覃超,鄭粉莉?,徐錫蒙,2,吳紅艷,2,沈海鷗,3

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所,黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室,712100,陜西楊凌;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)創(chuàng)新實驗學(xué)院,712100,陜西楊凌;3.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室,712100,陜西楊凌)

玉米秸稈緩沖帶防治黃土坡面細溝侵蝕的效果

覃超1,鄭粉莉1?,徐錫蒙1,2,吳紅艷1,2,沈海鷗1,3

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所,黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室,712100,陜西楊凌;2.西北農(nóng)林科技大學(xué)創(chuàng)新實驗學(xué)院,712100,陜西楊凌;3.西北農(nóng)林科技大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室,712100,陜西楊凌)

采用室內(nèi)人工模擬降雨試驗,設(shè)計降雨強度100 mm/h,坡度20°,在2個玉米秸稈緩沖帶布設(shè)坡位(斜坡長4.5～5.5 m和6.5～7.5 m)與2個降雨歷時(單次降雨30 min和2次連續(xù)降雨30 min+30 min)的試驗處理組合,研究在黃土坡面不同坡位布設(shè)玉米緩沖帶對防治細溝侵蝕的影響。結(jié)果表明:1)玉米秸稈緩沖帶可減少坡面侵蝕量和細溝侵蝕量,其中,坡面侵蝕量減少7.3%～14.2%,細溝侵蝕量減少11.0%～30.6%,細溝侵蝕量對坡面侵蝕的貢獻率減少3.4%～15.0%,徑流含沙量降低5.5%～12.8%;2)單次降雨情況下在斜坡長4.5～5.5 m處布設(shè)玉米秸稈緩沖帶防治侵蝕的效果最佳,坡面侵蝕量、細溝侵蝕量和徑流含沙量分別減少14.2%、30.6%和11.6%,細溝平面密度和細溝平均深度分別減少12.9%和21.9%;3)2次連續(xù)降雨情況下在斜坡長6.5～7.5 m處布設(shè)玉米秸稈緩沖帶防治侵蝕的效果較好,坡面侵蝕量、細溝侵蝕量和徑流含沙量分別減少13.5%、25.0%和5.5%,細溝平面密度和細溝平均深度分別減少15.5%和16.3%。

秸稈緩沖帶;細溝平面密度;細溝平均深度;細溝侵蝕強度;人工模擬降雨

中國水土流失與生態(tài)安全考察報告表明,坡耕地是黃河泥沙的主要來源,細溝侵蝕是坡耕地的主要侵蝕方式之一,細溝侵蝕量占坡面總侵蝕量的70%以上[1-2];因此,開展防治黃土坡面細溝侵蝕的研究具有重要意義。秸稈覆蓋作為保護性耕作措施的核心技術(shù),不僅能有效保護土壤團聚體結(jié)構(gòu),提高土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù),還能增強土壤的抗蝕性和抗沖性,進而起到防治水土流失的作用[3-6]。 植物緩沖帶與秸稈覆蓋類似,不僅能提高土壤質(zhì)量,促進泥沙沉積,增強地力[7],還能降低徑流流速,增加入滲[8],減少土壤侵蝕。在國外,有關(guān)運用植物緩沖帶技術(shù)防治土壤侵蝕的研究[7-9]已有涉及,R.A. Pearce等[10]研究了在人工模擬降雨條件下植草緩沖帶的寬度和植物高度對產(chǎn)沙量的影響,試圖找出最佳的緩沖帶寬度和植物高度閾值。H.Blanco-Canqui等[11]則指出用不同植物布設(shè)的緩沖帶及其間距組合防治土壤侵蝕的效果不同。筆者擬運用植物緩沖帶技術(shù),在黃土坡面不同位置布設(shè)玉米秸稈緩沖帶,通過室內(nèi)人工模擬降雨試驗,分析每次降雨后細溝溝頭溯源侵蝕、溝底下切侵蝕和溝壁崩塌侵蝕的變化,闡明玉米秸稈緩沖帶防治黃土坡面細溝侵蝕的效果,以期為黃土高原坡耕地糧草帶間作防治細溝侵蝕提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室人工模擬降雨大廳進行。降雨設(shè)備為下噴式人工降雨裝置,降雨高度18 m,降雨均勻度大于80%,雨滴直徑和雨滴分布與天然降雨相似[12]。試驗土槽采用10.0 m(長)×3.0 m(寬)×0.5 m(深)的固定式液壓升降鋼槽,中間用鋼板隔開,鋼槽底部每1 m長排列4個孔徑為2 cm的排水孔以保證降雨試驗過程中排水良好。供試土壤為黃土高原丘陵溝壑區(qū)安塞縣的黃綿土,其中有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為5.9 g/kg,黏粒、粉砂粒與砂粒質(zhì)量分數(shù)分別為13.6%、58.1%和28.3%。

