桉樹(shù)復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式的水土保持效益分析

王會(huì)利，蔣燚?，曹繼釗，曾輝，梁燕芳，吳海潮，劉德杰

(1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，530002，南寧;2.國(guó)家林業(yè)局中南速生材繁育實(shí)驗(yàn)室，530002，南寧;3.廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，530002，南寧;4.廣西國(guó)有七坡林場(chǎng)，530225，南寧;5.廣西貴港平天山林場(chǎng)，537112，廣西貴港;6.廣西國(guó)有博白林場(chǎng)，537617，廣西博白)

桉樹(shù)復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式的水土保持效益分析

王會(huì)利1，2，3，蔣燚1，2，3?，曹繼釗1，2，3，曾輝4，梁燕芳4，吳海潮5，劉德杰6

(1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，530002，南寧;2.國(guó)家林業(yè)局中南速生材繁育實(shí)驗(yàn)室，530002，南寧;3.廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，530002，南寧;4.廣西國(guó)有七坡林場(chǎng)，530225，南寧;5.廣西貴港平天山林場(chǎng)，537112，廣西貴港;6.廣西國(guó)有博白林場(chǎng)，537617，廣西博白)

運(yùn)用徑流場(chǎng)觀測(cè)方法，對(duì)桉樹(shù)－牧草、桉樹(shù)－農(nóng)作物和桉樹(shù)－藥材3種復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式的地表徑流量和土壤侵蝕量進(jìn)行定位觀測(cè)，篩選出水土保持效益好的復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式，為桉樹(shù)人工林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供參考依據(jù)。研究結(jié)果表明:桉樹(shù)間作牧草、農(nóng)作物和藥材后，地表徑流量分別降低了21.07% ～31.02%、33.91% ～38.71%和1.51% ～67.12%;土壤侵蝕量受人為干擾影響較大，但種植2年后，桉樹(shù)3種復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式均未產(chǎn)生土壤侵蝕;桉樹(shù)+木薯復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式的地表徑流量和土壤侵蝕量降幅最明顯，初步認(rèn)定桉樹(shù)+木薯復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式水土保持效益較好，是比較適宜的種植模式。

桉樹(shù);復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式;徑流量;侵蝕量

中國(guó)是森林資源匱乏的國(guó)家，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，木材需求量逐年增加。2000年以來(lái)，廣西速生豐產(chǎn)桉樹(shù)(Eucalyptus)林基地建設(shè)突飛猛進(jìn)，每年以近10萬(wàn)hm2的速度發(fā)展，根據(jù)廣西森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)得知，到2010年廣西桉樹(shù)人工林面積達(dá)159.02萬(wàn)hm2，占全區(qū)森林總面積的15.38%。桉樹(shù)具有速生豐產(chǎn)、適應(yīng)性廣、病蟲(chóng)害少、用途廣泛的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益極大［1－2］。有報(bào)道［2－3］稱，桉樹(shù)對(duì)水分和養(yǎng)分利用率比較高，但生長(zhǎng)快，長(zhǎng)期種植可能會(huì)引起土壤肥力衰退、水土流失等問(wèn)題，嚴(yán)重影響桉樹(shù)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

復(fù)合經(jīng)營(yíng)是提高林地利用率的有效途徑之一［4］，合適的復(fù)合經(jīng)營(yíng)在控制土壤侵蝕，改善土壤肥力等方面起著重要的作用［5］。大量研究［6－8］表明，桉樹(shù)間種農(nóng)作物等能有效改良土壤肥力，促進(jìn)林木生長(zhǎng)。目前我國(guó)的復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式繁多，但有關(guān)其水土保持效益方面的研究報(bào)道較少。本研究運(yùn)用徑流場(chǎng)觀測(cè)方法對(duì)桉樹(shù)－牧草、桉樹(shù)－農(nóng)作物和桉樹(shù)－藥材3種復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式地表徑流量和土壤侵蝕量進(jìn)行定位觀測(cè)，以期篩選出結(jié)構(gòu)合理、水土保持效益好的復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式，為桉樹(shù)人工林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

