摘 要：研究2018年降雨量和飼料苧麻種植對(duì)坡耕地水流失及生物量的影響，結(jié)果表明，4—10月是苧麻的生長(zhǎng)季，梅雨季節(jié)水流失量多，秋季干旱水流失量少；苧麻減少水流失效果優(yōu)于玉米；40.0mm降雨量是水流失的起點(diǎn)，62.mm降雨量是水流失的失控點(diǎn)；覆蓋度達(dá)到90%減少水流失量，覆蓋度60%以下時(shí)，水流失量隨降雨量增加而增長(zhǎng)；苧麻的生長(zhǎng)速度、日增重與日平均降雨量趨勢(shì)一致；苧麻的鮮草重高于玉米。
關(guān)鍵詞：降雨量；水流失量；飼料苧麻；生物產(chǎn)量；坡耕地
苧麻根系發(fā)達(dá)，固土能力強(qiáng)，保水效果佳，能緩解與糧油作物爭(zhēng)地的矛盾，適合南方坡耕地種植。發(fā)展苧麻上山，具有良好的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益[1]。苧麻可作為南方地區(qū)優(yōu)質(zhì)的牧草資源被開(kāi)發(fā)利用，其嫩莖葉作為高品質(zhì)的牧草被建議用于家畜飼料[2]。2016年農(nóng)業(yè)部印發(fā)《全國(guó)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃》將飼用苧麻列為南方地區(qū)飼草作物[2]。苧麻纖維價(jià)格低廉，在平原地區(qū)少有農(nóng)戶選擇在自留地里種植苧麻，這促進(jìn)了苧麻在山坡地的種植發(fā)展[3]。苧麻具有水土保持作用，種植2年后，種植地水土流失輕微，保持水土效果相當(dāng)于種植5～6年的疏林、幼林[4]。苧麻莖葉具有降水截留、削弱濺蝕、抑制地表徑流等作用[5]，其枝繁葉茂、根系發(fā)達(dá)，可有效降低土壤侵蝕量和地表徑流量[5]。
在全球氣候逐漸變暖的背景下，極端天氣事件頻繁，短時(shí)期內(nèi)高強(qiáng)度降雨增長(zhǎng)[6]。水土流失是紅壤丘陵區(qū)土地退化的原因，而坡地水土流失占該區(qū)水土流失總量的50%以上[7]。中國(guó)丘陵山區(qū)面積大，紅壤是長(zhǎng)江流域以南各種紅色或黃色酸性土壤的總稱，面積2.18億hm2，占全國(guó)土地面積22.7%，水土流失比較嚴(yán)重[8]。苧麻作為優(yōu)質(zhì)牧草開(kāi)發(fā)的潛力主要體現(xiàn)在3方面，苧麻粗蛋白含量高，營(yíng)養(yǎng)成分與苜蓿相近[2]，在南方地區(qū)種植再生性強(qiáng)，生物產(chǎn)量大。水分是影響植物生存和生長(zhǎng)的重要因子，植物生長(zhǎng)季降雨量的變化是影響植被覆蓋度和高度的主要驅(qū)動(dòng)力[9,10,11,12,13,14,15]。
1材料和方法
1.1試驗(yàn)區(qū)概況
試驗(yàn)在湖北省咸寧市崇陽(yáng)縣白霓鎮(zhèn)石山村進(jìn)行，該地四面環(huán)山，峰巒疊嶂，地處大幕山、大湖山、大藥姑山之間，屬低山丘陵區(qū)，土壤以山地丘陵紅壤為主，含沙量大，極易產(chǎn)生表土流失。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，日照充足，溫和多雨，無(wú)霜期長(zhǎng)，四季分明。多年平均氣溫17.0℃，多年平均降水量1693.2 mm，多年平均日照時(shí)數(shù)1350h，多年平均蒸發(fā)量1 584.5mm。
1.2種植材料
苧麻品種選用中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所提供的中飼苧1號(hào)、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)提供的TG6，咸寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供的“0904”；玉米為春玉米。
