水土保持学第五章

第五章水土保持农业技术措施

水土保持农业技术措施（agronomic measures of water and soil conservation）指的是用增加地面糙率、改变坡面微小地形、增加植物被覆、地面覆盖或增强土壤抗蚀力等方法，保持水土、改良土壤，以提高农业生产的技术措施。水土保持农业技术措施与水土保持林草措施、水土保持工程措施有机结合，构成完整的综合治理体系。

第一节水土保持农业技术措施特征及发展

水土保持农业技术措施的范围很广，包括大部分旱地农业栽培技术，其中水土保持效果显著的部分按作用可分为：以改变小地形增加地面糙率为主的农业技术措施；以增加地面覆盖为主的农业技术措施和以增加土壤抗蚀性为主的农业技术措施等3类。

一、以改变小地形增加地面糙率为主的农业技术措施

（一）等高耕作

等高耕作（contour plouging）又称横坡耕作技术。是指沿等高线，垂直于坡面倾向，进行的横向耕作，见图5－1。它是坡耕地实施其他水土保持耕作措施的基础。沿等高线进行横坡耕作，在犁沟平行于等高线方向会形成许多“蓄水沟”，从而有效地拦蓄了地表径流，增加土壤水分入渗率，减少水土流失，有利于作物生长发育，从而达到高产。

图5－1 改顺耕为横耕

（二）等高沟垄耕作

等高沟垄耕作（contour listing tillage）是在等高耕作的基础上进行的。具体操作为：在坡面上沿等高线开犁，形成沟和垄，在沟内或垄上种植作物。一条垄等于一个小坝，可有效地减少径量和冲刷量，增加土壤含水率，保持土壤养分。还可进一步划分为以下3种类型。

1、水平沟种植

水平沟种植（contaur trench cropping）又称套犁沟播。具体作法为：在犁过的壕沟内再套耕一犁，然后将种子点在沟内，施上肥料，结合碎土，镇压覆盖种子，中耕培土时仍保持垄沟完整。

2、垄作区田

垄作区田（contour check）是干旱和半干旱地区采用的蓄水保土耕作法。具体作法是在坡地上从下往上进行，先在下边沿等高线耕一犁，接着在犁沟内施肥播种，然后在上边浅犁一道，覆土盖种，再空出一道的距离继续犁耕施肥播种，依次进行，直至种完。这样使坡面沟垄相间，有利于拦蓄地表径流。为了防止横向水土流冲刷，在沟内每隔1－2m横向修一道小土档，见图5－2。

图5－2 沟垄种植

3、平播起垄

平播起垄是用犁沿等高线隔行条播种植，并进行镇压，使种子和土壤密接，以利于出苗、保墒；在早期保持平作状态，在雨季到来以前，结合中耕，将行间的土培在作

物根部，形成沟垄，并在沟内每隔1-2m加筑上挡，以分段拦蓄雨水。这种方法的优点是，在春旱地区，它可以避免因早起垄而增加蒸发面积造成缺苗现象，影响产量。它还能在雨季充分接纳和拦蓄雨水，故蓄水保土和增产作用较显著。

（三）区田

区田也叫掏钵种植。是我国一种历史悠久的耕种法。具体作法是在坡耕地上沿等高线划分成许多1平方米的小耕作区，每区掏1-2钵，每钵长、宽、深各约50cm。掏钵时，用铣或镢，先将表层熟土刮出，再将掏出的生土放在钵的下方和左右两侧，拍紧成埂，最后将刮出的熟土连同上方第二行小区刮出的熟土全部填到钵内，同时将熟土与施入的肥料搅拌均匀，掏第二行钵时将第三行小区的表层熟土刮到坑内，依次类推。这样自上

图5－3 区田示意图

而下地进行，上下行的坑作“品”字形错开，坑内作物可实行密植，见图5－3。每掏一次可连续种2-3年，再重掏一次。掏钵1hm2约需45-60个工。在实践中，群众还创造了人工加畜力的掏钵方法，值得推广。

（四）圳田

圳田是宽约1m的水平梯田。具体作法是，沿坡耕地等高线作成水平条带，每隔50cm 挖宽、深各50cm的沟，并结合分层施肥将生土放在沟外拍成垄，再将上方1m宽的表土填入下方沟内。由于沟垄相间，便自然形成了窄条台阶地。此法亦可采用人畜相结合，以提高工效。