桉樹(shù)復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式的水土保持效益試驗(yàn)主要在廣西國(guó)有七坡林場(chǎng)、國(guó)有博白林場(chǎng)和廣西貴港平天山林場(chǎng)開(kāi)展。廣西國(guó)有七坡林場(chǎng)跨南寧市的江南區(qū)、良慶區(qū)、扶綏縣，經(jīng)營(yíng)面積5萬(wàn)hm2，林場(chǎng)屬大明山系南向西支的延伸，整個(gè)地形由西南向東北漸低，以丘陵地貌為主，海拔一般在200 m以上;地處北回歸線以南，屬南亞熱帶氣候，日照時(shí)間長(zhǎng)，年平均日照時(shí)間超過(guò)1 800 h，年平均氣溫21.6℃，極端低溫－1.5℃，極端高溫38.0℃;年活動(dòng)積溫(≥10℃)為7 450℃;全年降雨量1 200～1 300 mm，全年蒸發(fā)量1 600～1 800 mm，相對(duì)濕度為79%左右。廣西國(guó)有博白林場(chǎng)位于廣西東南部的博白縣境內(nèi)，經(jīng)營(yíng)面積4.79萬(wàn)hm2，有林面積3.83萬(wàn) hm2，屬低山、丘陵、臺(tái)地交錯(cuò)地形地貌，最高海拔811 m，最低海拔68 m;地處北熱帶向南亞熱帶過(guò)渡的季風(fēng)氣候區(qū)，光熱充足，雨量充沛，雨熱同季，氣候溫和，年平均日照時(shí)間1 778 h，年平均氣溫21.9℃，極端低溫0.5℃，極端高溫37.7℃;年活動(dòng)積溫(≥10℃)為7 553℃;年平均降雨量1 756.2 mm，年平均蒸發(fā)量1 791 mm，相對(duì)濕度為80%左右。廣西貴港平天山林場(chǎng)位于廣西貴港市郊，經(jīng)營(yíng)面積0.51萬(wàn)hm2;屬南亞帶季風(fēng)氣候，熱量豐富，四季分明，雨量充沛，年平均日照時(shí)間1 703 h，年平均氣溫21℃，極端低溫－3.4℃，極端最高溫39.5℃;年活動(dòng)積溫(≥10℃)為7 328℃;年平均降雨量1 450～1 500 mm，相對(duì)濕度為80%。

2 研究方法

在廣西國(guó)有七坡林場(chǎng)、廣西國(guó)有博白林場(chǎng)和貴港市平天山林場(chǎng)分別營(yíng)建桉樹(shù)－牧草、桉樹(shù)－農(nóng)作物和桉樹(shù)－藥材3種復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式，桉樹(shù)人工林為2009年4月?tīng)I(yíng)造，造林密度1 665株/hm2，同時(shí)套種牧草、農(nóng)作物和藥材。

2009年6 月，在廣西國(guó)有七坡林場(chǎng)、廣西國(guó)有博白林場(chǎng)和貴港市平天山林場(chǎng)分別設(shè)置了2、2和4個(gè)徑流場(chǎng)。各研究區(qū)徑流場(chǎng)設(shè)置情況見(jiàn)表1。徑流場(chǎng)面積100 m2(20 m×5 m)，其中長(zhǎng)邊與等高線垂直，短邊沿等高線水平。在每個(gè)徑流場(chǎng)的上坡邊與2長(zhǎng)邊用磚砌成擋水墻(高出地表15～20 cm)，下坡邊筑集水溝，集水溝深20 cm，底寬20 cm，上面覆蓋水泥板［9］。集水池容積為1.5 m3。在各試驗(yàn)點(diǎn)安裝降雨筒，觀測(cè)降雨量。根據(jù)各試驗(yàn)點(diǎn)降雨情況和地表徑流量及土壤侵蝕狀況，及時(shí)測(cè)定集水池中水量，計(jì)算地表徑流量(R/(L/m2))，根據(jù)水樣含泥量及池底淤泥烘干量計(jì)算土壤侵蝕量(A/(kg/m2))。

