邢臺市核桃林水土保持效益分析

袁曉龍, 王秀茹, 郭曉輝, 李保國

(1.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院， 北京 100083；

2.國土資源部土地整治中心， 北京 100035； 3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院， 河北 保定 071000)

邢臺市核桃林水土保持效益分析

袁曉龍1, 王秀茹1, 郭曉輝2, 李保國3

(1.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院， 北京 100083；

2.國土資源部土地整治中心， 北京 100035； 3.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院， 河北 保定 071000)

摘要：[目的] 分析不同樹齡核桃林在不同栽植模式下的水土保持效益，為該區(qū)核桃經(jīng)濟(jì)林栽培技術(shù)技術(shù)的完善以及水土流失的有效防治提供理論依據(jù)。[方法] 以河北省邢臺市裸地和不同核桃林地內(nèi)的徑流場為研究對象，采用野外試驗(yàn)布設(shè)和室內(nèi)分析測定相結(jié)合的方法，以裸地為對照研究了不同核桃林在天然降雨后的產(chǎn)流產(chǎn)沙特征。[結(jié)果] (1) 在常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林3種核桃林栽植模式中，核桃—苜蓿林保水保土效果表現(xiàn)最優(yōu)，徑流系數(shù)在0.14%~0.30%之間，徑流含沙量在4.04~8.95 kg/m3之間。 (2) 在同一核桃林栽植模式中，隨著核桃樹樹齡的增長其保水保土作用也逐漸增強(qiáng)。5年生核桃林的徑流系數(shù)和徑流含沙量平均為3年生核桃林的95.90%和83.63%，8年生核桃林的徑流系數(shù)和徑流含沙量平均為3年生核桃林的94.54%和77.66%。[結(jié)論] 核桃林適宜的栽植模式可以在增加經(jīng)濟(jì)效益的同時，有效地控制水土流失，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)針對不同的地形條件、降雨特性進(jìn)行合理的選擇。

關(guān)鍵詞：河北省邢臺市； 核桃林； 水土保持效益

邢臺市位于河北省中南部，太行山脈南段東麓，華北平原中部，北緯36°45′—37°48′，東經(jīng)113°45′—115°50′之間，東以大運(yùn)河和山東省相望，西依太行山與山西省毗鄰，北及東北與省會石家莊市、衡水市相連，南接邯鄲市，總面積約12 456 km2，地勢西高東低，以京廣線為界，西部為山區(qū)丘陵，東部為平原。土壤侵蝕以降水和地表徑流為直接動力，即以水力侵蝕為主，其主要侵蝕形態(tài)有面蝕和溝蝕。20世紀(jì)80年代后期以來，山區(qū)開礦、采石、修路等生產(chǎn)建設(shè)事業(yè)迅速發(fā)展，由于棄渣和排棄尾礦，人為活動造成的地表植被損毀、水土流失越來越嚴(yán)重?！吨腥A人民共和國水土保持法》頒布實(shí)施后，人為活動造成的水土流失受到一定的限制和治理，但治理和恢復(fù)的速度與破壞速度大體持平。2009年邢臺市水土保持規(guī)劃區(qū)總面積3 508 km2，其中邢臺縣、臨城縣、沙河市和內(nèi)丘縣分別為1 195，548.2，553.79和531.72 km2，該市水土流失總面積1 820 km2，占全市總面積的14.6%[1-4]。

核桃樹(Juglansregia)，落葉喬木，喜溫、耐寒、耐旱、喜直射光經(jīng)濟(jì)樹種，對環(huán)境條件要求較寬，是我國經(jīng)濟(jì)樹種中分布最廣的樹種之一，具有較高的營養(yǎng)價值和藥用價值。邢臺市西部山區(qū)是核桃傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)，2010年邢臺市核桃面積達(dá)到1.47×105hm2，2012年達(dá)到了2.53×105hm2。姜國宏、高嵩和劉霞等[5-7]研究認(rèn)為經(jīng)濟(jì)林退耕類型的土壤侵蝕面積降低率在31%～23%之間，其水土保持作用顯著，山核桃林綜合治理項(xiàng)目區(qū)可治理水土流失區(qū)域的水土流失強(qiáng)度逐步實(shí)現(xiàn)從中度向輕度的轉(zhuǎn)變，通過山核桃林的水土流失治理，增加了林區(qū)植被，提高了土壤保水保土能力，提高了土壤肥力，改善了林區(qū)小氣候，增加了林區(qū)的生物多樣性，減少和控制了病蟲害，促進(jìn)了項(xiàng)目區(qū)森林系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。因此，探討邢臺市核桃林的水土流失規(guī)律，不但有助于有效地治理水土流失，改善生態(tài)環(huán)境，還可以最大限度地提高其經(jīng)濟(jì)效益，寓經(jīng)濟(jì)效益于生態(tài)效益之中，對完善核桃經(jīng)濟(jì)林的栽培技術(shù)以及防治水土流失的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1材料與方法

