基于WEPP模型的黄土旱塬区果园生草的水土流失效应评估

摘要

[目的]评估果园生草的水土流失效应，阐明生草对水土流失的控制效果，为优化区域果园生草种植管理措施和提高果园水土保持效应提供科学依据。[方法]基于WEPP模型，以黄土旱塬区果园为研究对象，模拟不同降水条件（自然降水和降水增加10%,20%,30%）、不同坡度（5°，10°，15°，20°，25°）和不同作物管理模式（裸地、清耕、生草）组合情景下的水土流失情况，以裸地和清耕为对照，评估果园生草的水土流失效应。[结果]（1）从整体来看，3种作物管理模式的年内总土壤水分均呈“W”形变化趋势，且总土壤水分从高到低依次为裸地>清耕>生草。与对照相比，生草模式下的日平均总土壤水分、蒸发量和渗漏量分别低于裸地和清耕模式的31.7%和31.3%,36.1%和31.6%,63.0%和67.7%。（2）与对照模式相比，相同坡度条件下生草模式的年平均径流量和土壤流失量均最低；土壤流失量随坡度的增大均呈线性函数关系而显著增大（p<0.001），且生草模式下随坡度变化其土壤流失量的变化速率最小，分别低于裸地和清耕模式52.4%和47.4%。3种管理模式的年均径流量之间均存在极显著差异（p<0.001），表现为裸地（124.4mm）>清耕（121.4 mm）>生草（87.4 mm）；生草模式的年均土壤流失量与裸地和清耕模式相比显著减少49.2%和43.3%(p<0.01)。（3）进一步对不同坡度和作物管理模式下的水土流失曲线图进行模拟分析表明，不论哪种坡度条件下，3种模式的最大土壤流失量均发生在坡长18 m处，且发生水土流失后坡度变大幅度均表现为裸地>清耕>生草。（4）不同管理模式下均存在年平均土壤流失量随降水增加而增加的现象，且降水增加较自然降水情景的土壤流失增量均表现为生草模式低于对照模式；土壤流失增量随着降水增加而显著增加（p<0.01），且随着降水增加生草模式较其他模式的土壤流失增量降低幅度不断增大。[结论]果园生草在减少水土流失中发挥积极作用，提高果园土壤的保水保肥能力，是解决黄土旱塬区果园水土流失问题的有效措施。

关键词

WEPP模型 / 果园生草 / 水土流失 / 黄土旱塬区

基金资助

甘肃省科技重大专项计划（23ZDNA001）;; 甘肃省农业科技支撑项目（KJZC-2024-8）