坡耕地植物籬在水土保持中的應(yīng)用

周萍,文安邦,張信寶,鮑玉海

(中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,山地環(huán)境演變與生態(tài)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,610041,成都)

坡耕地植物籬在水土保持中的應(yīng)用

周萍,文安邦?,張信寶,鮑玉海

(中國(guó)科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所,山地環(huán)境演變與生態(tài)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,610041,成都)

坡耕地植物籬種植模式是一種坡耕地可持續(xù)利用技術(shù)。結(jié)合已有研究成果,對(duì)坡耕地植物籬研究現(xiàn)狀、效益等作了系統(tǒng)介紹。植物籬種植模式對(duì)改善土壤物理性質(zhì)、提高土壤養(yǎng)分、減小坡耕地水土流失、防止土壤退化、促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)、增加作物產(chǎn)量、提供飼料、薪柴等方面具有良好的作用和效果,植物籬在坡耕地資源可持續(xù)利用中具有顯著的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)目前坡耕地植物籬認(rèn)識(shí)上的問題及需要深入開展的工作進(jìn)行了討論,以促進(jìn)我國(guó)植物籬技術(shù)和坡耕地整治的研究與發(fā)展。

植物籬;坡耕地;水土保持;生態(tài)效益;經(jīng)濟(jì)效益

水土流失是世界上許多國(guó)家面臨的環(huán)境問題之一,它時(shí)刻威脅著人類的生存和發(fā)展。中國(guó)是世界上水土流水最嚴(yán)重的國(guó)家之一,而造成水土流失的主要原因之一是坡地耕作(特別是陡坡地耕作)。全世界 15億hm2的耕地中,每年遭完全毀壞的高達(dá)700萬 hm2,25% ～33%的耕地表層受到嚴(yán)重侵蝕[1]。中國(guó)有 1億 3 007萬 hm2耕地,其中坡耕地占1/3,坡耕地是重要的國(guó)土資源,特別是在中國(guó)西南丘陵和山地地區(qū),坡耕地更是廣泛分布。坡耕地是人類賴以生存的重要生產(chǎn)資料,也是水土流失最為嚴(yán)重的耕地類型[2-4]。一方面,坡耕地是江河泥沙的主要來源,研究[5]表明,長(zhǎng)江來沙量的 60% ～78%源于坡耕地;另一方面,坡耕地利用方式單一,土壤侵蝕承載力指數(shù)低,嚴(yán)重的水土肥流失使得坡耕地土層變薄、養(yǎng)分流失,造成坡耕地土地生產(chǎn)能力降低、喪失耕作價(jià)值。隨著區(qū)域人口數(shù)量的迅速增加,人地矛盾日益尖銳,人類對(duì)糧食的需求促使大規(guī)模開墾更多不適合耕種的坡地,使得坡耕地嚴(yán)重的水土流失和土地退化問題急劇加強(qiáng),處于“坡耕地墾植—水土流失—單產(chǎn)降低—不能滿足人類需求—再開墾新的坡耕地”的惡性循環(huán)[6],嚴(yán)重阻礙了山區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

近年來,為了減少長(zhǎng)江上游坡耕地水土流失及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,國(guó)家啟動(dòng)了退耕還林(草)工程;然而,在該區(qū)有效實(shí)施退耕還林(草)工程還面臨許多困難和矛盾,陡坡耕種仍較普遍。如何在有效控制坡耕地水土流失的同時(shí),合理利用坡耕地,特別是有效提高和維持 25°以下坡耕地的土壤肥力及生產(chǎn)力,對(duì)實(shí)現(xiàn)坡耕地持續(xù)利用、增加農(nóng)民收入、減少陡坡地開墾具有重要意義。近年發(fā)展起來的植物籬技術(shù)在控制土壤侵蝕和提高土壤肥力方面顯示了很大的潛力,是集生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益為一體的坡耕地可持續(xù)利用技術(shù)[7-9],其研究與推廣應(yīng)用已引起越來越廣泛的關(guān)注。

1 植物籬定義

植物籬是指在坡耕地上按一定間距種植植物(可等高種植或種植在地埂上),形成植物籬墻,用以阻擋水土流失,有效保護(hù)坡耕地[10]。這種植物籬種植模式最早出現(xiàn)在非洲和東南亞熱帶地區(qū)的坡地上,它不但能夠有效防治坡地(包括坡耕地和退化草山草坡)土壤侵蝕,而且有助于坡地退化土壤養(yǎng)分庫的恢復(fù)重建[11]。菲律賓稱此為坡地農(nóng)業(yè)技術(shù)[12]。由于該模式的投入較坡改梯等工程措施少得多,近 20年來國(guó)際上將它作為在環(huán)境日益惡化、資金匱乏的山區(qū)水土保持和土壤培肥的一種有效模式加以研究和推廣。中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所在金沙江干熱河谷也進(jìn)行了這一方面的長(zhǎng)期試驗(yàn)研究,并取得了階段性的成果[13-14]。

