模拟极端降雨条件下秸秆覆盖在塑造细沟和稳定细沟网络中的作用

秸秆覆盖已被广泛证明是一种有效的水土保持措施，但其在控制细沟侵蚀方面的有效性却鲜有系统研究。本研究的目的是评估秸秆覆盖对细沟发育和细沟网络演化的影响。用玉米秸秆段以 0、2.1、4.2、6.3 和 8.4 t ha-1 的五种不同比例覆盖肉桂土壤，分别达到 0%、10%、20%、30% 和 40% 的地表覆盖率 ，并在 90 mm h?1 的强度下接收了四次 30 分钟的模拟降雨。运动结构 (SfM) 摄影测量法用于测量每次降雨时土壤表面高程的变化。发现秸秆覆盖可延缓径流的产生，但在秸秆覆盖率为 20% 或更多的覆盖处理中通常会减少土壤流失。然而，这种保护效果并没有随着覆盖率单调增加，因为更多的秸秆段更容易通过地表流汇聚引起细沟侵蚀，从而增加土壤总流失量。秸秆覆盖也改变了细沟的发展过程。在整个实验过程中，在没有覆盖的情况下，头部后退控制了细沟侵蚀，这表明细沟侵蚀处于早期阶段。对于周围和底部的稻草段，最初等效的头部切割、床冲刷和侧向侵蚀的贡献迅速转变为床切口的主导，然后是侧壁扩张，相继发生。细沟侵蚀子过程以这种方式的快速转变，连同树枝状和稳定的网络，表明实验结束时细沟发育的成熟阶段。因此，在覆盖处理中，细沟深度和主要河道宽度通常较小。这些发现表明，除了减少样地规模的土壤侵蚀外，充分覆盖秸秆还可以有效稳定细沟网络，并对坡耕作系统的农业管理具有重要意义。(From Google Tranlate)

进行了降雨模拟实验，以评估秸秆覆盖对从北京山区收集的褐土上的细沟和细沟网络发育的影响。秸秆覆盖推迟了径流的开始，但在覆盖率为 20% 或更多的覆盖地块上通常观察到土壤流失减少。然而，这种对水土保持的总体积极影响并不总是随着覆盖率的增加而增加，因为沿秸秆段的流量汇聚往往会促进细沟的发展，从而增加细沟的侵蚀。同样由于这个原因，细流主要在没有覆盖的控制区开始下坡，但在模拟降雨开始时可能会分散在覆盖的地块上。秸秆覆盖也改变了沟渠发育的主要方式。在整个模拟降雨过程中，细沟主要通过控制区的水头后退而扩大，表明此处存在细沟侵蚀的早期阶段。因此，细沟分叉点和汇流点数均呈现先增后减的趋势。由于秸秆段的存在，初期的细沟通过削头、冲床和侧向侵蚀等方式发育。随着降雨的继续，主要的子过程相继转移到床切，然后转移到侧壁扩张。在这个细沟侵蚀过程以及树状和稳定的网络中，表明细沟侵蚀在实验结束时达到了相当成熟的阶段。因此，覆盖地块的沟槽深度和主河道宽度通常较小。这些结果表明，除了在地块尺度上控制土壤侵蚀外，充分覆盖秸秆还可以稳定沟渠网络，这无疑对坡耕地的农业管理具有重要意义。尽管如此，在扩展到通常进行秸秆覆盖的田间规模时应谨慎，因为自然降雨特征、土壤异质性和秸秆段分解的变化会严重影响其水土保持效果（Prosdocimi 等，2016b） ). 例如，秸秆覆盖对于含沙量较高且可蚀性较低的土壤效果较差（Smets 等人，2008 年）。由于秸秆分解，覆盖实践的有效性可能会随着时间的推移而降低（Robichaud 等，2013b）。