不同生長年限的植物籬對坡耕地紫色土土壤侵蝕和土壤有機(jī)質(zhì)的影響

何丙輝，陳晶晶，向明輝，諶蕓

（1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400715；2.遂寧水土保持試驗(yàn)站，四川遂寧629006）

?

不同生長年限的植物籬對坡耕地紫色土土壤侵蝕和土壤有機(jī)質(zhì)的影響

何丙輝1，陳晶晶1，向明輝2，諶蕓1

（1.西南大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶400715；2.遂寧水土保持試驗(yàn)站，四川遂寧629006）

為了解不同生長年限植物籬的資源利用對坡耕地土壤侵蝕及土壤肥力的影響，為制定坡耕地植物籬土地管理措施提供基礎(chǔ)依據(jù)，為植物籬種植模式可持續(xù)性提供量化指標(biāo)，本實(shí)驗(yàn)跟蹤研究植物籬生長過程。對2年生植物籬生長狀況對坡耕地水土流失治理效益和土壤有機(jī)質(zhì)變化的影響進(jìn)行分析，比較1、2年生香根草和新銀合歡植物籬不同坡度（10°和15°）下的效益。結(jié)果表明：（1）從定植后的第二年起，植物籬開始發(fā)揮對徑流、泥沙的機(jī)械攔截作用。植物籬對徑流阻滯效果大體表現(xiàn)為10°坡耕地香根草植物籬＞10°坡耕地新銀合歡植物籬＞15°坡耕地香根草植物籬＞10°坡耕地對照＞15°坡耕地對照。2年生新銀合歡植物籬未形成閉合帶，只能減少地表徑流，對徑流中泥沙的攔截作用不明顯。此外，植物籬措施在高強(qiáng)度降雨下對徑流泥沙的控制作用最為顯著?？傮w上植物籬對坡面產(chǎn)流量的控制效應(yīng)大于對坡面產(chǎn)沙量的控制效應(yīng)。（2）植物籬栽植初期應(yīng)考慮其生長期的資源利用策略，結(jié)合坡度、坡位和植物籬物種等因素，分量加大坡耕地施肥量。通過施肥促進(jìn)植物籬生長、密閉，進(jìn)一步提高對徑流泥沙的攔截效率。（3）植物籬對徑流泥沙的攔截和有機(jī)質(zhì)的固持作用實(shí)質(zhì)上是對坡耕地水分、土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分的再分配。

紫色土；植物籬；香根草；新銀合歡；水土流失；有機(jī)質(zhì)

紫色土是三峽庫區(qū)主要的種植土壤，面積占庫區(qū)耕地的78.7%，其中65.5%為坡耕地［1］。嚴(yán)重的水土流失、土地退化和庫區(qū)移民帶來的巨大社會(huì)經(jīng)濟(jì)壓力加速了坡耕地的土壤侵蝕。植物籬間作作為一種特殊的農(nóng)林復(fù)合技術(shù)應(yīng)用于坡耕地，能夠改良土壤、攔截徑流、保土蓄水，是一種有效的防治坡耕地水土流失的可持續(xù)利用生物工程措施［1-3］，并且有助于坡地退化土壤養(yǎng)分庫的恢復(fù)重建［4］。由于低廉的成本，近20年來植物籬已成為國際上在環(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治理模式。深入推廣坡耕地等高植物籬技術(shù)對保持庫區(qū)坡地土壤肥力，減少水庫泥沙淤積和減輕水體污染具有重要意義。

歷年來國內(nèi)外有關(guān)植物籬效益分析的相關(guān)報(bào)道中，已有不少利用植物籬帶控制土壤侵蝕、固持土壤有機(jī)碳及影響微地貌的研究。陳旭暉等［5］研究表明，定植植物籬后，小區(qū)土壤侵蝕量比對照小區(qū)明顯減小，植物籬減緩徑流，阻擋水土流失。植物籬通過降雨截留、降低流速和阻攔泥沙3個(gè)方面影響徑流泥沙過程。蔡強(qiáng)國等［6］對等高植物籬控制侵蝕的原因進(jìn)行分析研究，認(rèn)為機(jī)械攔阻是植物籬減少侵蝕的主要原因。卜崇峰［7］認(rèn)為，植物籬的降雨截留、增加入滲對侵蝕影響甚微，植物籬能控制坡地侵蝕產(chǎn)沙量主要是通過改變小區(qū)內(nèi)局部徑流流速實(shí)現(xiàn)的。四川省西南部金沙江河谷海拔高度1 000～1 400 m內(nèi)在坡耕地上相隔4～6 m種植雙行固氮植物籬，6年后與對照相比土壤有機(jī)質(zhì)含量提高19.8%～32%，含固氮量提高74.9%～133.9%，使極為退化的土地得到改善［8，9］。同時(shí)，植物籬結(jié)合覆蓋、施肥等農(nóng)業(yè)措施能夠明顯提高坡地水土保持效益。