表1 各研究區(qū)徑流場(chǎng)基本情況Tab．1 Basic information of runoff plots in study area

式中:Vi為第i次觀測(cè)的集水池中水量，L;S為徑流場(chǎng)面積，m2。

式中:ρi為第i次測(cè)定的水樣含泥量，kg/L;Vi為第i次觀測(cè)的集水池中水量，L;Wi為第i次測(cè)定的池底淤泥烘干量，kg;S為徑流場(chǎng)面積，m2。

3 結(jié)果與分析

3.1 桉樹(shù)-牧草復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式

桉樹(shù)－牧草復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式選擇桉樹(shù)+桂牧1號(hào)象草作定位監(jiān)測(cè)對(duì)象，同時(shí)以桉樹(shù)純林為對(duì)照。2009、2010和2011年桉樹(shù)－牧草復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式地表徑流量變化范圍分別為4 574～6 612、2 337～2 961和29.4～42.6 m3/(hm2·a)(表2)。與桉樹(shù)純林相比，2009、2010和2011年桉樹(shù)+桂牧1號(hào)象草模式下地表徑流量分別降低了30.82%、21.07%和31.02%。表明，桉樹(shù)人工林間作桂牧1號(hào)象草增加對(duì)雨水的滲透和截留，并隨種植時(shí)間增加地表徑流量減少，2011年其保水效果特別明顯。這是因?yàn)殍駱?shù)人工林下間作桂牧草1號(hào)，促進(jìn)桉樹(shù)生長(zhǎng)，本試驗(yàn)刈割后的牧草用于桉樹(shù)下壓青，林地覆蓋率提高，能有效截留降雨。已有研究［10］表明，巨桉林草復(fù)合種植模式下土壤物理性質(zhì)均有一定程度的改善。本試驗(yàn)中桂牧1號(hào)象草刈割后覆蓋地表，豐富土壤有機(jī)物來(lái)源，有利于改善土壤物理形狀和孔隙分布，提高土壤的滲透能力和蓄水量，也是有效減少地表徑流的原因之一。

2009和2010 年桉樹(shù)純林土壤侵蝕量分別為14.9和3.9 t/hm2，而桉樹(shù)+桂牧1號(hào)象草經(jīng)營(yíng)模式土壤侵蝕量分別為10.0和4.2 t/hm2，2009年降低了32.89%，2010年則提高了7.69%(表2)。這是因?yàn)?010年4月份，桉樹(shù)+桂牧1號(hào)象草復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式補(bǔ)種牧草時(shí)對(duì)土壤進(jìn)行了翻墾。2011年桉樹(shù)－牧草復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式未產(chǎn)生土壤侵蝕，這可能是因?yàn)殍駱?shù)屬速生樹(shù)種，覆蓋率高，可有效增加樹(shù)冠截留，減少雨水對(duì)林地表土的沖刷流失。

表2 桉樹(shù)復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式地表徑流量和土壤侵蝕量Tab．2 Runoff and soil erosion amount of Eucalypt plantation inter－cropped with different crops

3.2 桉樹(shù)-農(nóng)作物復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式

桉樹(shù)－農(nóng)作物復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式選擇桉樹(shù)+木薯作定位監(jiān)測(cè)對(duì)象，同時(shí)以桉樹(shù)純林為對(duì)照。研究區(qū)降雨量和地表徑流量見(jiàn)表2，可知，2009和2010年桉樹(shù)－農(nóng)作物復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式地表徑流量變化范圍分別為7 255～11 837和5 813～8 795 m3/hm2。與桉樹(shù)純林相比，2009和2010年桉樹(shù)+木薯模式下地表徑流量分別降低了38.71%和33.91%。這說(shuō)明桉樹(shù)人工林間作木薯能有效減少地表徑流量的產(chǎn)生。這是因?yàn)槟臼韺俣嗄晟?熱帶亞熱帶)或1年生(溫帶)灌木［4］，可提高林地覆蓋率，有效地截留降雨。