2 植物籬組成及種類

植物籬技術(shù)簡(jiǎn)便、快捷、省時(shí)、投入低、成籬快,不僅能有效控制坡地水土流失,還能使坡地逐步梯化,實(shí)現(xiàn)坡地可持續(xù)利用。組成植物籬的植物可以是喬木,如松 (Pinaceae)、杉 (Taxaceae)、桑 (Morus alba)、果木等,也可以是灌木,如新銀合歡(Leucaena leucocephala)、千斤拔(Flemingia macrophylla)、灰毛豆 (Tephrosia ionophlebia)、金銀花(Lonicera japonica)等,也可以是草本,如香根草 (Vetiveria zizanioides)、皇竹草 (Pennisetum hydridum)、金蕎麥(Rhizoma fagopyri)和各種類型的牧草。

如果植物籬以豆科灌木或草本為主,稱為固氮型植物籬;若以發(fā)展畜牧為主的稱為牧草型植物籬;以水土保持為目的的稱為水土保持型植物籬;以增加經(jīng)濟(jì)收益為目的的稱為經(jīng)濟(jì)型植物籬[15]。

植物籬可以是混合型的,也可以是單行或雙行種植,籬間可以種植各種農(nóng)作物也可以不種。

等高植物籬種植模式是一種空間農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式(或稱為植物籬間作),即在坡地上沿等高線每隔 4～8m,沿等高線種植雙行(株距 5～10 cm,行距30～50 cm)生長(zhǎng)速度快、萌生力強(qiáng)的灌木或灌化喬木,植物籬間為耕作帶,種植作物。通過對(duì)植物籬適時(shí)修剪,可將其控制在適當(dāng)高度,通過刈割避免對(duì)相鄰農(nóng)作物發(fā)生光熱競(jìng)爭(zhēng),刈割的枝葉也可作為綠肥或覆蓋物施入相鄰的作物種植帶內(nèi)[16]。

地埂植物籬是在梯田埂上栽種成籬植物,田里播種農(nóng)作物,形成農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)。各地區(qū)根據(jù)特有的地理?xiàng)l件和不同的原則與要求,地埂植物籬配置方式和空間布局形式也不同:有的在地埂上種植 1行植物籬,有的是種植多行;有的是每坎種植,有的是隔坎種植;有的是種植 1種植物,有的則是多種植物混植。

3 國(guó)內(nèi)外研究概況

國(guó)際上對(duì)于植物籬技術(shù)的研究非?；钴S。20世紀(jì)初菲律賓的農(nóng)民有在陡坡地上種植銀合歡,用于控制坡地的侵蝕和保護(hù)地力。30年代荷蘭殖民者把這項(xiàng)技術(shù)引入印尼東部的帝汶島加以推廣[17]。70年代位于非洲的國(guó)際熱帶農(nóng)業(yè)研究所(IITA)進(jìn)行樹木與作物間作的試驗(yàn)研究[18]。80年代 IITA在尼日利亞設(shè)立了 80個(gè)農(nóng)民試驗(yàn)點(diǎn),同時(shí)在非洲中部和西部也設(shè)了不少農(nóng)民試驗(yàn)地研究,非洲的國(guó)際牧草中心(ILCF)采用牧草為籬的研究,使該技術(shù)同時(shí)可以提供飼料和農(nóng)產(chǎn)品[19-20]。尼泊爾、印度、肯尼亞、泰國(guó)等都進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐,獲得了寶貴的資料和成功的經(jīng)驗(yàn)[21-22]。國(guó)際土壤研究管理委員會(huì)(IBARAM)在亞洲組織了協(xié)作研究,1989年成立了坡地可持續(xù)農(nóng)業(yè)亞洲協(xié)作網(wǎng),中國(guó)、越南、老撾、印尼、菲律賓、馬來西亞等協(xié)作研究,發(fā)現(xiàn)更多的植物籬組合如銀合歡、香根草、千斤拔、皇竹草、灰毛豆等,證明其控制水土流失的效果,對(duì)作物的增產(chǎn)作用和提高地力等,開展了農(nóng)民試驗(yàn)地試驗(yàn),并在一定范圍內(nèi)得以推廣[23]。