1.1　試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于太行山南段東麓臨城縣丘陵區(qū)，東經(jīng)114°24′，北緯37°18′，海拔80~135 m。中低山區(qū)巖性主要包括太古界古老變質(zhì)巖系、元古界淺變質(zhì)巖系和震旦紀(jì)石英砂巖系，丘陵地區(qū)主要為下古界寒武系奧陶石灰?guī)r和上古界石碳二疊巖系，中生界三疊系、白堊系地層有零星分布[2]。土壤為山地生草甸棕壤土、褐土及草甸土，土壤母質(zhì)主要是洪積沖積物，局部存有冰積磧物，pH值7.3。年均降水量521 mm，年均氣溫13.0 ℃，極端最高氣溫41.8 ℃，最低氣溫-23.1 ℃，無霜期202 d，年均日照2 653 h。當(dāng)?shù)貙儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，四季分明，降雨季節(jié)分配不均，雨量集中在7—8月份，沿河川兩岸分布有帶狀和裙?fàn)钜?、二級階地，沖溝較發(fā)育，水土流失嚴(yán)重[4]。試驗(yàn)選用的核桃樹品種為當(dāng)?shù)仄毡樵耘嗟谋∑ず颂覙洹?/p>

1.2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選取核桃林和荒崗地9°~11°的坡面，共設(shè)10個處理，分別為：裸地(LD)；3年生常規(guī)核桃林(3CH)、5年生常規(guī)核桃林(5CH)和8年生常規(guī)核桃林(8CH)；3年生核桃—苜蓿林(3HM)、5年生核桃—苜蓿林(5HM)和8年生核桃—苜蓿林(8HM)；3年生核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林(3HF)、5年生核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林(5HF)和8年生核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林(8HF)，裸地與核桃林臨近，所有核桃林均為當(dāng)?shù)仄毡椴捎玫目屯猎炝址绞皆灾?，核桃樹株行距?.5 m×3.0 m。各處理的具體描述詳見表1。試驗(yàn)采用徑流場法進(jìn)行研究，在每個處理中設(shè)徑流小區(qū)，規(guī)格為2.5 m×10 m，在徑流小區(qū)四周分別設(shè)高0.20 m，寬0.15 m的磚—水泥截水墻圍堰，在下圍堰內(nèi)側(cè)用水泥做集流槽，并使集流槽保持一定坡降比(1%)，在較低處連接水管，通向小區(qū)外的集水池，保證集流槽內(nèi)平整均勻，截水墻、集流槽和地面要連接密實(shí)，最后用塑料布蓋上集水水池，以防其他水或沙土進(jìn)入，當(dāng)下雨后及時量取徑流量和泥沙量[8]。針對不同處理在不同降雨條件下的產(chǎn)流、產(chǎn)沙特征進(jìn)行研究，以裸地作為對照，對比分析不同核桃林的水土保持效益。

1.3　測定項(xiàng)目

降雨量采用雨量筒測定，將每次降雨收集在雨量筒內(nèi)，觀測降雨量，并記錄降雨時間。徑流量采用徑流場法，降雨前在集水池中固定好收集徑流的大號透明塑料袋，降雨產(chǎn)生徑流流入到各小區(qū)下方集水池的塑料袋后，收集并計(jì)算出各小區(qū)的徑流量。泥沙流失量采用烘干法，將收集回的徑流在水桶中攪拌均勻，用100 ml的塑料瓶采集泥沙樣3瓶，置于烘箱內(nèi)105 ℃烘干后稱重，計(jì)算出每次降雨各小區(qū)的泥沙流失量[9]。

