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随着我国国民经济高速发展以及城镇化建设的快速推进,近年来,黄土高原农村劳动力,特别是城镇近郊村庄的劳动力大量转移,使得农村剩余劳动力相对短缺,很多远离村庄费时、费工的农田都被弃耕,而村庄附近的川台地、缓坡地由于耕作方便、土壤肥力较高大多被保留或开垦成耕地,成为了新形势下水土流失的重要来源。这些缓坡耕地地形破碎、分布分散、形状不规整,集中治理起来难度较大。实践证明,采用水土保持耕作法是治理黄土丘陵区缓坡耕地的有效手段。黄土高原采用水土保持耕作法的历史非常悠久,虽然很多耕作方法已被广泛应用,但是相关减水减沙机理的研究并不系统深入,呈现出理论研究滞后于生产实践的现状。目前已有的研究大多是从耕作措施单一方面来考虑,而针对降雨集中时期、作物种植条件下耕作措施径流及侵蚀产沙特征的研究较少。基于此,本文对黄土高原几种常见耕作方式(横坡种植、水平沟种植、植物防冲带种植、鱼鳞坑种植、免耕、秸秆覆盖)及其协同作用下,在缓坡(坡度为10°)、种植玉米的条件下的减水减沙效应及其雨水资源化利用率进行了对比研究,同时结合前人的研究结论,总结提出了黄土高原缓坡耕地水土保持耕作措施优化配置建议。取得以下主要研究结论:(1)野外标准径流小区观测试验研究结果表明:植物防冲带、水平沟+植物防冲带、水平沟、鱼鳞坑等耕作方式具有较强的径流、产沙调控作用和较高的雨水资源转化率,在忽略地表蒸散的情况下,这些耕作方式的雨水资源转化率将近为100%;与顺坡种植相比,横坡种植的径流、产沙调控作用不明显。(2)室内人工模拟降雨试验研究结果表明:随着降雨强度的增大,鱼鳞坑种植、植物防冲带种植、横坡种植的径流、产沙调控作用都有减弱的趋势;随着玉米生长,鱼鳞坑种植、植物防冲带种植、横坡种植等耕作方式的径流、产沙调控作用都在增强,其中产沙调控作用大于径流调控作用;随着玉米的生长,植物防冲带种植由于苜蓿带本身的密度及覆盖度增加,同时由于被侵蚀的土粒在苜蓿带堆积,使得苜蓿带附近的坡度减缓,其自身的径流及产沙调控作用也呈现增强的趋势。(3)野外标准径流小区观测试验研究结果表明:无论是横坡种植、还是顺坡种植之后覆盖秸秆,相对于未盖秸秆都可以明显降低产沙量,且对产沙量的调控作用要大于对径流的调控作用;对于顺坡种植而言,覆盖秸秆虽然减少了产沙量、但是增加了径流量。(4)室内人工模拟降雨试验研究结果表明:与平种相比,免耕具有一定的径流、产沙调控作用,且对产沙的调控作用要比对径流的调控作用大;在平种基础上覆盖秸秆可以有效的调控径流和产沙;在免耕的基础上覆盖秸秆有一定的产沙调控作用,但是对径流的调控作用不明显。(5)采用室内人工模拟降雨试验对玉米的防蚀机理进行研究,研究结果表明:随着玉米生长,玉米对径流、产沙的调控作用不断增强,且对产沙的调控作用大于对径流的调控作用;在60mm/h和90mm/h的降雨强度下,随着玉米生长,叶面积指数与产沙量都呈现极显著的线性负相关关系,叶面积指数与径流量的相关关系不明显。(6)基于野外标准径流小区观测试验和室内人工模拟降雨试验的研究结果及前人相关的研究结论,针对黄土丘陵区缓坡耕地及玉米这种特定的粮食作物,本文建议采用如下两种水土保持耕作法:水平沟种植、植物防冲带种植。