1.2 試驗設(shè)計

根據(jù)黃土高原常見的短歷時、高強度侵蝕性降雨標準[13](I5=1.52 mm/min,5 min瞬時雨量為7.6 mm),設(shè)計降雨強度為100 mm/h。由于黃土坡面細溝多發(fā)生在15°～25°的裸露坡耕地上,因此本研究設(shè)計的坡度為20°。坡面中下部是坡面侵蝕泥沙來源的主要區(qū)域[14-15],細溝形成后坡面土壤侵蝕總量將增加幾倍至幾十倍[16];因此,確定秸稈緩沖帶的布設(shè)位置為坡面中部(斜坡長4.5～5.5 m)和坡面中下部(斜坡長6.5～7.5 m),以此研究秸稈緩沖帶防治細溝侵蝕的效果。

根據(jù)坡面細溝發(fā)育情況,本研究設(shè)計2組試驗,每組試驗包含3個處理,所有試驗數(shù)據(jù)均以2次試驗的平均值進行計算(表1)。第1組試驗在單次降雨基礎(chǔ)下進行,包含裸露無覆蓋(BR-1)、距離坡頂4.5～5.5 m(CM-5)處布設(shè)玉米(Zea mays)秸稈緩沖帶和距離坡頂6.5～7.5 m(CM-7)處布設(shè)玉米秸稈緩沖帶。第2組試驗在2次連續(xù)降雨情況下進行,包含2次連續(xù)降雨下的裸露無覆蓋(BR-2)、單次降雨下裸露無覆蓋形成細溝后分別在距離坡頂4.5～5.5 m(B+CM-5)處布設(shè)緩沖帶和距離坡頂6.5～7.5 m(B+CM-7)處布設(shè)緩沖帶。其中,2次連續(xù)降雨時間間隔為24 h。秸稈緩沖帶的寬度為1 m,無細溝的坡面直接用整株玉米秸稈覆蓋,覆蓋厚度約5 cm,有細溝的坡面先用約5 cm長的秸稈填充細溝,再用整株玉米秸稈進行覆蓋。具體布置措施見圖1。

1.3 試驗步驟

1)試驗土槽底部鋪厚度為10 cm的細沙,細沙之上填裝密度為1.25 g/cm3的黃綿土,用于模擬犁底層,裝土厚度10 cm。犁底層之上填裝20 cm厚的黃綿土,每5 cm填裝一層,密度控制為1.10 g/cm3;裝上層土之前,先抓毛下層土壤表面,以保證土層之間接觸良好。

2)為保證試驗前期土壤條件的一致性,正式降雨的前一天采用30 mm/h降雨強度進行預(yù)降雨至坡面產(chǎn)流為止。

3)預(yù)降雨結(jié)束后,為防止試驗土槽土壤水分蒸發(fā),減緩結(jié)皮形成,用塑料布覆蓋試驗土槽,靜置12 h后進行試驗布設(shè)。

表1 試驗設(shè)計Tab.1 List of experimental treatments

圖1 試驗布設(shè)Fig.1 Experimental design

4)正式降雨開始前,按照完全隨機試驗設(shè)計的原則,選擇左、右部分土槽進行試驗布設(shè)(對照處理不布設(shè)緩沖帶),然后率定降雨強度,當降雨強度達到100 mm/h且降雨均勻度大于95%時,隨機選擇一側(cè)土槽進行試驗,同時將另一側(cè)土槽用塑料布覆蓋,待一側(cè)土槽降雨結(jié)束后再進行另一側(cè)土槽的降雨。

5)正式降雨開始后即仔細觀察坡面產(chǎn)流情況,記錄初始產(chǎn)流時間并連續(xù)接取徑流樣,待產(chǎn)流穩(wěn)定后采樣間隔為2 min。降雨過程中,用高錳酸鉀染色法測量坡面流和細溝流的表層流速,并用直尺測量水深。選取有代表性的細溝觀測其長、寬、深的變化情況。試驗全程用高清攝像設(shè)備錄像,并在溝壁崩塌等細溝發(fā)育關(guān)鍵時刻進行拍照記錄。