然而，植物籬不同生長期期資源利用策略不同，造成植物籬不同生長時(shí)期對土壤物理性狀、水土流失及養(yǎng)分控制效益的差異。生長過程中不同時(shí)期植物籬對坡耕地水土流失和土壤肥力的影響的研究國內(nèi)還罕有報(bào)道。為此，本實(shí)驗(yàn)跟蹤植物籬生長過程，研究不同生長期植物籬對坡耕地土壤侵蝕及土壤肥力的影響。1年生植物籬的效益研究，我們已有過文獻(xiàn)報(bào)道［10，11］，本文主要研究2年生植物籬生長狀況對坡耕地水土流失治理效益和土壤有機(jī)質(zhì)變化的影響，比較1、2年生香根草和新銀合歡植物籬不同坡度下水土保持效益的差異。以期為制定用植物籬防止坡耕地水流失的土地管理措施提供基礎(chǔ)依據(jù)，為植物籬種植模式可持續(xù)性利用提供量化指標(biāo)。

1　研究地點(diǎn)及方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于四川省遂寧市安居區(qū)的遂寧水土保持試驗(yàn)站內(nèi)（30°21′51″N，105°28′37″E），最高海拔高程330.58 m，最低海拔高程288.00 m。研究區(qū)地處川中盆地中部，嘉陵江中、下游丘陵區(qū)，屬涪江水系一級(jí)支流瓊江流域，是典型盆中丘陵地貌。屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充足，日照偏少。年平均氣溫為18.2℃，多年平均降雨量933.3 mm，年均蒸發(fā)量897.2 mm，多年平均日照時(shí)數(shù)為4 426.70 h，年平均無霜期296天。母巖為侏羅系遂寧組巖層發(fā)育而成的紫色土，有機(jī)質(zhì)和氮素含量低，土壤松散，大多是砂巖、頁巖、泥巖風(fēng)化形成的幼年土，結(jié)構(gòu)性差，土壤pH呈中性到微堿性，土壤抗沖刷和抗侵蝕能力均較弱，試驗(yàn)小區(qū)概況見表1。

表1　試驗(yàn)小區(qū)概況Table 1The basic information of test plots

1.2材料與方法

1.2.1試驗(yàn)小區(qū)的選取

選取試驗(yàn)區(qū)內(nèi)5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)，其坡面均向南，土壤屬紅棕紫色土，母質(zhì)為泥頁巖，中壤。本試驗(yàn)各小區(qū)采用相同的農(nóng)作物（玉米）和農(nóng)作物種植耕作模式（順坡常規(guī)種植）。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在1號(hào)（10°）小區(qū)栽植新銀合歡（Leucaena leucocephala，含羞草科）植物籬，在3號(hào)（10°）和5號(hào)（15°）小區(qū)栽植香根草（Vetiveria zizanioides，禾本科巖蘭草屬）植物籬；2號(hào)（10°）和4號(hào)（15°）無植物籬小區(qū)作為對照，其中2號(hào)小區(qū)為1、3號(hào)小區(qū)的對照，4號(hào)小區(qū)為5號(hào)小區(qū)的對照。香根草、新銀合歡采用移栽，栽植初期植株高度約30 cm，之后兩次采樣時(shí)植物籬的生長情況見表2。為消除施肥水平對試驗(yàn)結(jié)果的影響，每個(gè)小區(qū)施肥時(shí)間及水平相同。各小區(qū)于每年的5月22日施氮肥（N），磷肥（P2O5）及鉀肥（K2O）的量分別為1.6 kg、1.6 kg、0.9 kg；7月5號(hào)的施肥量分別為0.4 kg、0 kg、0 kg。植物籬栽植模式均為每小區(qū)栽植三帶植物籬，帶寬0.50 m，每帶植物籬2行，行距20 cm，株距為20 cm。每帶植物籬前均留1.00 m與農(nóng)作物的隔離帶。1、3、5號(hào)栽植植物籬的小區(qū)坡面各籬帶間長度分別為6.27 m、6.27 m、6.40 m，詳見圖1。