1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)
2012年6月選紅壤山坡地建設(shè)了15個(gè)投影面積為85m2(17m×5m）的小區(qū)，小區(qū)坡度為26°～27°，小區(qū)之間間隔0.5m，每個(gè)小區(qū)四周用水泥板分隔，下部連接1m×1m×1 m的集流池，用于收集小區(qū)內(nèi)的徑流和泥沙。在每個(gè)集流池安裝了水位計(jì)，在試驗(yàn)小區(qū)周圍布設(shè)雨量計(jì)監(jiān)測(cè)降雨量。設(shè)置了兩個(gè)排水口，一個(gè)為清空排水口，一個(gè)為超位排水口，安裝水表和排水開(kāi)關(guān)，超位排水口在水位超出70cm時(shí)自動(dòng)排水，通過(guò)水表讀數(shù)了解超位水量。在每次讀到數(shù)據(jù)后，打開(kāi)清空排水口開(kāi)關(guān)，清空池中水，測(cè)量池中淤沙，然后清空。2017年7—8月栽植苧麻，TG6、“0904”、中飼苧1號(hào)栽植株行距為60cm×40cm，在四周栽植中苧2號(hào)、川苧12號(hào)和華苧4號(hào)3333 m2作比較試驗(yàn)區(qū)和保護(hù)區(qū)。
試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理：處理1，種植TG6；處理2，種植“0904”；處理3，種植中飼苧1號(hào)；處理4，種植農(nóng)作物春玉米，于2018年3月底點(diǎn)播；處理5，種植雜草（CK），于種植苧麻時(shí)播撒含雜草種子土層1cm左右。
水流失量的觀測(cè)時(shí)間是2018年1—12月。
1.4植物觀測(cè)
產(chǎn)草量測(cè)定：試驗(yàn)材料生長(zhǎng)至高70～140cm時(shí)測(cè)定鮮草產(chǎn)量，3次重復(fù)。每小區(qū)內(nèi)刈割30m2，測(cè)定鮮草產(chǎn)量，刈割5次，分別在5、7、8、9、11月。
植株生長(zhǎng)高度測(cè)定：在植株50～100cm時(shí)期，每小區(qū)隨機(jī)取10株，刈割，分別測(cè)量地面至葉心的伸展高度。
1.5降雨量測(cè)定
采用上海氣象儀器廠SM1型雨（雪）量器記錄降雨量，每次典型降雨后人工測(cè)量降雨量，并進(jìn)行記錄。
1.6水流失量測(cè)定
每次降雨后對(duì)徑流池進(jìn)行測(cè)量，讀取水位計(jì)，對(duì)水流失量進(jìn)行記錄，并清空積水。
1.7數(shù)據(jù)分析
采用Excel2003進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并繪制圖表。
2結(jié)果與分析
2.1 2018年降雨特征
2018年，試驗(yàn)區(qū)的實(shí)驗(yàn)期間觀測(cè)總降水量為1085mm，主要降水日見(jiàn)表1。4、5、6、7、8、9、10月是當(dāng)?shù)刂参锏纳L(zhǎng)季，觀測(cè)降水量分別是246.7、175.6、71.9、199.1、138.2、12.8、148.8 mm，占年降水總量的91.94%（圖1）。其中9月降雨最少，4月降雨最多。
表1 全年觀測(cè)降雨量
圖1 全年每月降雨量
2.2 全年不同處理水流失量特征
不同處理水流失量分析見(jiàn)圖2。由圖2可知，水流失量跟季節(jié)有關(guān)。5月水流失量最多，4月次之，7月水流失量排第三，梅雨季節(jié)水流失量較大。3月水流失量最少，初春雨多降雨量低；9月次之，7月水流失量第三，秋季干旱對(duì)水流失量較小。從不同處理看，玉米水流失量最多，“0904”水流失量最少，苧麻減少水流失效果優(yōu)于玉米。