2結(jié)果與分析

試驗(yàn)觀測期為2012年4月下旬至9月中旬，共觀測天然降雨16場，但因其中10場降雨的降雨量較小，產(chǎn)流產(chǎn)沙不明顯，因此選取另外降雨量較大，產(chǎn)流產(chǎn)沙明顯的6場典型天然降雨進(jìn)行分析(表2)，其中A，E和F這3場降雨歷時較短，降雨量少；B場降雨歷時較短，降雨量大；C場降雨歷時較長，降雨量少；D場降雨歷時較長，降雨量大。

表1　各試驗(yàn)處理的具體特征

注：LD為裸地，3CH為3年生常規(guī)核桃林，5CH為5年生常規(guī)核桃林，8CH為8年生常規(guī)核桃林；3HM為3年生核桃—苜蓿林，5HM為5年生核桃—苜蓿林，8HM為8年生核桃—苜蓿林，3HF為3年生核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林，5HF為5年生核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林，8HF為8年生核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林。下同。

表2　研究區(qū)試驗(yàn)觀測期各場降雨特征

2.1　不同核桃林的坡面徑流和產(chǎn)沙特征

各場降雨中徑流量和泥沙流失量的多少是裸地和不同核桃林水土保持效益大小的綜合反映。對試驗(yàn)區(qū)各場降雨中不同處理水土流失情況的觀測結(jié)果詳見表3。由表3可以看出，在各場降雨過程中，裸地、常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林的徑流量及泥沙流失量不但受到降雨量多少的影響，還與降雨歷時時間的長短有密切關(guān)系。

(1) 在降雨量較小、降雨歷時較長的C場降雨過程中，核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林和裸地產(chǎn)生的徑流量較常規(guī)核桃林和核桃—苜蓿林少，這是由于核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤中存在大量的土壤孔隙，在降雨歷時長、降雨強(qiáng)度小的情況下，使降雨大部分入滲到地下[10-11]，而裸地長期處于干旱缺水狀態(tài)，雨滴落到地面后會迅速被土壤吸收，因此二者在小強(qiáng)度的降雨情況下產(chǎn)生的徑流量比其他處理都少。另外裸地和核桃林各處理產(chǎn)生的泥沙流失量與徑流量的大小呈正相關(guān)，產(chǎn)生的徑流量越大，其對應(yīng)的泥沙流失量也就越多。 (2) 在降雨量較小、降雨歷時較短的A，E和F這3場降雨過程中，隨著降雨強(qiáng)度的逐漸增大，各處理的徑流量和泥沙流失量也隨之增加。其中，在A和E兩場降雨中，裸地的徑流量最少，其次為核桃—苜蓿林、核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林和常規(guī)核桃林。與C場降雨相似，在降雨前裸地土壤較核桃林土壤干旱，大部分降雨很快入滲，這是導(dǎo)致其徑流量少的重要原因，而在核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林中，由于其土壤疏松，土壤孔隙較多，大部分徑流也都入滲到地下，因而其徑流量小于常規(guī)核桃林。隨著降雨強(qiáng)度的增加，在F場降雨中，核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林和裸地產(chǎn)生的徑流量明顯增加，這是由于，裸地土壤較硬實(shí)，隨著降雨強(qiáng)度的增加降雨來不及入滲就形成了徑流，而核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林中的土壤在較大雨強(qiáng)下，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)逐漸被雨滴沖擊力破壞，土壤孔隙堵塞，導(dǎo)致降雨入滲量減少。在這3場降雨過程中，裸地產(chǎn)生的泥沙流失量均較核桃林各處理大，這是由于裸地?zé)o核桃樹對雨滴的攔截，缺乏植被根系對土壤的固結(jié)以及植被地上部分對徑流中土壤顆粒的阻擋，因此裸地地表的土壤在雨滴的作用力下更容易發(fā)生濺蝕，隨著徑流量的增加泥沙大量被運(yùn)移，發(fā)生流失；核桃林各處理產(chǎn)生的泥沙流失量與徑流量的多少呈正相關(guān)，徑流量越大，泥沙流失量也越多。 (3) 在降雨量較大的B和D兩場降雨過程中，裸地產(chǎn)生的徑流量和泥沙流失量最多，而常規(guī)核桃林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林相差不大，核桃—苜蓿林最少，這與在F場雨中各處理產(chǎn)生徑流量和泥沙流失量多少的關(guān)系及其原因相類似。在核桃—苜蓿林中，因有核桃林對降雨的攔截以及地面苜蓿對徑流的截持和對土壤的固結(jié)，其表現(xiàn)出了良好的水土保持效益[12-14]。