（五）水平防冲沟

水平防护冲也叫等高防冲沟。这是在田面按水平方向，每隔一定距离用犁横开一条沟。为了使所开犁沟能充分保持水土，在犁沟时每走若干距离将犁抬起，空很短的距离后再犁，这样在一条沟中便留下许多土挡，使每段犁沟较为水平，可以起到分段拦蓄的作用。同时应注意，上下犁沟间所留土挡应错开。犁沟的深浅和宽窄，在20°的坡地上沟间距离约2m左右，沟深35～40cm。为了经济利用田面，犁沟内亦可点播豆类作物，并照常进行中耕除草。此法也可用在休闲地上，特别是夏闲地上。

二、增加植物被覆为主的耕作措施

（一）草田轮作（grassland rotation）

在农业生产过程中，将不同品种的农作物或牧草按一定原则和作物(牧草)的生物学特性在一定面积的农田上排成一定的顺序，周而复始地轮换种植就是轮作。在轮作的农田上，把作物安排为前后栽植顺序是轮作方式，轮作方式之中或全部栽植农作物，或按一定比例栽植作物与多年生牧草即草田轮作，种植一遍所历经的时间称为轮作周期。轮作有空间上的轮换种植与时间上的轮换种植，空间种植是将同一种农作物(或牧草)逐年轮换种植，而时间轮作是在同一块农田上在轮作周期内，按轮作方式栽植不同品种的农作物或豆科牧草。从时间和空间的关系上来看，在作物安排上最简单的是三年轮作周期与三区轮作方式(表5-1)。

依据水土保持作用，将草田轮作制中的农作物和牧草可分为三大类：第一类是保持水土作用小的玉米、高梁、棉花、谷子、糜子等禾本科中耕作物；第二类为保持水土作用大的小麦、大麦、莜麦、荞麦、豌豆、大豆、黑豆等一些禾本科和豆科的密播作物；第三类是1年生和多年生的牧草，如苏丹草、春箭舌豌豆苜蓿、紫花、沙打旺、红豆草、黑麦草等。

（二）间作、套种与混种

间作（intercropping），是在同一田块于同一生长期内，分行或分带相间种植两种或两种以上作物的种植方式。农作物与多年生木本作物（植物）相间种植，也称为间作，有人称为多层作呈农林复合（agroforestry）。

混作（mixed cropping）是在同一块地上，同期混合种植两种或两种以上作物的种植方式。一般混作在田间无规则分布，可同时撒播，或在同行内混合、间隔播种，或一种作物或行种植，另一种作物撒播于其行内或行间。

套种（relay cropping）是在前季作物生长后期的株行间播种或移栽后季作物的种植方式，也称为串种。如在小麦生长后期每隔3－4行小麦播种一行玉米。

上述3种作物的种植如图5－4所示。如果它们同出现在一块农田上时，就构成所谓的立体种植（multistorey cropping）。

图5－4 作物种植方式示意图

间作、套种和混播，本来是增产措施，但由于增加了植物覆被率和延长了植被覆盖时间，因而仍属于水土保持农业技术措施的范畴。

图5－5 草田带状间作

（三）等高带状间作

等高带状间作(contour strip cropping)是沿着等高线将坡地划分成若干条带，在各条带上交互和轮换种植密生作物与疏生作物、或牧草与农作物的一种坡地保持水土的种植方法。它利用密生作物带覆盖地面、减缓径流、拦截泥沙来保护疏生作物生长，从而起到比一般间作更大的防蚀和增产作用；同时，等高带状间作也有利于改良土壤结构，提高土壤肥力和蓄水保土的能力，便于确立合理的轮作制，促使坡地变梯田，（图5－5）。

等高带状间作可分为农作物带状间作和草田带状间作两种。

（四）砂田

砂田是甘肃等省的干旱区采用的一种蓄水保墒特殊耕作法。其作法是：一要选择离砂源近、土壤肥沃、坡度缓的土地；二要选择合土少、砂粒大小适中的砂源；三要事先平整土地，施足底肥、精耕细作；四要掌握铺砂厚度，旱砂田铺12cm厚，水砂田铺6cm厚，每公顷需砂150万kg以上；五要防止砂土混合，要采用不再进行翻动土层的耕作。