我國(guó)也開展了以植物籬技術(shù)為核心的坡地農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)的研究。我國(guó)北方的農(nóng)民很早有種植黃荊(Vitex negundo)、紫穗槐(Amorpha fruticosa)、桑(Morus alba)等為籬的習(xí)慣。在貴州山區(qū)農(nóng)民有在坡地上等高種植桑、松(Pinus sylvestris)、杉(Phleg-mariurus)、茶、果樹如桃(Prunus persica)、李 (Prunus cerasiferacv)、杏 (Armeniaca vulgaris)、梨 (Pyrusserrulata reh)、櫻桃(Cerasus pseudocerasus)等護(hù)坡的技術(shù),羅甸縣農(nóng)民有用金蕎麥保護(hù)坡耕地的歷史。1991年唐亞[24]在國(guó)際山地中心的支持下,在金沙江干旱河谷坡地上開展了植物籬模式的長(zhǎng)期定位試驗(yàn)、研究和示范工作,并結(jié)合我國(guó)山區(qū)的實(shí)際情況作了改進(jìn)和完善,使之適合我國(guó)山區(qū)和坡耕地的應(yīng)用。王正秋[25]報(bào)道了陜北等高植物籬(等高灌木帶)水土保持效果及設(shè)計(jì)原理;國(guó)際土壤研究管理委員會(huì)資助在貴州省羅甸縣開展了短期的植物籬模式試驗(yàn)工作;在三峽庫區(qū)秭歸也開展了植物籬的試驗(yàn)研究[26-27]。這些研究旨在為我國(guó)水土流失和土壤退化重點(diǎn)區(qū)域的綜合治理提供新的手段。中國(guó)科學(xué)院成都生物所與國(guó)際山地發(fā)展研究中心合作提出了等高固氮植物籬技術(shù),采用銀合歡、山毛豆等在川南推廣有 0.27萬 hm2[28]。貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院與國(guó)際土壤研究所和國(guó)際水管理研究所合作研究了植物籬技術(shù)的水土保持效果,對(duì)土壤肥力的影響,用香根草、紫穗槐、灰毛豆、桑樹等為植物籬在貴州推廣數(shù)百 hm2[29]。湖北秭歸水土保持試驗(yàn)站與中國(guó)科學(xué)院南京土壤所、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所、香港大學(xué)等合作提出三峽庫區(qū)植物籬模式,采用黃荊、新銀合歡、茶(Camellia sinensis)、桑、香根草等為籬,與經(jīng)果林配合推廣了 160 hm2。四川省農(nóng)科院在試驗(yàn)研究中提出“經(jīng)濟(jì)植物籬”概念,強(qiáng)調(diào)成籬植物的的經(jīng)濟(jì)效益,提出采用桑、蓑草(Eulaliopsis binata)、黃花 (Hemerocallis citrina)、果樹、花椒(Zanthoxylum bungeanum)、金銀花和飼草為籬[30],以期解決因成籬植物經(jīng)濟(jì)效益低,農(nóng)民不愿意推廣的問題。目前的植物籬研究主要集中在長(zhǎng)江中上游干旱河谷區(qū)和三峽庫區(qū)以及北方黃土高原水土流失嚴(yán)重地區(qū)[31]。

4 植物籬的生態(tài)經(jīng)濟(jì)功能

縱觀國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究,可以看出植物籬技術(shù)可改善坡耕地土壤的物理性質(zhì)、減少水土流失、提高土壤養(yǎng)分,有極大的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。

4.1 改善土壤物理性狀

坡耕地植物籬能夠改善土壤理化性狀。植物籬能夠明顯改善土壤滲透性能和通氣狀況,減少土壤密度,改善土壤結(jié)構(gòu),提高降水滲透深度、滲透速度和滲透系數(shù),使降水很快滲入土壤,從而提高了土壤保水能力[32]。夏合新等[33]的實(shí)驗(yàn)表明:種植植物籬草帶后,0～20 cm表層土壤密度由 1.407 g/cm3減小到1.162g/cm3,總孔隙度較對(duì)照(45.6%)增加了 15.8%,非毛管孔度由 8.7%增加到 10.5%,毛管孔度由 39.9%增加到 42.8%。S.Pattanayak等[34]的研究表明:在坡耕地上應(yīng)用鐵刀木(Cassia siamea)植物籬 4年后,旱季土壤的平均穩(wěn)定入滲率有植物籬為 57 mm/h,剪去植物籬地上部分為 50 mm/h,無植物籬而用植物籬枝葉覆蓋為 44mm/h,這說明植物籬增加入滲率 30%,植物籬根系增加入滲率 14%;雨季三者分別為 16.7、13.5和 8.6mm/h,這意味著在雨季植物籬系統(tǒng)比無植物籬的土壤要多入滲 94%的水分,其中植物籬地下部分可增加57%的入滲量。