表3　不同降雨各處理徑流量和泥沙量統(tǒng)計(jì)

圖1為在各場降雨過程中不同樹齡的常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林產(chǎn)生的徑流量和泥沙流失量與裸地比較的結(jié)果(見圖1)。

(1) 在不同降雨量和降雨強(qiáng)度下，核桃林各處理相對于裸地的徑流量和泥沙流失量的大小規(guī)律也不同，當(dāng)降雨量和降雨強(qiáng)度均小時(C場降雨)，核桃林各處理產(chǎn)生的徑流量和泥沙流失量都大于裸地(常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林產(chǎn)生的徑流量分別為裸地的272.26%，222.85%和211.46%；泥沙流失量分別為裸地的200.34%，121.15%和124.20%)，但隨著降雨量和降雨強(qiáng)度的增大，在A，E，F(xiàn)，B和D降雨中裸地產(chǎn)生的徑流量和泥沙流失量逐漸超過并大于核桃林各處理(D場降雨中，常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林產(chǎn)生的徑流量分別為裸地的44.24%，40.42%和44.80%；泥沙流失量分別為裸地的38.71%，24.92%和34.19%)。

(2) 在同一核桃林栽植模式下，隨著處理中核桃樹樹齡的增大，其保水保土的作用也越來越強(qiáng)(如D場降雨中，3年生，5年生和8年生核桃—苜蓿林產(chǎn)生的徑流量和泥沙流失量依次分別為裸地的42.70%，39.87%和38.68；27.30%，24.13%和23.32%)

(3) 核桃林各處理中，因有核桃樹對降雨的攔截以及地面苜蓿對徑流的截持和對土壤的固結(jié)作用，核桃—苜蓿林產(chǎn)生的徑流量和泥沙流失量最少，表現(xiàn)出了良好的水土保持效益。

圖1　各場降雨核桃林各處理的徑流量和泥沙流失量

總體來講，在A，B，C，D，E和F這6場降雨中，常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林產(chǎn)生的徑流量相對于裸地的百分比分別為：127.28%，117.70%和123.34%(A場降雨)； 66.46%，51.82%和68.26%(B場降雨)；272.26%，222.85%和211.46%(C場降雨)；44.24%，40.42%和44.80%(D場降雨)；120.39%，109.74%和115.65%(E場降雨)；98.18%，89.94%和98.93%(F場降雨)。產(chǎn)生的泥沙流失量依次分別為裸地的：74.90%，44.27%和45.10%(A場降雨)；39.30%，23.96%和45.85%(B場降雨)；200.34%，121.15%和124.20%(C場降雨)；38.71%，24.92%和34.19%(D場降雨)；76.23%，41.24%和44.41%(E場降雨)；57.40%，38.01%和44.74%(F場降雨)。在降雨量較小的A，C，E和F這4場降雨中，核桃林各處理產(chǎn)生相對于裸地的徑流量和泥沙流失量隨著降雨強(qiáng)度的增加而逐漸增大，在降雨量較大的B和D兩場降雨中，其同樣隨著降雨強(qiáng)度的增加而逐漸增大。

