Grace Kurtz，Seattle University和2017年内布拉斯加州林肯大学学生综合农艺系统实习生
Humberto Blanco，土壤专家，农艺和园艺系
Manbir Rakkar，农学和园艺系博士生
John Guretzky，牧草专家，农学与园艺系
Dean Eisenhauer，工程师，生物系统工程系
汤姆·弗兰提工程师，生物系统工程系

什么是草障碍？

草障是建立在农田等高线上的平行的多年生草带(图1）.暖季草，如Switchgrass可以有效地用作草屏障。他们对农民感兴趣，因为它们可以成为管理和保护土壤和水域的露台的替代方案。

草障如何保持水土?

这些屏障是与场地斜坡方向垂直的条状密集、茎干坚硬的草。理想情况下，下雨时，未被农田吸收的水分进入了草带。茂密的草就像一道屏障，阻挡径流。径流流速降低，含有沉积物的水池塘以上和在草屏障内。积水径流有机会渗入土壤(图2.）.除了地上生物量作为径流的物理屏障外，草障还可以通过改善土壤特性来保持土壤和水。在无土壤干扰的条件下，多年生禾草凋落物的积累和广泛根系的发育可以提高土壤有机碳浓度，改善土壤结构特性，增加水分入渗等效益。

关于柳枝稷屏障和水土保持，研究人员发现了什么?

2017年7月，我们在林肯以东约10英里的罗杰斯纪念农场(Rogers Memorial Farm)进行了一项现有实验，比较了免耕和常规耕作农田柳枝稷屏障的水分渗入情况。这些四英尺宽的柳枝稷栅栏建于1998年，每排平行(间隔40码)，以大豆-高粱-玉米轮作。用单环渗透计和康奈尔渗透计测定大豆相水分入渗。Blanco-Canqui等人(2014)描述了现有实验的更多细节。

我们没有观察到常规和免耕系统的水分入渗有任何差异。因此，对不同耕作制度的数据进行平均，以比较大豆和柳枝稷屏障的水分入渗情况。康奈尔渗透计法的结果显示，柳枝稷屏障的渗透率比大豆(图3.）.障碍物具有不同的累积渗透量，通过康奈尔渗透仪和单环渗透量测量，但这些差异并不重要（图4.）.这些结果表明，草障能够提高土壤水分的入渗速率。拉赫曼及其同事在爱荷华州西南部的研究也表明，柳枝稷屏障与农田相比，通常具有更高的渗透率(拉赫曼等人，2004年)。

在柳枝稷屏障下观察到的入渗速率的增加可能是由于其他土壤性质的改善。在同一实验中，Blanco-Canqui等人(2014)报告称，柳枝稷屏障每年每英亩累积的土壤有机碳比农田多0.38吨。土壤有机碳浓度的增加通过创造和稳定大团聚体来改善土壤结构。稳定的大团聚体有利于大孔隙的形成，提高了土壤孔隙的连通性。同时，与耕地相比，草障的总孔隙度增加了4%。这种土壤结构特性的改善可以解释柳枝稷屏障下水分入渗的增加。

虽然累积水浸润的差异很小，但与农田相比，草屏障在径流中产生了较少的沉积物（图5.)，表明柳枝稷屏障可减少农田泥沙流失。柳枝稷屏障管理泥沙流失的能力有助于改善水和土壤质量。含泥沙的农田径流是水污染的主要来源之一。柳枝稷屏障可以通过过滤和捕获沉积物来减轻水污染。

根据Blanco和他的同事的报告，柳枝稷屏障还通过拦截从农田流出的氮和磷来减少水污染。此外，柳枝稷屏障每年比种植面积多积累0.04吨/英亩的总氮。观察到的氮等养分的增加也可能是由于土壤有机碳的增加。土壤有机碳能吸附和保留养分离子。总的来说，在草障下的土壤中保留更多的养分有助于减轻水污染，同时保持土壤肥力。

期待

总之，通过改善土壤结构，土壤有机碳浓度和孔隙率，切换屏障可以提高土壤中的水浸润率。报告的草屏障沉积物损失下降表明，切换屏障可以减少农田的土壤侵蚀。

柳枝稷屏障的使用以及免耕等其他保护性农业措施，可以最大限度地减少坡地的土壤侵蚀(Borrelli et al.， 2017)。因此，减少农田的泥沙流失将保持土壤肥力并减少水污染。进一步的研究需要评估柳枝稷屏障在不同坡度和土壤类型下的表现。总体而言，柳枝稷屏障是坡耕地水土保持的一种策略。

参考文献

Borrelli，P.，D. Robinson等。2017年，对21世纪土地利用变化对土壤侵蚀的全球影响的评估。自然通信。DOI：10.1038 / S41467-017-02142-7。

Blanco-Canqui, H.， C.J. Gantzer, S.H. Anderson和E.E. Alberts. 2004。草障减少集中流诱导的土壤和养分流失。中国土壤学报，28(6):653 - 658。

Blanco-Canqui。H、J. Gilley、D. Eisenhauer和A. Boldt. 2014。柳枝稷屏障下土壤碳积累。农学杂志。106:2185 - 2192

拉赫曼，A. S.H. Anderson, C.J. Gantzer和E.E. Alberts. 2004。硬茎草篱对土壤水力特性的影响。中国土壤通报。28(4):513 - 513。

关于主要作者

Grace Kurtz是内布拉斯加大学林肯分校2017年夏天完成综合农业系统奖学金的七名本科生之一。她带着对土壤的强烈欣赏回到西雅图大学，完成了土木工程学位。

支持

对这个项目的支持是由研究所农业部NIFA农业和食品研究倡议：教育与识字倡议 - 本科体验学习奖学金计划与内布拉斯加州林肯大学农艺和园艺。