4.2 水土保持作用

在復(fù)合農(nóng)林系統(tǒng)中植物籬技術(shù)可以有效地減少坡面土壤侵蝕[34-35]。植物籬可以通過 3方面的作用來影響徑流泥沙過程:首先是其本身具有對(duì)降雨的截留作用和削減雨點(diǎn)能量的作用;其次是籬帶對(duì)侵蝕泥沙的直接攔截作用;第三是通過削減徑流流速來降低其攜沙能力[11,22]。蔡強(qiáng)國(guó)等[36]通過試驗(yàn)分析了植物籬控制侵蝕的機(jī)制,并通過增加徑流的土壤入滲時(shí)間來減少土壤和養(yǎng)分的流失。許多學(xué)者[37-39]通過不同試驗(yàn)證明了植物籬的水土保持作用,并發(fā)現(xiàn)不同植物籬對(duì)坡面產(chǎn)流和產(chǎn)沙過程影響不同。孫輝等[31]研究了等高植物籬控制侵蝕的效果,許峰等[40]通過試驗(yàn)得出模擬降雨單純植物籬處理的徑流小區(qū)的侵蝕量?jī)H相當(dāng)于相近的降雨強(qiáng)度、降雨量條件下對(duì)照坡耕地的 17.8%,徑流量相當(dāng)于24.8%。R.C.Rosecrance等[41]也有類似結(jié)果,在應(yīng)用植物籬 4年后,土壤持水量得到改善,植物籬模式土壤含水量比對(duì)照高 10%～30%。坡耕地植物籬的水土保持作用已被廣泛地認(rèn)識(shí)和研究。

4.3 減少土壤養(yǎng)分流失,增加土壤肥力

在植物籬生長(zhǎng)過程中,刈割的植物籬莖葉可作為綠肥還田,從而增加土壤有機(jī)質(zhì),提高土壤肥力和土地生產(chǎn)潛力[42-43]。國(guó)內(nèi)外在對(duì)植物籬刈割殘?bào)w分解過程方面進(jìn)行了較多研究,N.Z.Lupwayi等[44]用指數(shù)模型很好地?cái)M合了新銀合歡有機(jī)碳分解過程;E.L.Bross等[45]比較了洋槐(Robinia pseudoacacia)和苜蓿(Medicago sativa)枝葉覆蓋在地表和埋入土中 2種方式對(duì)分解的影響,并研究了木質(zhì)素對(duì)分解的影響。國(guó)內(nèi)的研究多以農(nóng)作物秸稈和綠肥如紫云英(Astragalus sinicus)、綠萍 (Nymphoides peltatum)、水稻 (Oryza sativa)和水葫蘆(Eichhornia crassipes)等草本植物或枯枝落葉為實(shí)驗(yàn)材料,用砂濾管法對(duì)植物殘?bào)w分解速率及殘?bào)w化學(xué)組成、氣候和土壤性質(zhì)等因素對(duì)分解的影響作了研究[46]。

4.4 逐步降低坡度

植物籬能夠改變局部徑流水力學(xué)特性,即在植物籬條帶的上坡位置,徑流流速會(huì)大幅度下降,而在條帶的下坡位置,徑流流速則會(huì)增加。在條帶上坡位置由于流速下降,徑流攜沙能力下降,導(dǎo)致泥沙侵蝕本身的減沙和已經(jīng)侵蝕泥沙的淤積,從而使侵蝕泥沙在植物籬帶堆積,逐步降低坡度,有梯化形成梯地的效果,節(jié)省梯地建設(shè)的投資。申元村[8]在三峽庫區(qū)秭歸縣的試驗(yàn)表明,7年的植物籬,籬坎高度幾乎都超過 90 cm,坡度從 30°～34°減緩至 15°～18°,表層土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)從 0.9%增至 1.61%,達(dá)到完全防治土壤侵蝕,提高土壤肥力目的,是三峽庫區(qū)值得推廣的一項(xiàng)農(nóng)業(yè)技術(shù)體系。

4.5 增加農(nóng)作物產(chǎn)量,提高植物籬經(jīng)濟(jì)效益

植物籬除具以上生態(tài)效益外,其經(jīng)濟(jì)效益也十分顯著,不僅可以提高帶間作物產(chǎn)量[42,47],而且植物籬本身也具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益[48-49]。

植物籬改善坡地生產(chǎn)潛力也帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。隨著籬笆種植年限的增加,籬笆帶間坡耕地的坡度變緩、墑情好轉(zhuǎn),土壤的肥力和保水能力逐步提高,從而減少了肥料和灌溉的投入,使農(nóng)民節(jié)省了部分開支。同時(shí),土壤肥力的提高使農(nóng)作物的生長(zhǎng)條件大幅度改善,作物增產(chǎn)明顯。如果因地制宜選用實(shí)用、高效的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式來發(fā)展和豐富植物籬種植模式,其經(jīng)濟(jì)效益將更高。例如選用高肥效、高產(chǎn)量的“鐵桿綠肥”紫穗槐作為籬笆植物,其周期性刈割的鮮莖葉每 50 kg可增產(chǎn)糧食 5 kg以上。據(jù)分析每 1 000 kg紫穗槐嫩枝葉含氮 616 kg、磷 114 kg、鉀319kg,且紫穗槐葉量大,根瘤菌多,可減輕土壤鹽化,增加土壤肥力,改良土壤又快又好[50]。