圖1　試驗(yàn)小區(qū)及采樣點(diǎn)布設(shè)Fig.1Layout of experimental plots and sampling points

表2　試驗(yàn)小區(qū)2010年和2011年植物籬生長情況Table 2The height of hedgerows on each bank in 2010 and 2011

1.2.2土樣的采集與分析

本次試驗(yàn)研究對上述5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)先后進(jìn)行了三次土樣采集，分別是：2010年4月采集的本底土樣，2010年10月采集植物籬和農(nóng)作物經(jīng)歷了雨季（5-9月）后的土樣，即定植第一年的土樣，2011年10月采集定植植物籬第二年的土樣。三次土樣均采用相同的方法和采樣點(diǎn)采集。本文主要分析第三次土樣采集數(shù)據(jù)，具體采樣方法如下：用土樣采集器沿等高線方向，先取各有植物籬小區(qū)每個(gè)植物籬帶前1 m、3 m處0～20 cm表層土壤，對照小區(qū)采樣點(diǎn)布設(shè)與其相應(yīng)有植物籬小區(qū)的采樣點(diǎn)保持一致，每個(gè)小區(qū)共布設(shè)6個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)0～30 cm范圍內(nèi)平行設(shè)置2個(gè)重復(fù)，然后將平行土樣混合，每個(gè)混合土樣取500 g左右?guī)Щ貙?shí)驗(yàn)室供室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測試，共采集30個(gè)混合土樣。采樣點(diǎn)1、2為各個(gè)小區(qū)坡底采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)3、4為坡中采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)5、6為坡頂采樣點(diǎn)，詳見圖1。

將從試驗(yàn)小區(qū)取回的土樣，先進(jìn)行去除礫石及根系等雜物后，經(jīng)風(fēng)干、過篩備用。電位法測定土壤酸堿度、重鉻酸鉀容量法測定有機(jī)質(zhì)。試驗(yàn)小區(qū)降雨量、徑流量和土壤沖刷量數(shù)據(jù)由遂寧水土保持試驗(yàn)站實(shí)地檢測后提供。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用MicrosoftExcel2010軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和繪圖，采用SPSS18統(tǒng)計(jì)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2　結(jié)果與分析

2.1植物籬對坡面土壤侵蝕的影響

分析遂寧水土保持試驗(yàn)站2010、2011年共14次天然降雨產(chǎn)流產(chǎn)沙觀測數(shù)據(jù)（見圖2、圖3和表3、表4），研究紫色土區(qū)定植植物籬后，對小區(qū)徑流、泥沙量及日降雨侵蝕力的影響。

圖2　2010年各小區(qū)日降雨侵蝕力與產(chǎn)流情況Fig.2Runoff with rainfall erosivity of each plot in 2010

由圖2、3結(jié)合表3、4可知，總體而言，各小區(qū)的產(chǎn)沙量變化特征與產(chǎn)流曲線變化特征基本一致，當(dāng)降雨量較小時(shí)，各個(gè)小區(qū)的產(chǎn)流和產(chǎn)沙量也相對較小。在降雨量相同的情況下，小區(qū)坡度越大其產(chǎn)生的徑流泥沙量也相應(yīng)增大，即表現(xiàn)為：15°＞10°。

圖3　2011年各小區(qū)日降雨侵蝕力與產(chǎn)流情況Fig.3Runoff with rainfall erosivity of each plot in 2011