6)降雨結(jié)束后,去除徑流樣的上層清液,然后放入105℃烘箱,烘干后稱量。選取溝深大于1.0 cm且具有明顯溝緣[17]的細溝用測尺法量測雨后坡面形態(tài),并用容積法[18]計算細溝侵蝕量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

每次降雨后,以1.0 m(長)×1.5 m(寬)為基本計算單元,分別量取單位斜坡長坡面細溝的深度和寬度,然后計算單位斜坡長對應(yīng)的細溝平面密度、細溝平均深度和細溝侵蝕強度。

1)細溝平面密度。細溝平面密度[14]是指試驗土槽所有細溝平面面積之和與該區(qū)域總面積的比值,量綱為1,該指標能綜合反映細溝溝頭溯源侵蝕和溝壁崩塌侵蝕的程度。表達式為

式中:μ為細溝平面密度,%;A0為研究區(qū)域的總面積,m2;Ai為研究區(qū)域內(nèi)第i條細溝的平面面積,m2; n為研究區(qū)域內(nèi)所有細溝的數(shù)目。

2)細溝平均深度。細溝平均深度[14]是指試驗土槽所有細溝深度的加權(quán)平均值,該指標能較好地反映細溝的下切程度。表達式為

式中:H為細溝平均深度,cm;hi為對應(yīng)的第i條細溝深度,cm。

3)細溝侵蝕強度。細溝侵蝕強度是指試驗土槽單位面積的細溝侵蝕量,是細溝平面密度和細溝平均深度的綜合反映。表達式為

式中:E為細溝侵蝕強度,kg/m2;Si為第i個研究坡段內(nèi)的細溝侵蝕量,kg;Ai為對應(yīng)的第i個研究坡段的面積,m2。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈緩沖帶對坡面侵蝕量的影響

由表2可知,2組試驗中,玉米秸稈緩沖帶均能較好地防治坡面侵蝕,尤其是對于細溝侵蝕。單次降雨條件下,緩沖帶能有效減少坡面侵蝕量,降低徑流含沙濃度,也能減少細溝侵蝕量及其對坡面侵蝕量的貢獻率。與對照處理相比,總侵蝕量和細溝侵蝕量分別減少12.2%～14.2%和27.9%～30.6%。

連續(xù)降雨條件下,3個試驗處理之間的總侵蝕量、細溝侵蝕量和徑流含沙量在第1次降雨后均無顯著性差異(表2),其變異比例分別為3.0% ～7.6%、2.1% ～16.0%和3.0% ～11.4%。說明試驗間有較好的重復(fù)性,且第1次降雨為第2次降雨提供了相對一致的侵蝕條件,這與L.Gholami等[19]研究秸稈覆蓋防治坡面侵蝕的試驗結(jié)果類似,該研究指出,裸露處理3個重復(fù)試驗間產(chǎn)沙量的差異可達18%～25%。第2次降雨后,B+CM-7處理減少總侵蝕量和細溝侵蝕量的比例皆高于B+CM-5處理,但降低徑流含沙量的比例略低于B+CM-5處理。在減少細溝侵蝕量對坡面侵蝕量的貢獻率方面,B+CM-5和B+CM-7處理均低于CM-5和CM-7處理,其值分別為3.4%和11.1%。

綜上所述,在坡面細溝產(chǎn)生前,布設(shè)玉米秸稈緩沖帶防治細溝侵蝕的效果較好,若坡面細溝已經(jīng)產(chǎn)生,則需在坡的中下部(斜坡長6.5～7.5 m處)布設(shè)秸稈緩沖帶以減少細溝侵蝕,不同試驗處理細溝侵蝕的防治效果排序為:CM-5＞CM-7＞B+CM-7＞B+CM-5。

2.2 秸稈緩沖帶對坡面細溝發(fā)育的影響

表2 不同試驗處理的總侵蝕量、細溝侵蝕量和徑流含沙量Tab.2 Total erosion amount,rill erosion amount and sediment concentration under different treatments___________