2009和2010 年桉樹(shù)純林土壤侵蝕量分別為126.4和1.9 t/hm2，而桉樹(shù)+木薯復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式土壤侵蝕量分別為52.7和0.1 t/hm2，2009和2010年分別降低了58.31%和94.74%(表2)?？梢?jiàn)，桉樹(shù)+木薯復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式2010年幾乎未發(fā)生土壤侵蝕，防治水土流失效果極好。木薯前期生長(zhǎng)慢，生長(zhǎng)發(fā)育期長(zhǎng)［11］，且根系分布較深，桉樹(shù)人工林間作木薯能有效減少雨水對(duì)地表土的沖刷，隨種植時(shí)間水土保持效果越明顯。2010年底，自然災(zāi)害造成桉樹(shù)－農(nóng)作物復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式徑流場(chǎng)破壞，所以缺少2011年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

3.3 桉樹(shù)-藥材復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式

桉樹(shù)－藥材復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式選擇桉樹(shù)+扶芳藤、桉樹(shù)+金銀花、桉樹(shù)+雞骨草作定位監(jiān)測(cè)對(duì)象，同時(shí)以桉樹(shù)純林為對(duì)照。研究區(qū)降雨量和地表徑流量見(jiàn)表2，可以看出，2009、2010和2011年不同桉樹(shù)－藥材復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式地表徑流量變化范圍分別為8 569～10 033、2 986～4 387和 19.8～60.1 m3/hm2。與桉樹(shù)純林相比，2009、2010和2011年桉樹(shù)+扶芳藤、桉樹(shù)+金銀花、桉樹(shù)+雞骨草復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式地表徑流量分別降低了 1.51% ～14.59%、19.94% ～31.44%和11.56% ～67.12%。這表明，桉樹(shù)－藥材復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式能有效增加雨水的滲透和截流，減少地表徑流量，隨著種植時(shí)間各種復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式水土保持效果更加明顯。

2009和2010 年桉樹(shù)純林土壤侵蝕量分別為23.0和5.3 t/hm2，而桉樹(shù)+扶芳藤、桉樹(shù)+金銀花、桉樹(shù)+雞骨草模式土壤侵蝕量分別為25.3～59.4和0.8～1.6 t/hm2(表2)，2009年3種模式分別提高了158.26%、42.17%和10.00%，而2010年分別降低了75.47%、84.91%和69.81%。桉樹(shù)林地間作藥材時(shí)對(duì)林地表層土壤進(jìn)行了翻墾，并且不同藥材翻墾幅度不同，致使林地表層土壤疏松，更容易被雨水沖刷，所以2009年桉樹(shù)－藥材復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式土壤侵蝕量比較大，高于桉樹(shù)純林，隨著藥材的生長(zhǎng)，林地地面覆蓋率增加，使2010年土壤侵蝕量急劇減少，且低于桉樹(shù)純林。2011年各經(jīng)營(yíng)模式未產(chǎn)生土壤侵蝕，這可能是因?yàn)殍駱?shù)屬速生樹(shù)種，覆蓋度高，有效增加樹(shù)冠截留，減少雨水對(duì)表土的沖刷流失。

4 結(jié)論

桉樹(shù)人工林間作牧草、農(nóng)作物和藥材后，地表徑流量降低了1.51%～73.14%。土壤侵蝕量受人為干擾影響比較大，桉樹(shù)人工林間作牧草后，2009年土壤侵蝕量降低了32.89%，2010年4月補(bǔ)種牧草時(shí)對(duì)土壤進(jìn)行翻墾，導(dǎo)致2010年土壤侵蝕量提高了7.69%。桉樹(shù)人工林間作藥材時(shí)對(duì)土壤進(jìn)行翻墾，2009年土壤侵蝕量提高了10.00% ～158.26%，而2010年則降低了69.81% ～84.91%。桉樹(shù)人工林間作農(nóng)作物后，土壤侵蝕量降低了58.31% ～94.74%。由于桉樹(shù)屬速生樹(shù)種，覆蓋率高，有效增加樹(shù)冠截留，減少雨水對(duì)林地表土的沖刷流失，2011年各經(jīng)營(yíng)模式未產(chǎn)生土壤侵蝕。