植物籬與牧草種植相結(jié)合,可促進(jìn)種草養(yǎng)殖發(fā)展。陳治諫等[42]的研究表明,皇竹草刈割的莖葉既可作為綠肥增加土壤肥力,減少肥料的投人,又可作為飼料喂養(yǎng)牲畜,若按皇竹草單位面積年刈割量的50%用作飼料計(jì)算,可出欄 3只羊,增加經(jīng)濟(jì)收人1 200元左右。從投人產(chǎn)出比來看,植物籬農(nóng)業(yè)技術(shù)模式為 1.58,是傳統(tǒng)經(jīng)營(yíng)的 1.25倍。采用適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、易于繁殖的多年生豆科落葉灌木紫穗槐作為植物籬品種,刈割的莖葉即可作為綠肥增加土壤肥力,減少肥料的投入,而且可作為飼料喂養(yǎng)牲畜,增加山區(qū)農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入。有些成籬植物還能作為燃料資源,解決山區(qū)農(nóng)村的燃料短缺問題。

5 存在問題及解決途徑

已有研究表明,植物籬復(fù)合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)主要存在選種、布設(shè)、管理和配套模式等技術(shù)問題,其中植物籬物種的選擇是首要問題。植物籬物種選擇和設(shè)計(jì)不當(dāng),將會(huì)造成植物籬植物與農(nóng)作物間較大的競(jìng)爭(zhēng)且不能得到理想的經(jīng)濟(jì)收益。由于植物籬物種繁多,生長(zhǎng)習(xí)性受地域影響很大,因此須作大量的基礎(chǔ)研究和試驗(yàn)工作,篩選和培育既適于本地區(qū)生長(zhǎng)又有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物籬物種。

植物籬帶間距及種植密度也影響其生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮,但我國(guó)這方面的研究還不多。此外,植物籬種植模式受空間和坡度的限制,其田間耕種管理有許多不便,這也是該模式推廣中的制約因素。

植物籬的投入產(chǎn)出問題也是植物籬技術(shù)推廣應(yīng)用中應(yīng)考慮的因素。無利可圖的耕作模式終歸是缺乏吸引力的,植物籬的經(jīng)濟(jì)效益不容忽視。廣大山區(qū)農(nóng)民科學(xué)文化水平較低,對(duì)農(nóng)戶來說,一項(xiàng)新技術(shù)的推廣需要一個(gè)消化吸收的過程。坡耕地多的地區(qū),往往是經(jīng)濟(jì)落后、貧困人口集中的地區(qū)。農(nóng)民主要關(guān)注收入的增加和風(fēng)險(xiǎn)的減少,廣大山區(qū)的低收入農(nóng)民不愿投資于水土保持。以上問題若不解決,坡耕地水土保持措施就無法順利實(shí)施,水土流失將繼續(xù)增加。為有效防治坡耕地水土流失,并解決農(nóng)民的“吃飯”問題,必須發(fā)展適合山區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),提高農(nóng)民收入的種植模式,才能確保水土保持措施在廣大山區(qū)的順利實(shí)施。

6 展望

在植物籬物種選擇上,首先應(yīng)考慮植物自身的生物學(xué)特性,選擇萌蘗能力強(qiáng)、萌條發(fā)達(dá)、與作物爭(zhēng)水、爭(zhēng)肥較弱的灌木與禾草作為籬笆植物,使其在短期內(nèi)在近地面部位郁密成叢。進(jìn)一步提高管理技術(shù)如施肥、整地和耕作措施,減少植物籬對(duì)坡耕地農(nóng)作物的負(fù)面影響。還需從當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件出發(fā),根據(jù)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民的實(shí)際需求,篩選適宜當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥罈l件、防止土壤侵蝕效益明顯、經(jīng)濟(jì)效益顯著的籬笆品種,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的植物籬與作物間作配套模式。

植物籬帶間距和密度與植物籬的水土保持效果、生物量生產(chǎn)、植物的占地、土地利用率及是否方便耕作等有密切聯(lián)系,隨坡度和地區(qū)的土壤侵蝕程度的不同而不同[30]。一般而言,對(duì)于坡度大、土層薄、水土流失嚴(yán)重的大坡度耕地地區(qū),其植物籬建設(shè)主要考慮的是如何減少水土流失,其籬笆帶間距應(yīng)較小,籬笆密度較大,這樣才能更好地發(fā)揮植物籬的水土保持作用。在坡度較小的坡耕地上,主要是篩選經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較高的植物籬物種,這類坡耕地坡度較小,土層厚,土壤流失較少,是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)耕地,適宜多種經(jīng)濟(jì)植物的種植,其籬笆帶間距相對(duì)較大些,籬笆密度相對(duì)小些。對(duì)于不同地區(qū),應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況、植物籬樹種以及經(jīng)營(yíng)方式等進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究,增強(qiáng)該種植模式的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