三、改善土壤物理性状的耕作措施

从主要作用来看，下述各类措施均能起到改善土壤物理性状的作用。这一类措施包括了深耕、少耕法和免耕法。

（一）深耕（deep tillage）

一般在夏、秋两季进行，深耕21－24cm，其功能主要是增加入渗和蓄水保水能力，同

时改善土壤的通透能力，有利于调节土壤中的水、气、热等要素。

（二）少耕

少耕（minimum tillage）是指在常规耕作基础上尽量减少土壤耕作次数或在全田间隔耕种，减少耕作面积的一类耕作方法，它是介于常规耕作和免耕之间的中间类型。

（三）免耕

免耕（no-tillage）又称零耕、直接播种，是20世纪60-70年代世界上普遍重视的一种耕作措施，其核心是不耕不耙，也不中耕。它是依靠生物的作用进行土壤耕作，用化学除草代替机械除草的一种保土耕作法。

免耕的作业过程是：在秋季收获玉米的同时，将玉米秸秆粉碎并撒在地表覆盖，近冬或早春将硝酸铵、磷肥、钾肥均匀地撒在冻土地，播种时用开沟机开沟(宽6～7cm，深2～4cm)并播种玉米，同时施入土壤杀虫剂与其它肥料，除草剂在播种后再喷撒。同时，在玉米收获之前用飞机撒播覆盖地面的草种，翌春用除草剂杀死返青的杂草，就地作为覆盖物。可见，残茬与秸秆覆盖是形成免耕法的两个重要作业环节。西北农林科技大学在陕西淳化县对小麦收割后留茬的水土保持作用进行了观测研究，发现其减沙效果特别明显。中国科学院地理研究所在山东禹城曾在棉田上利用秸秆保持秋冬两季的土壤水分，在春季播种棉花可以不浇水而保持齐苗。

四、水土保持耕作措施的进展

随着农业技术的不断发展和生产要求，人们在生产实践中依上述一些措施的设计原理为基础，又创造出几种新的水土保持耕作措施。

（一）等高带状间轮作

等高带状间轮作是卢宗凡领导的课题组在延安地区安塞县茶坊水土保持实验区试验的一种方法，试验的全称为“山坡地粮草带状间轮作试验”。这一实验要求将坡地沿等高线划分成若干条带，根据粮草轮作的要求，分带种植草和粮，一个坡地至少要有2年生(4区轮作)或4年生(8区轮作)草带三条以上，沿峁边线则种植紫穗槐或柠条带。

利用此法的好处，一是可促进坡地农田退耕种草，即一半面积种草，一半面积种粮；二是把草纳入正式的轮作之中，固定了种草的面积；三是保证粮食作物始终种在草茬上，可减少优质厩肥上山负担，以节省大批劳畜力；四是既改良了土壤结构又提高了土壤蓄水保土能力；五是既确立了合理的轮作制，又可促使坡地变成缓坡梯田，等等。

（二）蓄水聚肥改土耕作法

蓄水聚肥改土耕作法又称抗旱丰产沟，是山西省水土保持科学研究所史观义等在吕梁山区经过多年研究试验，吸取了坑种、沟垄种植和传统的旱农优良耕作技术之长,因地制宜创造的一种科学耕作方法。此法由“种植沟”和“生土垄”两个主体部分组成，“种植沟”把耕作层表土集中起来，改善耕地的基础条件。“生土垄”把径流就地拦蓄，就地入渗。故既能培肥地力，抗旱丰产，又能防治水土流失。

此法的主要优点一是有效控制水土流失，“生土垄”好似拦洪坝，“种植沟”相当于蓄水库。因此蓄水保肥，提高了抗旱能力；二是经济利用天然降水，提高了降水利用率，据测定,种植高梁、玉米、降水利用率提高69.9%；三是表土、肥料集中使用，即把地面所有表土集中在“种植沟”内，使原来5寸的熟土层增加到1尺左右，加之沟底深翻，活土层达1.5尺上下。同时，把撒施在田面的有机肥，全部掺混在种植作物的熟土沟内，土肥集中融为一体，形成良好的“土壤水肥库”，使作物根系分布最多的部位，正好是养分集中的地方，大大提高了水肥利用率，增加了土壤孔隙度，提高了土壤入渗能力；四是加快生土熟化；五是充分发挥边行优势。蓄水聚肥耕作形成带状种植，沟内种植作物1～2行，生土垄上种豆科