2.2.1 對細溝平面密度的影響 對于單次降雨的試驗處理,玉米秸稈緩沖帶能在一定程度上減少坡面細溝平面密度。其中,CM-5和CM-7處理分別減少細溝平面密度12.9%和4.7%(表3)。從圖2可以看出:對照處理(BR-1)的細溝平面密度隨斜坡長的變化呈先緩慢上升后達到穩(wěn)定,然后又繼續(xù)上升至斜坡長7 m處達到最大值的趨勢;而緩沖帶處理(CM-5和CM-7)的細溝平面密度隨斜坡長呈波動變化。與BR-1處理相比,CM-5和CM-7處理緩沖帶布設(shè)處的細溝平面密度分別減少 54.0%和26.6%,緩沖帶下方1 m處的細溝平面密度分別減少45.7%和9.5%。

表3 不同試驗處理的細溝平面密度、細溝平均深度和細溝侵蝕強度Tab.3 Rill horizon density,rill average depth and rill erosion intensity under different treatments_____________

圖2 單次降雨條件下細溝平面密度隨斜坡長的變化(按基本單元面積測定)Fig.2 Changes of rill horizon density with slope length under single simulated rainfall(measured with element area)

圖3 2次連續(xù)降雨條件下細溝平面密度隨斜坡長的變化(按基本單元面積測定)Fig.3 Changes of rill horizon density with slope length under two successive simulated rainfalls(measured with element area)

對于2次連續(xù)降雨的試驗處理,第1次降雨后各試驗處理間的細溝平面密度為16.3%～17.7%,變異比例為4.1%～8.6%,說明細溝溝頭溯源侵蝕和溝壁擴張侵蝕的程度差別不大。不同處理下第2次降雨的細溝平面密度均比第1次降雨有所增加,但增加幅度不同(表3)。對于BR-2處理,第2次降雨比第1次降雨細溝平面密度的坡面平均值增加40.0%,而對于B+CM-5和B+CM-7處理,細溝平面密度僅分別增加23.7%和23.3%。由圖3可知: BR-2、B+CM-5和B+CM-7處理第1次降雨坡面細溝平面密度隨斜坡長的分布規(guī)律基本一致,均在斜坡長7～8 m處達到最大值;第2次降雨緩沖帶布設(shè)處(4.5～5.5 m和6.5～7.5 m)的細溝平面密度雖比第1次降雨有所增加(分別為13.5%和10.0%),但增加幅度小于 BR-2處理(分別為 29.0%和18.5%)。在秸稈緩沖帶下方1 m處,BR-2處理的細溝平面密度分別比第1次降雨增加32.7%和20.1%,而B+CM-5和B+CM-7處理的增加幅度分別為14.9%和4.2%。

2.2.2 對細溝平均深度的影響 由表3可知,對于單次降雨的試驗處理,布設(shè)玉米秸稈緩沖帶減少細溝平均深度的效果優(yōu)于減少細溝平面密度的效果,與對照處理(BR-1)相比,CM-5和CM-7處理分別減少細溝平均深度21.9%和20.5%。由圖4可知,細溝平均深度隨斜坡長的變化趨勢與細溝平面密度隨斜坡長的變化趨勢有所不同,BR-1處理細溝平均深度的最大值出現(xiàn)在斜坡長8 m處,而CM-5和CM-7處理細溝平均深度的最大值分別出現(xiàn)在斜坡長7 m和5 m處。同對照處理相比,緩沖帶布設(shè)處(4.5～5.5 m和6.5～7.5 m)的細溝平均深度明顯減少, CM-5和CM-7處理分別減少41.6%和41.9%。在秸稈緩沖帶下方1 m處,CM-5和CM-7處理的細溝平均深度均低于對照處理(較對照分別減少42.2%和40.0%)。

圖4 單次降雨條件下細溝平均深度隨斜坡長的變化(按基本單元面積測定)Fig.4 Changes of rill average depth with slope length under single simulated rainfall(measured with element area)

圖5 2次連續(xù)降雨條件下細溝平均深度隨斜坡長的變化(按基本單元面積測定)Fig.5 Changes of rill average depth with slope length under two successive simulated rainfalls(measured with element area)

對于2次連續(xù)降雨的試驗處理,第1次降雨后各試驗處理的細溝平均深度介于6.3～7.3 cm之間,變異比例為4.8% ～15.9%。說明細溝尚未下切至犁底層,尚處于發(fā)育活躍期,溝底下切侵蝕的程度差別不大。由表3可知,秸稈緩沖帶抑制細溝下切侵蝕的效果好于抑制細溝平面密度增加的效果。對照處理(BR-2)第2次降雨比第1次降雨細溝平均深度的坡面平均值增加34.3%,而緩沖帶處理(B+CM-5和B+CM-7處理)僅分別增加33.3%和24.2%。由圖5可知:在緩沖帶布設(shè)處(4.5～5.5 m和6.5～7.5 m),BR-2處理第2次降雨的細溝平均深度比第1次降雨分別增加54.0%和34.4%,而B+CM-5和B+CM-7處理僅分別增加15.8%和6.8%;在秸稈緩沖帶下方1 m處,BR-2處理的細溝平均深度分別比第1次降雨增加41.1%和36.2%,而B+CM-5和B+CM-7處理僅增加28.9%和12.8%。