對比前后兩年各小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙情況。植物籬定植第一年，10°坡耕地各植物籬處理小區(qū)徑流量與對照無差異，土壤沖刷量較對照小區(qū)增加；15°坡度下，植物籬小區(qū)產(chǎn)流量和土壤沖刷量均顯著大于對照小區(qū)。造成這一現(xiàn)象的原因可能是由于植物籬栽植初期處于適應(yīng)期，還未對土壤產(chǎn)生任何作用，植物籬莖葉生長還未閉合，加之植物籬栽植破壞了原小區(qū)土壤結(jié)構(gòu)，籬下土壤疏松，降雨后破壞的土壤易被徑流沖刷，使土壤流失量大于對照。隨著植物籬定植時(shí)間的延長，植物籬對坡面產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響作用會(huì)逐漸增大，植物籬處理小區(qū)的徑流泥沙量均明顯減少，且變化漸趨穩(wěn)定。栽植植物籬第二年，植物籬處理小區(qū)產(chǎn)流和產(chǎn)沙量均小于對應(yīng)的對照小區(qū)，說明植物籬對徑流泥沙的攔截效益在栽植的第二年發(fā)揮。到該年度雨季（5-9月）末有觀測記錄的最后一次單次降雨2011年8月3日時(shí)，5個(gè)小區(qū)單次產(chǎn)流量按從大到小的順序?yàn)椋?號(hào)小區(qū)＞2號(hào)小區(qū)＞5號(hào)小區(qū)＞1號(hào)小區(qū)＞3號(hào)小區(qū)，即各植物籬處理小區(qū)的產(chǎn)流量均小于對照組小區(qū)。

圖4　2010年各小區(qū)土壤侵蝕情況Fig.4Runoff and soil loss of each plot in 2010

10°坡地上定植2年的香根草植物籬對徑流泥沙的攔截效應(yīng)大于新銀合歡植物籬。主要由于香根草根系發(fā)達(dá)，擁有極強(qiáng)的根系擴(kuò)展能力［12］和分蘗能力［13］，生長繁殖速度快，莖葉閉合度高，其根系在縱深發(fā)展的同時(shí)相互交錯(cuò)形成密集網(wǎng)狀交織根系，從而在固持籬下土壤的同時(shí)減緩地表徑流，攔截部分徑流攜帶的上坡泥沙。與此同時(shí)，根系作用改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤孔隙度［14］，促進(jìn)部分地表水在經(jīng)過草籬時(shí)容易通過土壤空隙或深扎根系滲透到土壤底層，剩余水透過香根草順坡流走。就香根草植物籬而言，15°的5號(hào)小區(qū)比10°的3小區(qū)的各次降雨后徑流深度平均增大1.73 mm，產(chǎn)沙量增大0.57 t·km-2，表明香根草植物籬對于10°小區(qū)坡面徑流泥沙的攔截效應(yīng)好于15°的。從徑流量和土壤沖刷量看，定植2年的新銀合歡植物籬能夠減少地表徑流量，但對泥沙的攔截作用不顯著，這可能是由于定植2年的植物籬對土壤已產(chǎn)生了一定作用，植物根系改善了土壤結(jié)構(gòu)，增加了土壤孔隙度，促進(jìn)地表水入滲，從而降低徑流量。然而，新銀合歡生長狀況不如香根草，仍未形成密閉籬帶，其根系結(jié)構(gòu)為主根系，擴(kuò)展性較香根草差，短時(shí)期內(nèi)無法形成連續(xù)交錯(cuò)的根系網(wǎng)帶，對表土的固持作用有限，不能有效攔截上游泥沙。

表3　2010年各小區(qū)6次單次降雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表Table 3Statistical analysis of single rainfall for six times in each plot in 2010

同時(shí)，從降雨侵蝕力角度分析，降雨侵蝕力（R）能夠反映由降雨引起的土壤侵蝕，研究降雨侵蝕力在一年中的分布特征，對土壤侵蝕預(yù)測、控制農(nóng)業(yè)面源污染等都具有重要的指導(dǎo)意義。日降雨侵蝕力R日計(jì)算式［15］為：