2.2　不同核桃林的坡面徑流系數(shù)特征

徑流系數(shù)是同一流域面積、同一時段內(nèi)徑流量與降水量的比值，與徑流量相比，徑流系數(shù)是一個簡單但綜合反映流域內(nèi)自然地理因素對降雨形成徑流的影響的綜合指標(biāo)。圖2為在各場降雨過程中，裸地、常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林各處理的徑流系數(shù)變化。由圖2可以看出： (1) 在C場降雨中，降雨量少且降雨歷時較長，降雨落到干旱的裸地地面有較長時間入滲，大部分降雨滲入到地下，因此裸地的徑流系數(shù)小于常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林各處理﹝裸地、常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林的徑流系數(shù)分別為0.11%，0.29%，0.24%和0.23%﹞；在核桃林各處理中，核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林的徑流系數(shù)小于常規(guī)核桃林和核桃—苜蓿林，這與其良好的土壤質(zhì)地有密切的關(guān)系。 (2) 在A，E和F這3場降雨中，常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林各處理之間以及與裸地之間徑流系數(shù)的差異不大。在各核桃林處理中，核桃—苜蓿林的徑流系數(shù)最小，另外隨著核桃樹樹齡的增長，其徑流系數(shù)也隨著減少，表現(xiàn)出較好地保水能力。其中，在A和E兩場降雨中，前期裸地的土壤較核桃林各處理干旱，降雨時雨水大部分入滲，因而其徑流系數(shù)小于核桃林處理的徑流系數(shù)。與降雨徑流量變化相似，隨著降雨強(qiáng)度的增加和降雨的進(jìn)行，雨水在地面較硬實(shí)的裸地上逐漸來不及入滲就形成了徑流，因此在F場降雨中裸地徑流系數(shù)增加較快，最終近與核桃林相等(在F場降雨中，裸地、常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林的徑流系數(shù)分別為0.25%，0.25%，0.23%和0.25%)。 (3) 在B和D兩場降雨中，裸地的徑流系數(shù)大于常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林各處理的徑流系數(shù)，在降雨量大、降雨歷時較長的D場雨中差異更明顯(在B和D兩場降雨中，裸地、常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林的徑流系數(shù)依次分別為0.55%，0.37%，0.29%和0.38%；0.35%，0.16%，0.14%和0.16%)。核桃—苜蓿林在這兩場降雨中仍表現(xiàn)出較好地保水效益，另外與常規(guī)核桃林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林相比，降雨量和降雨強(qiáng)度越大，其保水作用越是明顯。

圖2　各場降雨中裸地和核桃林各處理的徑流系數(shù)變化

總體來講，在A，B，C，D，E和F這6場降雨中，常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林產(chǎn)生的徑流系數(shù)依次分別為裸地的：134.58%，124.44%和130.41%(A場降雨)；66.76%，52.06%和68.57%(B場降雨)；293.53%，240.26%和227.98%(C場降雨)；44.48%，40.64%和45.04%(D場降雨)；115.68%，105.44%和111.12%(E場降雨)；99.64%，91.27%和100.40%(F場降雨)。在降雨量和降雨強(qiáng)度都小的降雨(C場降雨)情況下，常規(guī)核桃林的徑流系數(shù)大于核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林(徑流系數(shù)分別為0.29%和0.23%)，但在其他降雨情況下，二者的徑流系相差不大。在核桃林處理中，隨著核桃樹樹齡的增長，其徑流系數(shù)逐漸減小，逐漸表現(xiàn)出較強(qiáng)的保水作用，其中8年生核桃—苜蓿林在核桃林各處理中表現(xiàn)出了最強(qiáng)的保水效益。

2.3　不同核桃林的徑流含沙量特征分析

徑流含沙量是衡量水土流失的重要參數(shù)，在研究土壤侵蝕程度時，必須測定徑流含沙量，為水土流失治理決策提供合理的科學(xué)依據(jù)，對土壤侵蝕研究和水土流失治理具有重要意義。圖3為在各場降雨過程中，裸地、常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林各處理的徑流含沙量變化情況。由圖3可以看出： (1) 在各場降雨過程中，一方面由于裸地缺乏喬灌木對降雨的截流以及對降雨雨滴沖擊力的緩沖作用，致使降雨過程中發(fā)生的降雨濺蝕會較核桃林各處理嚴(yán)重，另一方面在裸地地面具有攔截水土流失的草本植物只是零星分布，蓋度(<5%)小，其對地表徑流中攜帶的泥沙的攔截作用不大，因此如果在裸地地面一旦產(chǎn)生地表徑流，就會發(fā)生比較嚴(yán)重的泥沙流失。在觀測的六場降雨中，不論降雨量和降雨強(qiáng)度大小，裸地產(chǎn)生的徑流含沙量均大于其他各核桃林處理。 (2) 在核桃林各處理中，3年生常規(guī)核桃林在各場降雨中的徑流含沙量較大，這與其栽植時間短、核桃樹樹形枝干尚小，對降雨截流作用不大，另外很大部分外來客土還未轉(zhuǎn)化為林地土壤，遇到降雨時松動的客土很容易隨著地表徑流而發(fā)生流失有關(guān)；核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林雖然地面土壤疏松，徑流入滲較快，但地表無草本覆蓋，在降雨量或降雨強(qiáng)度較大的降雨中(B場降雨)其會發(fā)生比常規(guī)核桃林和核桃—苜蓿林更嚴(yán)重的濺蝕，隨著地表徑流就會有大量的泥沙隨之流失；5年生和8年生常規(guī)核桃林在降雨量和降雨強(qiáng)度較小的降雨中，其徑流含沙量與核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林相差不大。 (3) 在核桃林各處理中，核桃—苜蓿林在每次降雨中的徑流含沙量均小于其他各處理，并且隨著樹齡的增長其保土作用也隨著增強(qiáng)(在B場降雨中，3年生、5年生和8年生核桃—苜蓿林的徑流含沙量分別為6.60，6.24和5.93 kg/m3，平均為常規(guī)核桃林的78.25%，核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林的68.87%)。

