据测算、开垦20 a的黑土地有机质含量下降l/3;开垦40 a的有机质下降1/2左右;开垦70~80 a的有机质下降2/3左右,下降趋势显著。
东北黑土区坡耕地治理过程中的水土保持效应作者:张晓卫来源:《科技与企业》2016年第07期【摘要】东北地区的黑土地所占面积较大,为了对东北黑土区坡耕地的水土保持效应进行分析和研究,将横垄、地埂植物带、水平梯田措施和传统的顺垄耕地的水土保持效应作为参照物。
研究结果:经过研究和分析可以得出,对于坡耕地,无论是保水还是保土方面都以水平梯田的效果最为明显。
其中保水效应占据70.6%左右,保土效应则为77.6%。
从水土保持的整体效应上看,顺序从大到小分别为水平梯田、地埂植物带,最后是横垄和对照的顺垄。
就保土效应和保水效应两个方面来说,前者要优于后者。
【关键词】东北黑土区;坡耕地治理;水土保持效应东北黑土区是我国重要的商品粮基地,主要是由于东北地区土地面积较大,人口较少。
在耕地开发和治理的过程中很容易产生水土流失。
黑土区的坡耕地占据总耕地面积的60%左右,水土流失的现象明显。
主要原因是雨季降水集中、降雨强度大和地面土壤较为疏松,土壤侵蚀程度强。
不仅如此,当地农民比较习惯采用传统的顺坡耕作的方法,使得径流范围相对集中,加剧了土壤的侵蚀和退化程度。
所以说,黑土区坡耕地的治理不仅可以提升当地的土地生产力,还可以促进生态的发展。
本文就这一方面进行研究,以供借鉴和参考。
1、黑土区自然概况为了提升所研究地区的整体代表性,主要选择的是丘陵区。
这一地区的土石质相对较低,是东北黑土区的试点监测地区。
土壤主要包括黑土、黑钙土以及草甸土、白浆土等类型。
研究地区的土壤具有一定的典型性。
同时,研究区地处二道岭流域,流域面积达到22km2,气候类型为干旱大陆性季风气候,不仅光照充分,而且四季分明。
全年的无霜期可以达到150天左右,日照时间在2900h左右。
年平均气温7.3℃,年平均降水量为400mm,而且多数的降水都集中在夏季,蒸发量在1900mm左右。
由于这一地区的土层相对较薄,而且砾石含量较多,坡耕地面积比重大,近年来水土流失现象日趋严重。
另外,由于土地的使用率逐渐增加,耕作方式的科学性欠佳,水土流失面积近半,沟蚀严重,沟壑发育。
2、研究方法分析2.1径流小区布设为了提升实验的科学性和准确性,需要设置相应数量的径流小区。
通过总结和规划,径流小区设置在二道岭的主河道附近。
这一地区的海拔达到250m左右,小区的间距为0.5m,而且土层厚度主要可以达到50-80cm左右。
实验所应用的设备能够对降雨量和径流量进行全面精准地监测。
在降雨之后,研究人员需要及时地对径流的深度进行记录,并且做好采样工作。
对于泥沙样本来说,采样之后需要将其烘干,然后,对泥沙的含量进行测量。
实验区域的总体情况可以从表1中获得:2.2指标测定与计算方法(1)保水效应和保土效应的计算在实际的保土和保水效应计算的过程中,需要对径流量以及产沙量等因素充分考虑进去,而且还需要和当地的实际情况进行对照分析。
一般来说,保水效应可以用Cw来表示,保土效应主要用CS表示。
Wck和Sck为净流量和含沙量。
经过计算,保水效应为:Cw=(1-W/Wck)×100%;同样,保土效应为:Cs=(1-S/Sck)×100%。
(2)土壤水分物理性质的测定在具体的测量工作中,主要采用的是环刀法来进行测量。
采用环刀法主要是对土壤中的物理成分进行测量。
含水量的测量方式主要是以烘干法为主。
做好水分物理量的测量工作不仅可以为水土流失的整治提供借鉴和参考,还可以促进农业生产的高效性。
表1 实验小区基本情况(3)土壤水源涵养效应计算土壤的水源涵养主要包括蓄水容量和有效蓄容两个方面。
对于前者来说,其主要的影响因素是孔隙度和土层的厚度。
后者则需要结合土层厚度以及水体的比重来进行计算。
可见,做好土壤水源各个因素的测定至关重要。
3、结果与分析3.1坡耕地治理措施的保水效应土壤出现水土流失现象的主要因素就是地表径流,但是由于耕作方式的不科学以及雨水的冲刷,使得地表径流不断出现。
土壤和养分不断流失。
因此,在治理的过程中,遵循因地制宜的原则极其重要。
采用坡耕地治理的方法不仅可以大大减少地表径流的数量,还可以提升土壤总体肥力和营养成分含量。