桉樹(shù)人工林間作牧草、農(nóng)作物和藥材不僅提高林地利用率，而且有效地控制地表徑流和土壤侵蝕?？茖W(xué)合理的管護(hù)措施下，桉樹(shù)人工林復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式水土保持效益更加顯著，反之，則加劇水土流失。根據(jù)試驗(yàn)區(qū)近2年地表徑流量和土壤侵蝕量的觀測(cè)結(jié)果，初步認(rèn)定桉樹(shù)－木薯復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式水土保持效益比較好，是比較適宜的種植模式。

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Study on benefits of soil and water conservationin Eucalypt plantations inter-cropped with different crops

Wang Huili1，2，3，Jiang Yi1，2，3，Cao Jizhao1，2，3，Zeng Hui4，Liang Yanfang4，Wu Haichao5，Liu Dejie6

(1.Guangxi Zhuang Autonomous Region Forestry Research Institute，530002，Nanning;2.Key Laboratory of Central South Fast－growing Timber Cultivation of Forestry Ministry of China，530002，Nanning;3.Guangxi Key Laboratory of Superior Timber Trees Resource Cultivation，530002，Nanning;4.Guangxi Qipo State Forest Farm，530225，Nanning;5.Guangxi Pingtianshan Forest Farm，537112，Guigang，Guangxi;6.Guangxi Bobai State Forest Farm，537617，Bobai，Guangxi:China)

In order to select the compound planting pattern with good soil and water conservation benefits and provide a reference to the sustainable development ofEucalyptplantations，the runoff and soil erosion amount of different planting patterns includingEucalyptus－grass，Eucalyptus－crop andEucalyptus－h(huán)erbal medicine were observed in standard runoff plots(20 m×5 m).The results showed that:compared with onlyEucalyptusplantation，the runoff of other plantations，such asEucalyptus－grass，Eucalyptus－crop andEucalyptus－h(huán)erbal medicine，decreased by 21.07% －31.02%，33.91% －38.71%and 1.51% －67.12%respectively;soil erosion was obviously affected by human activity in the early－period，but soil erosion was not found in plantation patterns ofEucalyptus－grass，Eucalyptus－crop andEucalyptus－h(huán)erbal medicine two years later.Compared with other compound planting patterns，the decrease rate of runoff and soil erosion amount ofEucalyptus－cassava planting pattern was the greatest.Therefore， theEucalyptus－cassava plantation is considered as an appropriate compound planting pattern with good soil and water conservation benefit.

Eucalyptus;compound planting pattern;runoff;soil erosion amount

2011－10－27

2012－05－10

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“桉樹(shù)人工林復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式優(yōu)化篩選及效益評(píng)價(jià)”(08160－04);廣西林科院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目“桉樹(shù)人工林水土流失監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)”(林科201011號(hào));世界銀行貸款廣西綜合林業(yè)發(fā)展和保護(hù)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)子項(xiàng)目“土壤侵蝕監(jiān)測(cè)”(JC2)

王會(huì)利(1982—)，女，碩士，工程師。主要研究方向:林業(yè)土壤生態(tài)和植物營(yíng)養(yǎng)。E－mail:wanghuili6@163.com

?責(zé)任作者簡(jiǎn)介:蔣燚(1968—)，男，碩士，高級(jí)工程師。主要研究方向:森林生態(tài)和森林培育。E－mail:jy68@163.com

(責(zé)任編輯:程 云)