圖3　各場降雨中裸地和核桃林各處理的徑流含沙量變化

總體來講，在A，B，C，D，E和F這6場降雨中，常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林產(chǎn)生的徑流含沙量依次分別為裸地的：58.57%，37.40%和36.36%(A場降雨)；59.02%，46.18%和67.12%(B場降雨)；73.45%，54.13%和58.64%(C場降雨)；87.36%，61.61%和76.18%(D場降雨)；63.02%，37.49%和38.33%(E場降雨)；58.31%，42.31%和45.24%(F場降雨)。在各場降雨過程中，裸地的徑流含沙量均大于核桃林各處理；核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林在降雨量和降雨強(qiáng)度較小時，其徑流含沙量與常規(guī)核桃林相差不大，當(dāng)降雨量和降雨強(qiáng)度增大時，其徑流含沙量會迅速增加；在核桃林各處理中，隨著核桃樹樹齡的增長，其保土作用也逐漸提高，其中核桃—苜蓿林的徑流含沙量最少，表現(xiàn)出較強(qiáng)的保土能力。

3結(jié) 論

(1) 不同核桃林處理具有不同的水土保持效果，在降雨量少、降雨歷時短的小型降雨(C場降雨)中，核桃林各處理產(chǎn)生的徑流量和泥沙流失量較裸地多，徑流系數(shù)較裸地大，而徑流含沙量較裸地小。隨著降雨量和降雨強(qiáng)度的增加，裸地和核桃林各處理產(chǎn)生的徑流量和泥沙流失量也不斷增加，其中裸地的增加速度最快，其次為核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林，核桃—苜蓿林增加最慢(在B場降雨中，裸地產(chǎn)生的徑流量和泥沙流失量分別為核桃—苜蓿林的192.95%和418.68%，核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林分別為核桃—苜蓿林的131.70%和191.30%)。在降雨量較小時，核桃林各處理徑流系數(shù)時有波動，但變化不大，裸地的徑流系數(shù)隨著降雨強(qiáng)度的增大而逐漸增加；在降雨量較大時，裸地的徑流系數(shù)大于核桃林各處理，降雨強(qiáng)度增加時，裸地、常規(guī)核桃林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林的徑流系數(shù)增加較核桃—苜蓿林快。在各場降雨中裸地的徑流含沙量均大于核桃林各處理，其中核桃—苜蓿林最小。

(2) 在常規(guī)核桃林、核桃—苜蓿林和核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林3種核桃林栽植模式中，核桃—苜蓿林由于行間間種的苜?？梢栽黾訉涤暧晁奈蘸蛯搅髦心嗌车挠行r截，因此其保水保土效果在各種處理中表現(xiàn)最優(yōu)，徑流系數(shù)在0.14%～0.30%之間，徑流含沙量在4.04～8.95 kg/m3之間；降雨量和降雨強(qiáng)度較小時，核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林保水和保土能力優(yōu)于常規(guī)核桃林，反之，常規(guī)核桃林優(yōu)于核桃—生態(tài)放養(yǎng)(雞)林，但評價二者水土保持功能優(yōu)劣的具體降雨量和降雨強(qiáng)度臨界值還待于進(jìn)一步研究。

(3) 在同一核桃林栽植模式中，隨著核桃樹樹齡的增長，樹形和枝干逐漸長大以及核桃樹對林地土壤理化性質(zhì)的逐漸改良，核桃林對降雨的截流作用、核桃樹枝葉對降雨雨滴沖擊力的緩沖作用、林地土壤對降雨的吸收作用不斷增強(qiáng)，因此其保水保土作用也逐漸增強(qiáng)；在各場降雨中，5年生核桃林的徑流系數(shù)和徑流含沙量分別平均為3年生核桃林的95.90%和83.63%，8年生核桃林的徑流系數(shù)和徑流含沙量分別平均為3年生核桃林的94.54%和77.66%。

