几种保护措施对红壤坡地水文过程及干旱的影响

目的中国亚热带红壤坡地的农业生产受水蚀与季节性干旱双重影响，水蚀与季节性干旱之间的水文联系仍然不明确。本研究探索农田常用保护措施如何影响红壤坡地的雨旱季水文过程和土壤-作物水分胁迫，为更有针对性地选择农田管理措施提供依据。方法2008—2010年在湖北咸宁第四纪红色黏土母质发育的红壤8＆#176;坡地上开展大田试验，设置无保护措施或对照（CK）、牧草带（GS）、地表施用聚丙烯酰胺（PAM）、地表覆盖稻草（SM）4种处理，第一年和后两年分别以花生（白沙1018）和玉米（登海3632）为供试作物，研究不同处理的地表产流和产沙、土壤储水、土壤-作物干旱、作物产量。结果当降雨量相近时，降雨强度越大产流、产沙量一般也越大；总体上，产流、产沙量均为CK＞PAM＞GS＞SM，4种处理的水蚀程度依次降低；与CK比较，3种保护措施平均减少产流量36.6%，减少产沙量52.7%，减少产沙量的作用更明显。0—45 cm土层储水量动态变化在雨旱季的特征明显不同。总体上，土壤储水量在雨季呈升高趋势，在旱季呈下降趋势；处理间差异随降雨持续而减小,随无雨期延长而增大。雨旱季土壤储水量最高的和波动变化最小的均为 SM 处理，其次是 PAM 处理，GS 和 CK处理的土壤储水量最接近。旱季持续干旱阶段，0—15 cm土壤干旱程度D值随土壤干旱的持续逐渐增大；两年D值均为CK＞GS＞PAM＞SM，4种处理的土壤干旱程度依次减小。受气候、作物生长期及保护措施的共同影响，作物胁迫积温 SDD 值的增加过程及处理间差异的变化都表现出明显的阶段性，整个旱季的 SDD 值均为 CK＞GS＞SM 和PAM，4种处理的作物水分胁迫依次减小。作物产量是SM和PAM＞GS和CK。与CK比较，GS、PAM、SM 3种处理分别使2008年的花生增产19.3%、33.0%、27.3%；对于2009年的玉米产量，GS处理减产0.5%，PAM、SM处理分别增产17.1%和36.3%。不同保护措施对干旱的影响不同，GS因自身耗水而不能明显缓解土壤-作物干旱；PAM主要通过减少蒸散发来减轻土壤-作物干旱；SM明显增加土壤雨季储水和减少旱季土壤水分耗失，因此有效缓解土壤-作物干旱。结论 GS、PAM、SM 3种农田保护措施在红壤坡地上都能够阻控水蚀和缓解季节性干旱，但作用途径、特点、程度不同，雨季减少产流量和增加土壤储水量的作用有限，增加雨季土壤储水的作用小于其减轻旱季土壤-作物水