對(duì)于坡耕地植物籬模式要科學(xué)規(guī)劃植物籬空間結(jié)構(gòu),強(qiáng)化植物籬的管理(如整地、栽種、修剪),控制植物籬生長(zhǎng)高度,并對(duì)植物籬進(jìn)行周期性刈割,以避免其與相鄰農(nóng)作物爭(zhēng)光和爭(zhēng)水。在坡耕地植物籬技術(shù)推廣應(yīng)用方面,各級(jí)政府部門應(yīng)給予充分的政策支持。根據(jù)農(nóng)民對(duì)技術(shù)的掌握情況,增強(qiáng)農(nóng)民保護(hù)土地意識(shí),積極開展技術(shù)培訓(xùn),制訂簡(jiǎn)單易行的操作規(guī)范,編寫實(shí)用的培訓(xùn)手冊(cè),幫助農(nóng)民盡快掌握植物籬種植、布設(shè)和管理技術(shù),最大限度地調(diào)動(dòng)農(nóng)民的生產(chǎn)積極性,促使農(nóng)民自覺地采用坡耕地植物籬水土保持措施,實(shí)現(xiàn)對(duì)土地資源的可持續(xù)利用。

坡耕地植物籬種植模式是坡地改良措施之一,應(yīng)注意其與生態(tài)工程措施以及農(nóng)業(yè)耕作措施等有機(jī)結(jié)合,科學(xué)布局和實(shí)施這些技術(shù)措施。如植物籬措施與坡地排水、溝道防護(hù)措施相結(jié)合,最大限度地減少坡耕地的土壤侵蝕和水土流失。

到目前為止,仍然沒有一個(gè)能夠?qū)υ谥参锘h作用下單次降雨事件的土壤侵蝕過程進(jìn)行模擬和預(yù)報(bào)的理想模型,也就無法對(duì)不同植物籬的效應(yīng)進(jìn)行模擬和評(píng)價(jià),這也是今后植物籬技術(shù)研究的重要方面。坡耕地植物籬研究未來將呈多元化趨勢(shì),應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)植物籬系統(tǒng)能流、物流和經(jīng)濟(jì)流的功能研究,時(shí)空結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模式及其調(diào)控機(jī)制和方法研究,完善植物籬體系,建立完善的評(píng)價(jià)方法和可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)體系,對(duì)植物籬進(jìn)行定量評(píng)價(jià),并建立典型試驗(yàn)示范點(diǎn)和示范區(qū),為進(jìn)一步規(guī)范和推廣該技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

此外,目前對(duì)于植物籬的研究大多集中于其水土保持效益、經(jīng)濟(jì)效益等,很少涉及其對(duì)土壤微生物、土壤動(dòng)物、土壤酶等土壤生物學(xué)特性方面的研究。今后應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究工作,以助于揭示某種種植模式恢復(fù)退化土壤系統(tǒng)的機(jī)制與過程,并對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性和生態(tài)服務(wù)價(jià)值進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

[1]郭延輔.21世紀(jì)水土保持展望.中國(guó)水土保持,2000(2):3-7

[2]陳國(guó)階,徐琪,杜榕桓,等.三峽工程對(duì)生態(tài)與環(huán)境的影響及對(duì)策研究.北京:科學(xué)出版社,1995:15-25

[3]席承藩,徐琪,馬毅杰,等.長(zhǎng)江流域土壤與生態(tài)環(huán)境建設(shè).科學(xué)出版社,1994:87-107

[4]鐘冰,唐治誠(chéng).三峽庫區(qū)水土流失及其防治.水土保持研究,2001,8(2):147-149

[5]李文華.長(zhǎng)江洪水與生態(tài)建設(shè).自然資源學(xué)報(bào),1999,14(1):1-8

[6]李雙喜,劉紹之.長(zhǎng)江流域試點(diǎn)小流域治理模式及成效.中國(guó)水土保持,1999(9):42-43

[7]劉學(xué)軍,李秀彬.高線植物籬提高坡地持續(xù)生產(chǎn)力研究進(jìn)展.地理科學(xué)進(jìn)展,1997,16(3):69-78

[8]申元村.三峽庫區(qū)植物籬坡地農(nóng)業(yè)技術(shù)提高土地生產(chǎn)潛力的研究.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境,2002,11(1):56-59