2.2.3 對細溝侵蝕強度的影響 由表3可知,秸稈緩沖帶具有較好地減少細溝侵蝕強度的作用,與對照處理相比,BM-5和BM-7處理減少細溝侵蝕強度分別為30.3%和28.0%。由圖6可知,對于單次降雨的試驗處理,在斜坡長1～3 m處,3個處理的細溝侵蝕強度曲線基本重合,但在布設(shè)秸稈緩沖帶的部位,CM-5和CM-7處理的細溝侵蝕強度較對照處理分別減少65.4%和55.1%;在秸稈緩沖帶下方, CM-5和CM-7處理的細溝侵蝕強度同對照處理相比分別減少72.6%和40.2%。

對于2次連續(xù)降雨的試驗處理,第1次降雨后各試驗處理的細溝侵蝕強度介于11.6～13.5kg/m2之間,變異比例為2.3%～16.4%,說明試驗間有較好的重復(fù)性,細溝侵蝕強度無顯著性差異(表3)。對照處理(BR-2)第2次降雨比第1次降雨細溝侵

圖6 單次降雨條件下細溝侵蝕強度隨斜坡長的變化(按基本單元面積測定)Fig.6 Changes of rill erosion intensity with slope length under single simulated rainfall(measured with element area)

圖7 2次連續(xù)降雨條件下細溝侵蝕強度隨斜坡長的變化(按基本單元面積測定)Fig.7 Changes of rill erosion intensity with slope length under two successive simulated rainfalls(measured with element area)

3 討論

秸稈緩沖帶對細溝侵蝕的防治作用主要通過攔截、滯緩和分散上坡匯流,以及增加覆蓋坡段泥沙沉積等作用來減少坡面侵蝕量和細溝侵蝕量。對于單次降雨的試驗處理,在坡面細溝產(chǎn)生前即布設(shè)玉米秸稈緩沖帶。一方面,緩沖帶上方的細溝股流在遇到緩沖帶后被分散,其流路被重新分配并以坡面漫流的形式繼續(xù)向坡下運動,徑流流速降低,沖刷能力減弱,坡面侵蝕量下降;另一方面,緩沖帶對坡面徑流的分散,限制了細溝侵蝕的發(fā)展,阻止了其上方和下方斷續(xù)細溝的連通,也減緩了緩沖帶下方坡面細溝的進一步發(fā)育,進而減少了坡面侵蝕量和細溝侵蝕量。與對照處理相比,緩沖帶處理的細溝平面密度和細溝平均深度均有所降低。說明玉米秸稈緩沖帶能減緩坡面細溝的發(fā)育,降低細溝溝頭溯源侵蝕、溝壁擴張侵蝕和溝底下切侵蝕的速率。

對于2次連續(xù)降雨的試驗處理,由于坡面上細溝已經(jīng)充分發(fā)育,玉米秸稈緩沖帶主要通過降低徑流流速(緩沖帶布設(shè)處和下方細溝內(nèi)徑流的平均流蝕強度的坡面平均值增加79.5%,而B+CM-5和B+CM-7處理僅分別增加68.9%和68.1%。從圖7可以看出:在斜坡長1～4 m處,3個處理的2場連續(xù)降雨,其細溝侵蝕強度隨斜坡長的分布基本一致;在秸稈緩沖帶布設(shè)處,對于BR-2處理,第2次降雨比第1次降雨的細溝侵蝕強度分別增加124.9%和69.9%,而B+CM-5和B+CM-7處理僅分別增加33.7%和37.4%;在秸稈緩沖帶下方1 m處,BR-2處理第2次降雨比第1次降雨分別增加85.1%和72.1%,其增加比例大于B+CM-5處理(76.4%)和B+CM-7處理(31.9%)。速分別為23.7 cm/s和20.8 cm/s),促進泥沙淤積,削弱徑流能量,降低徑流挾沙能力來減少坡面侵蝕量和細溝侵蝕量。此外,填充在細溝內(nèi)的秸稈還能有效地防止溝壁崩塌,降低溝道的下切侵蝕與側(cè)蝕速率,從而進一步減少坡面侵蝕量。