绿肥，高低搭配，每行作物都相当于边行，通风透光很好，减弱了叶茎之间互相遮阴，扩大了根系吸收范围。

（三）旱地小麦沟播侧位施肥耕作法

旱地小麦沟播侧位施肥耕作法是利用2BFG-6(S)谷物沟播机进行耕种的一种方法。它能一次性完成开沟、施肥、播种、覆土、镇压多道工序，实现了沟播集中施肥等项农艺要求。其特点一是有利用于提高播种质量，培育壮苗；二是改善了小麦生长发育的水、肥、光、温等基本条件，小麦植株发育健壮；三是沟播结合集中施肥，可省工节能，提高肥效。从而达到小麦增产和保持水土的作用。

（四）地膜种植与套种

此方法是“九五”期间，西北农林科技大学在淳化县泥河沟流域8°坡耕地上试验研制的一种水土保持耕作法。具体为：地膜小麦采用人工起垄，水平种植覆膜，覆膜宽 1.0m，点种小麦6行，再留空白带0.3m，春季套种马铃薯、甘薯秋作物，小麦收割后留茬。通过试验证明它的特点一是形成良好的生境；二是提高水、肥利用率；三是侵蚀期地面能得以覆盖，防止了水土流失。

第二节水土保持农业技术措施的作用

水土保持农业技术措施的直接作用：一是防止水土流失；二是增加作物产量。

一、农业技术措施与水土流失的关系

（一）耕作措施对侵蚀的影响

水土保持农业技术措施均有减少和防止水土流失的作用。表5－2反映的是黄土高原一些试验研究结果。

※

S S

W W

. Pp 为产流降雨量（mm ）

从表5-2可以看出，对休闲地采用不同的翻耕方法，可对径流进行不同程度的调节，并由于地表微地形的改变，进而影响到径流所引起的土壤流失量的不同，在小坡度(3°)、20m 坡长地表裸露情况下，耕作措施采用水平犁沟，其径流量是普通翻耕的71.3%，产沙量是16.2%。在坡度较陡(20°)，采用等高垄作种植玉米，在丰水年情况下(生长季节产流降水410.2mm)，其径流量是平作的50.9%，产沙量是22.0%；在枯水年(生长季节产流降水14.0mm)，其径流量是平作的90.0%，产沙量是12.2%。

可见，在土地裸露坡度较小的情况下，采用水平犁沟，在坡度较大，以种植玉米等秋作物为主的情况下，采用等高垄作措施，对于减少地表径流、增大下渗水量，进而降低由此而引起的土壤流失，效果较好。

（二）耕作措施对侵蚀过程的影响

图5－6、图5－7是几种耕作措施的实验研究结果。

从中可以看出，不同的耕作措施其径流过程、产沙过程差异显著，说明耕作措施在坡耕地上对土壤侵蚀有着较为明显的影响与作用。

从图5-6可以看出，产流时间以顺坡耕作为最早，随后依次为平整坡面、人工掏挖、等高耕作；从同一时刻的产流量看，也是顺坡耕作最大，次序不变，因此从拦蓄径流、增加入渗的角度讲，人工掏挖、等高耕作相对于无措施的平整坡面效果要好，为正效应；而顺坡耕作则为负效应，增大了径流量，不但不利于土壤水分的蓄积，更增大了侵蚀发生的可能性及强度。图5-7中各措施的侵蚀发生时间及同一时刻侵蚀量的大小相差较大，并与图5-6的径流过程完全一致。这就进一步说明了耕作措施的水土保持作用，就是其对雨水及径流的调节，如果某一措施能够有利于雨水入渗，能够增大径流前进方向上的糙率，那么它就可以起到拦沙、蓄水的作用，增加的幅度愈大，其作用也就愈强。因此选择恰当的耕作方式(如等高耕作、人工掏挖等)，有利于坡耕地的水土保持。

图5-6 雨强Ⅰ=0.87mm/min时不同措施的径流过程

图5-7 雨强I＝mm/min时不同措施的侵蚀过程

二、农业技术措施与作物产量的关系

水土保持农业技术措施也均有提高农作物产量的作用。一般情况下，可增产粮食20％－50％。四川省内江县水土保持试验站证实，采用等高耕作可增产粮食25％；沟垄种植可使玉米增产25.7%、红薯71％、甘蔗12％，垄作区田法，可增产粮食10％－100％；绥德、天水站证实间作套种可增产37.5%，等等。

参考文献

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