圖2 不同處理的水流失量
2.3降雨量對(duì)水流失量的影響
降雨量與水流失量情況見(jiàn)圖3。由圖3可見(jiàn)，隨降雨量增加，水流失增加。降雨量42.0mm時(shí)水流失量為3.8cm,40.0mm降雨量為水流失的起點(diǎn)。降雨量58.7～62.3mm開(kāi)始出現(xiàn)水流失量猛增，62.3mm降雨量為水流失的失控點(diǎn)。24小時(shí)降雨量在0.1～9.9mm為小雨，10.0～24.9mm為中雨，25.0～49.9mm為大雨，50.0～99.9mm為暴雨，100.0～249.9mm為大暴雨，≥250.0mm為特大暴雨?？梢?jiàn)，水流失起點(diǎn)40.0mm為大雨程度。水流失的失控點(diǎn)62.3mm為暴雨程度。
圖3 不同降雨量的水流失量
2.4覆蓋程度對(duì)流失量的影響
覆蓋度對(duì)水流失量影響很大（圖4），但水流失量主要還是受降雨量影響。8月20日，覆蓋度達(dá)到90%，降雨量為138.2mm，水流失量為14.8cm，覆蓋度增加減少了水流失量。4月23日覆蓋度為60%，水流失量大。覆蓋度在60%以下時(shí)，水流失量隨降雨量增加而增長(zhǎng)。
圖4 覆蓋度、降雨量和水流失量的關(guān)系
2.5降雨量與苧麻生長(zhǎng)速度的關(guān)系
春季雨水充足，氣溫低，苧麻生長(zhǎng)速度比較慢。5—6月生長(zhǎng)速度快，此時(shí)日平均降雨量為4.7mm,6—8月生長(zhǎng)速度適度，9—11月生長(zhǎng)速度慢。從圖5可見(jiàn)，3個(gè)品種的生長(zhǎng)速度與日平均降雨量趨勢(shì)一致，可見(jiàn)降雨量對(duì)苧麻生長(zhǎng)速度影響顯著。3個(gè)品種生長(zhǎng)速度為中飼苧1號(hào)>“0904”>TG5。
圖6 日增重與平均降雨量之間的關(guān)系
3結(jié)論
2018年觀測(cè)總降水量為1 085 mm,4—10月是苧麻的生長(zhǎng)季。
水流失量跟季節(jié)有關(guān)，5月水流失量最多，4月次之，7月水流失量排第三，梅雨季節(jié)水流失較多。3月水流失量最少，初春雨多，降雨量小，9月次之，7月水流失量第三，可以看出秋季干旱對(duì)水流失量的影響。從不同處理看，玉米水流失量最多，“0904”水流失量最少，苧麻的減少水流失效果優(yōu)于玉米。
降雨量42 mm水流失量為3.8cm,40mm降雨量為水流失的起點(diǎn)，62.3mm降雨量為水流失的失控點(diǎn)。水流失的起點(diǎn)在大雨程度。水流失的失控點(diǎn)在暴雨程度。
覆蓋度對(duì)水流失量影響很大，但還是受降雨量影響。覆蓋度達(dá)到90%減少了水流失量，覆蓋度在60%以下時(shí)，水流量隨降雨量增加而增加。
3個(gè)苧麻品種的生長(zhǎng)速度與日平均降雨量趨勢(shì)一致，降雨量對(duì)苧麻生長(zhǎng)速度影響明顯，從生長(zhǎng)速度看，中飼苧1號(hào)>“0904”>TG5。
3個(gè)苧麻品種的日增重與日平均降雨量趨勢(shì)一致，降雨量對(duì)苧麻日增重影響明顯。從日增重看，中飼苧1號(hào)>“0904”>TG5。
“0904”生物產(chǎn)量最高，其次是中飼苧1號(hào)，然后是TG5,3個(gè)苧麻品種的生物產(chǎn)量均高于玉米。
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文章摘自：熊偉,徐敏,王維,湯滌洛,汪紅武.降雨量和飼料苧麻對(duì)坡地水流失和生物量的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2021,60(19):39-42.DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2021.19.009.