4 結(jié)論

1)玉米秸稈緩沖帶可減少坡面侵蝕量,降低徑流含沙量,減少細溝侵蝕量并減少其對坡面侵蝕量的貢獻率。單次降雨時在斜坡長4.5～5.5 m處布設(shè)玉米秸稈緩沖帶防治侵蝕的效果最佳,2次連續(xù)降雨時在斜坡長6.5～7.5 m處布設(shè)秸稈緩沖帶防治效果較好。

2)單次降雨時,玉米秸稈緩沖帶能分散徑流流路,阻止其上方和下方斷續(xù)細溝的連通,使緩沖帶布設(shè)處及其上、下方細溝的發(fā)展過程受到限制;2次連續(xù)降雨時,玉米秸稈緩沖帶能降低徑流流速,促進泥沙淤積,削弱徑流能量,防止溝壁崩塌,降低溝道的下切侵蝕與側(cè)蝕速率。

3)研究結(jié)果可為黃土高原坡耕地糧草帶間作防治細溝侵蝕提供理論依據(jù),在細溝產(chǎn)生前或細溝較少發(fā)生的黃土坡面每隔5 m布設(shè)緩沖帶防治細溝侵蝕的效果最好,若坡面細溝已經(jīng)產(chǎn)生,則需延長緩沖帶的布設(shè)間距以最大限度地減少細溝侵蝕。

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(責任編輯:宋如華)

Effects of maize straw buffer in preventing rill erosion on loess slope

Qin Chao1,Zheng Fenli1,Xu Ximeng1,2,Wu Hongyan1,2,Shen Haiou1,3

(1.State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau,Institute of Soil and Water Conservation,Northwest A&F University,712100,Yangling,Shaanxi,China;2.Innovative Experimental College,Northwest A&F University,712100,Yangling,Shaanxi, China;3.State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau,College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University,712100,Yangling,Shaanxi,China)

Simulated rainfall experiments were conducted to study the effects of maize straw buffers laid on different slope positions in preventing rill erosion on loess slope.Experimental treatments include two slope positions(4.5-5.5 m and 6.5-7.5 m distance to the top)under a single simulated rainfall and two successive simulated rainfalls with the rainfall intensity of 100 mm/h and slope gradient of 20°.The results showed that under different maize straw buffer treatments,total erosion amount decreased by 7.3%-14.2%,rill erosion amount by 11.0%-30.6%,sediment concentration by 3.4%-15.0% and proportion of rill erosion to total erosion amount by 5.5%-12.8%,respectively.Among all treatments,the best way to prevent rill erosion under the single simulated rainfall was to establish maize straw buffer in the middle slope(at 4.5-5.5 m distance to the top);the total erosion amount,rill erosion amount,sediment concentration,rill horizon density and rill average depth decreased by 14.2%,30.6%,11.6%,12.9%and 21.9%,respectively.Under two successive simulated rainfalls,maize straw buffer should be established at the lower slope(6.5-7.5 m distance to the top)for better prevention effect;the total erosion amount,rill erosion amount,sediment concentration,rill horizon density and rill average depth decreased by 13.5%,25.0%,5.5%,15.5%and 16.3%,respectively.

straw buffer;rill horizon density;rill average depth;rill erosion intensity;simulated rainfall

S157.1

A

1672-3007(2015)01-0008-08

2014- 02- 11

2014- 10- 26

項目名稱:水利部公益性行業(yè)專項課題“坡面水土保持措施空間布局對坡溝系統(tǒng)泥沙輸移的影響作用”(A304021221);國家自然科學(xué)基金“黃土丘陵區(qū)切溝發(fā)育過程與形態(tài)模擬”(41271299);西北農(nóng)林科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新實驗項目“秸稈覆蓋防治黃土區(qū)溝蝕效果研究”(2012XZ -1)

覃超(1989—),男,博士研究生。主要研究方向:土壤侵蝕過程與機理。E-mail:glqinchao@nwsuaf.edu.cn

?通信作者簡介:鄭粉莉(1960—),女,博士,研究員。主要研究方向:土壤侵蝕過程、預(yù)報和侵蝕環(huán)境效應(yīng)評價。E-mail:flzh @ms.iswc.ac.cn