[9]施迅.坡地改良利用中活籬笆的種類選擇和水平空間結(jié)構(gòu)初步研究.生態(tài)農(nóng)業(yè)研究,1995,3(2):49-53

[10]Tej P,Harold RW.Sloping agricu ltural land technology(SALT):A regenerative option for sustainable mountain farming.Nepal:ICIMOD,1994

[11]Agus F,Cassel D K,Garrity.Soil-waterand soil physical properties under contour hedgerow systems on sloping oxisols.Soil and Tillage Research,1997,40:185-199

[12]Jeff P.Sloping agricultural land technology(SALT):Nitrogen fixing agro-forestry for sustainable soil and water conservation.Philippines:MBRLC,1996

[13]孫輝,唐亞,趙其國(guó).干旱河谷區(qū)坡耕地植物籬種植系統(tǒng)土壤水分動(dòng)態(tài)研究.水土保持學(xué)報(bào),2002,16(1):84-87

[14]孫輝,唐亞,黃雪菊,等.金沙江干旱河谷坡地復(fù)合經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)及養(yǎng)分平衡研究.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2005,23(1):166-171

[15]尹迪信,唐華彬,羅紅軍,等.植物籬技術(shù)發(fā)展回顧和貴州省的研究進(jìn)展.水土保持研究,2006,13(1):152-161

[16]Nair P K R.An introduction to agro-forestry.Dorchecht,Netherlands:Kluwer Academic Publishers,1993

[17]Kang B T,Wilson G F,Sipkens L.Alley croppingmaize(Zea mays)and leucaena(Leucaena leucocephala)in southern Nigeria.Plant and Soil,1981,63:165-179

[18]Fayemelihin A A.Effectof alley croppingwith woody legume(Leucaena leucocepha la)and nitrogen application on intercropped maize(Zea mays).Training Report.Iba-dan,Nigeria:IITA,1986

[19]Decosta W A.Environmental interactions between different tree species and mungbean in hedgerow intercropping systems in Srilanka.Agronomy and Crop Science,2000,184:145-152

[20]Alegre JC.Soil and water conservation by contour hedging in the humid tropics of peru.Agriculture,Ecosystems and Environment,1995,57(1):17-25

[21]Angima SD,Stott D E,Neill M K,et al.Use of Calliand ranapier grass contour hedges to control erosion in central Kenya.Agriculture,Ecosystem s＆Environment,2003,91(3):15-23

[22]Agus F,Garrity P,Cassel D K.Soil fertility in contour hedgerow system s on sloping oxisols in Mindanao Philippines.Soil and Tillage Research,1999,50(2):159-157

[23]Adisak S,Management of sloping land for sustainable Agricu lture.Wallingford,United Kingdom:IBSRAM pub lication,2002:151-186

[24]唐亞.等高綠蘺—坡地農(nóng)業(yè)復(fù)合經(jīng)營(yíng).中國(guó)復(fù)合農(nóng)林業(yè).北京:科學(xué)出版社,1994:21-22

[25]王正秋.黃土高原溝壑區(qū)綜合治理開發(fā)技術(shù)與研究.西安:陜西師范大學(xué)出版社,1997:29-33

[26]Tang Y.Options for imp riving productivity of marginal farms:A regional program on soil conserving farming system.International center for integrated mountain development(ICIMOD),Kathmandu,Nepal,1999:52-53

[27]李秀彬,彭業(yè)軒.等高活籬笆技術(shù)提高坡地持續(xù)生產(chǎn)力探討:以三峽庫區(qū)為例.地理研究,1998,17(3):309-315

[28]孫輝,唐亞,陳克明,等.固氮植物籬防治坡耕地土壤侵蝕效果研究.水土保持通報(bào),1999,19(6):49-51

[29]尹迪信,唐華彬,朱青,等.坡耕地不同水土保持措施下的養(yǎng)分平衡和土壤肥力變化.水土保持學(xué)報(bào),2002,16(1):72-75

[30]陳一兵,林超文,朱鐘麟,等.經(jīng)濟(jì)植物籬種植模式及其生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益研究∥中國(guó)西南地區(qū)平衡施肥研究與進(jìn)展.成都:四川大學(xué)出版社,2002:3-9

[31]孫輝,唐亞,謝嘉穗.植物籬種植模式及其在我國(guó)的研究和應(yīng)用.水土保持學(xué)報(bào),2004,18(2):114-117

[32]李新平,王兆騫,陳欣,等.紅壤坡耕地人工模擬降雨條件下植物籬笆水土保持效應(yīng)及機(jī)理研究.水土保持學(xué)報(bào),2002,16(2):36-40

