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　　在研究基礎上，張建輝團隊指出，我國長江上游丘陵農(nóng)耕區(qū)耕作侵蝕作為一種重要的土壤侵蝕類型，其侵蝕速率在一些地方甚至超過水蝕。
　　駕車行駛在秋日川渝鄉(xiāng)野的公路上，當終點在地平線的盡頭蔓延，你的視野中不會錯過這樣一幅畫面：路旁起伏的丘陵如同駝峰起落，間或，連綿的“駝隊”里會顯出一塊色彩斑斕的平坦腹地，其間點綴著些高高矮矮的家舍。
　　遠觀像一幅畫，然而如果你有暇登上其中一些小山包，可能會發(fā)現(xiàn)一些并不那么令人愉悅的景象——一些耕作的丘陵頂部由于土壤流失嚴重，表層土壤已十分稀薄，甚至出現(xiàn)了巖石裸露。
　　這種現(xiàn)象背后有哪些原因？如何改善？圍繞這些問題，中科院水利部成都山地災害與環(huán)境研究所研究員張建輝帶領的科研團隊深入田間地頭，與農(nóng)民交流經(jīng)驗，通過實地考察和一系列實驗研究終于解開了這個謎題。相關研究成果發(fā)表在《全球變化生物學》《歐洲土壤》《美國土壤學會志》《地貌學》等國際主流專業(yè)期刊上。
　　矛盾背后藏線索
　　一直以來，南方耕地的侵蝕原因一直被歸咎于水蝕。然而，多年的實地考察中，張建輝在四川紫色土區(qū)發(fā)現(xiàn)了一種特殊的現(xiàn)象：進行農(nóng)業(yè)耕作的丘陵往往是坡頂侵蝕更加嚴重，而不是坡腰。
　　如果用水蝕來解釋這個現(xiàn)象有些行不通?！耙驗橛晁畞頃r丘陵頂部尚未形成股流，從坡中部到坡腳股流越往下會越大，所以水蝕沖刷最嚴重的地方應該從丘陵坡地的中部開始?！睆埥ㄝx在接受《中國科學報》記者采訪時說，“但環(huán)境同位素（137Cs）分析表明最嚴重土壤侵蝕卻發(fā)生在坡頂部?！?br/>　　張建輝等人認為耕作侵蝕是這一現(xiàn)象發(fā)生的原因。耕作不僅會通過改變土壤物理性質而產(chǎn)生侵蝕，還直接造成土壤分散、搬運和沉積，導致土壤在景觀內(nèi)的重新分配，使土壤在坡面發(fā)生了凈位移。
　　然而，人為耕作直接造成土壤侵蝕一直以來被研究領域所忽視。“實際上，無論是人力與畜力耕作，還是機械力耕作，都會使土壤發(fā)生位移?！睆埥ㄝx說，而且耕作還會將土壤輸送至水蝕強烈部位，導致水蝕作用加劇。
　　據(jù)了解，長江上游農(nóng)耕旱地面積1533萬公頃，其中坡度大于和等于5度的坡耕地有767萬公頃，占旱地總面積的50%，其水土流失涉及面最廣、發(fā)生頻率最大。在研究基礎上，張建輝團隊指出，我國長江上游丘陵農(nóng)耕區(qū)耕作侵蝕作為一種重要的土壤侵蝕類型，其侵蝕速率在一些地方甚至超過水蝕。
　　耕作侵蝕累積效應
　　“耕作侵蝕的主要問題在于使坡地土壤自上往下的搬運?！睆埥ㄝx說。由于農(nóng)耕與人類文明的發(fā)展相伴而生，長期下來造成的土壤流失累積效應非常嚴重。在實地調查中，他們發(fā)現(xiàn)四川丘陵區(qū)的很多農(nóng)耕地帶坡頂部基本上都只留下10~20厘米的淺薄土層，有的地方已經(jīng)巖石裸露?！昂芏嗟胤狡马敳恳呀?jīng)沒有多少土壤，但是農(nóng)民又要生產(chǎn)，就要依靠挖掘破碎基巖以促使其風化來補充土壤?！彼f。
　　研究發(fā)現(xiàn)，坡梯地田埂在地形系列土壤再分配模式中起著關鍵的作用——使從水蝕主導的侵蝕過程向耕作侵蝕主導的侵蝕過程轉變。研究揭示了，有田埂的坡梯地水蝕起較小作用，耕作侵蝕主導坡面土壤再分配過程的65%~71%；無田埂的坡梯地，耕作和水蝕對土壤再分配過程均起著重要作用，坡梯地系列上半部耕作侵蝕占82%~97%，下半部完全受水蝕控制，導致在整個坡梯地系列發(fā)生土壤凈流失。
　　同時，坡梯地有無田埂在很大程度上制約著土壤侵蝕類型?！捌绿莸氐奶锕∽钃趿说乇韽搅鞯男纬珊桶l(fā)展，產(chǎn)生了一個土壤下坡零傳輸線，這導致耕作搬運的土壤在田埂前方沉積。”張建輝說，在無田埂的坡梯地系列，耕作侵蝕對水蝕起著重要的物質傳輸作用，增加了土壤流失。
　　研究還揭示了，耕作侵蝕的物質搬運機理不同于水蝕——水蝕的土壤顆粒搬運具有明顯的分選性，細顆粒被優(yōu)先移走；而耕作侵蝕表現(xiàn)為對土壤整體搬運，土壤顆粒搬運不具分選性。
　　耕種方式亟待改變
　　針對我國南方水土流失問題，國家層面也開展了很多防護工作。如1999年開展實施的國家大型生態(tài)工程項目“長江流域的退耕還林還草工程”大幅度減少了水土流失。該項目僅在四川和重慶兩個地區(qū)的退耕還林面積就已達2832.4萬畝和1917.5萬畝。
　　然而，為保住18億畝的耕地面積，丘陵坡地的農(nóng)業(yè)耕種仍不可或缺。而在我國南方很多丘陵地帶，由于耕地地塊狹小，坡度較大，目前90%以上的農(nóng)民仍停留在人力或畜力耕作階段?！岸覟榱耸×Γ蠖鄶?shù)時候農(nóng)民都采用順坡耕作（自下往上耕），導致土壤向下坡位移?！睆埥ㄝx說。
　　認識耕作侵蝕機理對水土保持措施和生產(chǎn)實踐均具有重要的指導作用。為了遏制水土流失，研究人員指出，在實施坡改梯時，除非水平梯地被建，否則坡梯地反而加劇耕作侵蝕，兩種類型侵蝕同時發(fā)生時產(chǎn)生的土壤損失較之兩個單一類型侵蝕土壤損失的總和更大。因此在坡改梯工程中，建立垂直于等高線的坡梯地阻隔線是一個至關重要的措施。
　　“等高耕作就是順著坡地等高線耕作，可以減少土壤向下搬運的速度?！睆埥ㄝx解釋說。他指出，最佳方式是逆坡耕作（自上向下耕）。在調查過程中，他們發(fā)現(xiàn)四川簡陽市石橋鎮(zhèn)有家農(nóng)戶連續(xù)29年堅持逆坡耕作，非常有助于保持土壤，其總侵蝕速率較順坡耕作降低了60.5%?！暗@種方式比較費力，要尋求更科學且易于操作的方法，還需要從降低耕作侵蝕力的耕作機具研發(fā)方面著手?！彼f。
（原載于《中國科學報》 2014-11-17 06版）