(4) 降雨過程中，坡面產(chǎn)流、產(chǎn)沙與核桃林不同的栽植模式以及樹齡密切相關(guān)，核桃林適宜的栽植模式可以在增加經(jīng)濟(jì)效益的同時，還能提高降雨入滲能力，有效控制水土流失，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)針對不同地區(qū)的降雨特性、不同的地形條件進(jìn)行合理選擇。就試驗(yàn)區(qū)而言，在方便管理的前提下，建議在坡度<9°的林地采用核桃—生態(tài)放養(yǎng)栽植模式，在不易發(fā)生水土流失的基礎(chǔ)上來提高核桃園的整體經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出；在坡度>9°的林地盡量采用核桃—苜蓿栽植模式，在降雨量和降雨強(qiáng)度較大時，在保證核桃林經(jīng)濟(jì)效益的同時可以有效地防止發(fā)生水土流失。另外對于土壤條件較差的部分常規(guī)核桃林，應(yīng)及時改善其不良的立地條件，為核桃生長發(fā)育創(chuàng)造良好的土壤環(huán)境，在做好水土保持工作的同時(如修筑梯田、挖撩壕、魚鱗坑等)，還要進(jìn)行土壤翻耕，擴(kuò)大根系活動范圍[15]。由于觀測年限所限，本試驗(yàn)無法全面地綜合各類型降雨情況下不同核桃林的保水保土效果，仍需多年試驗(yàn)進(jìn)行完善，以便得到更加精確的數(shù)據(jù)，做進(jìn)一步研究。

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Soil and Water Conservation Benefits of Walnut Forests in Xingtai City

YUAN Xiaolong1, WANG Xiuru1, GUO Xiaohui2, LI Baoguo3

(1.SchoolofSoilandWaterConservation,BeijingForestryUniversity,Beijing100083,China; 2.LandConsolidationandRehabilitationCenter,MLR,Beijing100035,China;3.CollegeofForestry,AgriculturalUniversityofHebeiProvince,Baoding,Hebei071000,China)

Abstract：[Objective] Studing the soil and water conservation benefits of walnut forest with different ages and planting patterns, in order to provide a theoretical basis for the improvement of walnut forest cultivation technology system and effective prevention and control of soil and water conservation in Xingtai City.[Methods] The runoff fields of bare land and different walnut woodlands in Xingtai City, Hebei Province were used as the research objects. Runoff and sediment characteristics of the walnut forests were studied after the natural rainfall with the bare land as control by the method of field measurement and laboratory analysis. [Results] (1) In the conventional walnut forests, walnut—alfalfa forests and walnut—eco-stocking(with chicken in site) forests, the soil and water conservation effects of the walnut—alfalfa forests were the best with the runoff coefficient of 0.14% to 0.30% and the runoff sediment concentration of 4.04 kg/m3to 8.95 kg/m3; (2) In the same walnut forests planting mode, the soil and water conservation effect gradually increased with the growth of walnut trees, the runoff coefficient and runoff sediment concentration of 5 a walnut forests were 95.90% and 83.63% of the corresponding value of 3 a walnut forests averagely, and 8 a walnut forests were 94.54% and 77.66% of the value of 3 a walnut forests averagely. [Conclusion] Suitable planting pattern of the walnut forests could control the erosion effectively and increase the economic benefits, so reasonable choices should be made according to the terrain conditions and rainfall characteristics of different regions for practical application.

Keywords:Xingtai City of Hebei Province; walnut forests; soil and water conservation benefits

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-288X(2015)02-0306-07

中圖分類號：S715.3

通信作者：王秀茹(1957—)，女(漢族)，河北省清苑縣人，教授,博士生導(dǎo)師，主要從事流域管理、水資源及農(nóng)田水利方面的研究。E-mail:wang-xr@163.com。

收稿日期：2014-03-05修回日期：2014-04-05
資助項(xiàng)目：林業(yè)公益性行業(yè)專項(xiàng)“干旱丘陵崗地生態(tài)經(jīng)濟(jì)型水土保持林水土保持效益評價研究”(201004024)
第一作者：袁曉龍(1988),男(漢族)，河北省尚義縣人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)樗帘３峙c荒漠化防治。E-mail:414405377@qq.com。