[33]夏合新,楊江.經(jīng)濟(jì)林果地護(hù)坡草帶防護(hù)功能的研究.湖南林業(yè)科技,1997,24(3):25-28

[34]Pattanayak S,Mercer D E.Valuing soil conservation benefit s of agro-forestry:contour hedgerows in the Eastern Visayas,Philippines.Agricu ltural Econom ics,1998,18:31-46

[35]Baud ry J,Bunce R G H,Burel F.Hedgerows:an international perspective on their origin,function and management.Journalof EnvironmentalManagement,2000,60:7-22

[36]蔡強(qiáng)國(guó),黎四龍.植物籬笆減少侵蝕的原因分析.土壤侵蝕與水土保持學(xué)報(bào),1998,4(2):54-60

[37]Paul K.Effectof Cassia siamea hedgerow barriers on soil physical properties.Geoderma,1995,66:113-120

[38]Pau l K.Cover and barrier effectof Cassia siamea hedgerows on soil conservation in semiarid Kenya.Soil Technology,1996,9:161-171

[39]Rod riguez P.Hedgerows and mulch as soil conservation measures evaluated under field simu lated rain fall.Soil Technology,1997,11:79-93

[40]許峰,蔡強(qiáng)國(guó),吳淑安,等.等高植物籬控制紫色土坡耕地侵蝕的特點(diǎn).土壤學(xué)報(bào),2002,39(1):71-80

[41]Rosecrance R C,Rogers S,Tofinga M.Effect of alley cropping Calliandra calothyrsus and Gliricidia sepium hedges on weed grow th,soil properties and taro yield in western Samoa.Agro-forestry Systems,1992,19:57-66

[42]陳治諫,廖曉勇,劉邵全.坡地植物籬農(nóng)業(yè)技術(shù)生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià).水土保持學(xué)報(bào),2003,17(4):125-127

[43]李陽兵,謝德體,楊朝現(xiàn).坡地開發(fā)中的植物籬技術(shù).熱帶地理,2001,21(2):121-124

[44]Lupwayi N Z,Haque I.Leucaena hedgerow intercropping and cattlemanure application in the Ethiopian highlands:Deposition and nutrient release.Boil1Fertil Soils,1999,28:182-195

[45]Bross E L,Gold M A,Nguyen P V.Quality and decomposition of b lack locustand alfalfamulch for temperate alley cropping systems.Agro-forestry Systems,1995,29(3):255-264

[46]林心雄,文啟孝,徐寧.廣州地區(qū)土壤中植物殘?bào)w的分解速率.土壤學(xué)報(bào),1985,22(1):47-55

[47]申元村.三峽庫區(qū)植物籬坡地農(nóng)業(yè)技術(shù)水土保持效益研究.土壤侵蝕與水土保持學(xué)報(bào),1998,4(2):61-66

[48]唐亞,謝嘉穗,陳克明,等.等高固氮植物籬技術(shù)在坡耕地可持續(xù)耕作中的應(yīng)用.水土保持研究,2001,8(1):104-109

[49]張炎周,唐亞,陳克明,等.等高固氮植物籬中套種桑樹的桑葉產(chǎn)量及生物產(chǎn)量.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2001,7(4):303-307

[50]姜永誥.發(fā)展紫穗槐產(chǎn)業(yè)的分析.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(1):98

Application of hedgerow to soil and water conservation

Zhou Ping,Wen Anbang,Zhang Xinbao,Bao Yuhai

(Institute of Mountain Hazards and Environment,Chinese Academy of Sciences,The Key Laboratory of Mountain Environment Evolution and its Regulation,610041,Chengdu,China)

The hedgerow on slope farmland isa protection tillageand sustainable landuse technique.The hedgerow technique could improve the soil physical texture and soil chemical nutrients,reduce soil erosion and land degradation,even improve the crop growth,increase crop production,and offer forage and firewood.The ecological and econom ic benefits of hedgerow are systemic introduced.At the same time,the problems and further research work on hedgerow are discussed briefly and some suggestions are put forward,aiming to promote the development of hedgerow technique for the future in China.

hedgerow;slope land;soil and water conservation;ecologicalbenefit;economic benefit

2009-12-08

2010-06-19

項(xiàng)目名稱:國(guó)家科技支撐課題“調(diào)水保土的坡耕地微地形改造技術(shù)研究”(2008BAD98B 01);水利部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“長(zhǎng)江上游重點(diǎn)產(chǎn)沙區(qū)的侵蝕產(chǎn)沙類型及其控制技術(shù)”(200701034)

周萍(1981—),女,博士研究生。主要研究方向:坡耕地土壤侵蝕與水土保持。E-mail:zhouping04@mails.gucas.ac.cn

?責(zé)任作者簡(jiǎn)介:文安邦(1964—),男,研究員,博士生導(dǎo)師。主要研究方向:土壤侵蝕與水土保持。E-mail:wabang@imde.ac.cn

(責(zé)任編輯:程 云)