一般情况下,地表的径流量和降雨量之间存在着正比例关系,经过治理之后,坡耕地的水土流失程度较之前相比大大降低。
由于径流系数可以直接反应坡面耕地地表的径流强度,因此,可以直接对径流系数和相关的参数进行计量。
由于研究工作中选择了四种不同类型的耕地形态,经过测量可以得到以下结果:地表径流由强到弱依次为对照、横垄、地埂植物带以及水平梯田。
从这一排序中可以得出水平梯田的保水作用效果显著,主要原因是在农田修建的时候,沿着等高线进行。
不仅降低了坡度,还可以降低水体出现径流的动力,可以充分地保持水土。
另外,地埂植物带主要是以土埂的形式出现,不仅可以拦截径流,还可以降低坡度。
这种方式的应用范围相对较广。
横垄是一种比较传统的方式,将其设置为等高耕种形式是最基本的治理方法。
虽然方法比较简单,没有多余的辅助工作,但这种方法和坡面的径流方向相垂直,可以从某种程度上起到拦蓄径流的作用。
3.2坡耕地治理措施的保土效应土壤流失强弱程度可以根据产沙量来判定。
的实验过程中,不同形式的产沙量也存在着一定的差异,其中产沙量从高到低依次为对照、横垄、地埂植物带、水平梯田。
针对不同的耕地形式,采用不同的治理措施之后,产沙量都下降。
经过测定,保土效应和保水效应的顺序一致,而且保土效应的优越性更加明显,直接控制了土壤的侵蚀力度。
通过具体的测量,可以得知,根据国家相关的土壤侵蚀等级标准,对照和横垄被定为轻度侵蚀,地埂植物带和水平梯田是微度侵蚀。
但是,在降雨量较大的年份,等级系数出现了变化。
侵蚀程度在提升,产沙量也比较大。
可见,降雨量提升了坡耕地面的侵蚀程度。
3.3坡耕地治理措施应用之后的土壤水源涵养效应土壤水源涵养效应是一种综合指数的反应,包括土壤的整体容重,蓄水程度以及土壤的水土流失程度以及保土保水效应等方面。
通过治理之后,各项指标都得到提升。
在进行综合治理之后,土壤中水分物理性质得到了质的改变,直接影响到土壤的容重。
所谓的土壤容重就是指土壤排列的松紧程度,也就是空隙和间隙的大小。
对于土壤的透气性以及持水能力等各种特征都有影响。
土壤容重越大,土壤就越紧密,蓄水量就明显降低。
从具体的测定数据中可以看出,土壤容重从地埂植物带到水平梯田再到横垄,之后到对照,依次排列,地埂植物带的土壤容重最低。
土壤容重较低的土质相对比较疏松。
但是,经过治理之后,不同类型的耕地形式在土壤容重上表现出的差异不是非常明显。
因为,无论是土壤的间隙大小,物理性质等都是土壤本身的性质,客观性较强,可改变性就比较小。
土壤本身的孔隙情况以及蓄水能力和土壤的蓄水容量以及孔隙之间存在着密切的关系。
而且,采用的治理措施不同蓄水容量也有所差别。
从有效的数据中可以得到结论。
(见表2)表2 坡耕地不同治理措施下土壤水源涵养效应对比分析不同治理措施的蓄水容量和有效蓄容均高于对照,其中蓄水容量位于987.4~999.2t/hm2之间,平均值为990.45t/hm2,仅为对照的1.003倍,相差很小,大小排序为地埂植物带>水平梯田>横垄>对照,有效蓄容位于504.2~532.0t/hm2之间,平均值为521.8t/hm2,仅为对照的1.035倍,大小排序为地埂植物带>水平梯田>横垄>对照。
4、结论(1)观测期间内以对照的径流系数最大,地表径流强弱顺序为对照>横垄>地埂植物带>水平梯田。
对照的径流量为1 164.867m3/hm2,为横垄的1.14倍,为地埂植物带的2.86倍,为水平梯田的3.41倍。
横垄的保水效应为12.16%,地埂植物带的保水效应为64.98%,水平梯田的保水效应为70.6%,不同治理措施的保水效应强弱顺序为水平梯田>地埂植物地>横垄>对照。
(2)观测期间内,对照的产沙量为40.671t/hm2,为横垄的1.418倍,为地埂植物带的2.612倍,为水平梯田的4.467倍。
横垄的保土效应为29.46%,地埂植物带的保土效应为61.72%,水平梯田的保土效应为77.613%,不同治理措施的保土效应强弱顺序与保水效应得出的结论相一致,但保土效应要优于保水效应。
(3)坡耕地治理措施的土壤水源涵养效应与保水保土效应得到的结论并不一致,表现为地埂植物带优于水平梯田,这说明地埂植物带上种植的柠条更利于土壤结构和孔隙的的改善,因此地埂植物带的水源涵养效应要强于水平梯田。
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