（1）式中：R日—日降雨侵蝕力（J.mm·m-2.h-1）；P日—日降雨量（mm），P日≥10mm。由式（1）可看出，日降雨量越大，其日降雨侵蝕力就越大。由圖2、3可知，日降雨侵蝕力變化趨勢與各次降雨后小區(qū)產(chǎn)流變化大體相同。同時(shí)，坡耕地降雨產(chǎn)流也受植被覆蓋影響。由于各小區(qū)作物生長情況基本一致，植物籬的生長狀況就成為評(píng)定小區(qū)植被覆蓋程度的關(guān)鍵?，F(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)3號(hào)小區(qū)香根草植物籬生長狀況整體優(yōu)于其他小區(qū)。因此，雖然同次降雨中各小區(qū)降雨侵蝕力相同，而由于3號(hào)小區(qū)覆蓋程度高，其坡面徑流量比其他小區(qū)顯著減少，3號(hào)小區(qū)香根草植物籬對坡面水土流失的控制效果最好，該研究結(jié)果與卜崇峰等［7］的研究結(jié)果相似。

表4　2011年各小區(qū)8次單次降雨數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表Table 4Statistical analysis of single rainfall for eight times in each plot in 2011

此外，通過各次降雨后香根草植物籬小區(qū)產(chǎn)流產(chǎn)沙情況可看出，植物籬調(diào)節(jié)地表徑流的作用在高強(qiáng)度降雨時(shí)尤為明顯。由于暴雨產(chǎn)流時(shí)間短，徑流量大，流速快，若坡面無任何覆蓋或攔截措施，則很快發(fā)生坡面匯流，徑流攜帶大量泥沙，同時(shí)土壤養(yǎng)分隨徑流及泥沙在坡面發(fā)生遷移，造成嚴(yán)重的水土流失；在此條件下，香根草植物籬對徑流泥沙的攔截作用顯著，一方面密集的植物籬能減少部分降雨直接滴濺土壤造成的損失，另一方面能夠及時(shí)減緩暴雨產(chǎn)生的徑流流速，促使徑流泥沙沉淀，同時(shí)其密集的根系能夠很好的固持籬下土壤，免遭沖刷，加之?dāng)r截上坡徑流產(chǎn)生的泥沙，顯著降低降雨造成的土壤侵蝕。

2.2植物籬對土壤有機(jī)質(zhì)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤的重要組成部分，是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，也是植物生長所需營養(yǎng)的重要來源，影響著一系列的土壤物理、化學(xué)和生物性質(zhì)［16］。土壤有機(jī)質(zhì)的變化在一定程度上反應(yīng)了土地肥力的變化，也與土壤中堿解氮、速效磷和速效鉀含量的變化密切相關(guān)。

圖5　2011年各小區(qū)土壤侵蝕情況Fig.5Runoff and soil loss of each plot in 2011

植物籬影響坡耕地土壤有機(jī)質(zhì)的研究多認(rèn)為，坡耕地采取植物籬措施能增加土壤肥力，改善土壤中有機(jī)質(zhì)含量［17-19］。根據(jù)圖6比較1、2年生各小區(qū)有機(jī)質(zhì)含量變化，坡耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量受植物籬影響而變化的情況比較復(fù)雜，并不成單一的增長趨勢?？傮w上看，各小區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量較前一年顯著下降。造成這一結(jié)果的原因是坡耕地作物生長消耗大量土壤有機(jī)質(zhì)，人工施肥量不能滿足作物生長所需，作物生長在吸收人工施肥外還消耗坡耕地自身肥力。此外，栽植植物籬的小區(qū)中，栽植2年的植物籬處于生長期，也需要大量有機(jī)質(zhì)供給，以滿足植物籬自身個(gè)體的增大、密度的增加和微生物群落的完善，致使小區(qū)肥力消耗大，加之枯枝落葉歸還少，土壤質(zhì)量大幅退化。因此，植物籬處理小區(qū)（1、3、5）有機(jī)質(zhì)下降程度整體大于對照（2、4）。吳蔚東等［20］和侯琳等［21］對林地土壤養(yǎng)分研究結(jié)果與此相似，其認(rèn)為在造林初期，林地土壤有機(jī)質(zhì)隨林齡增加而減少，之后隨著樹齡的增加，土壤有機(jī)質(zhì)會(huì)緩慢地增加。

圖6　植物籬覆蓋下有機(jī)質(zhì)變化情況Fig.6The variation of soil organic matter under hedgerows

不同坡位植物籬帶土壤有機(jī)質(zhì)變化呈現(xiàn)差異性。具體表現(xiàn)為：10°植物籬頂行和中行植物籬有機(jī)質(zhì)下降程度大于籬間有機(jī)質(zhì)下降程度，進(jìn)一步證明了栽植2年的植物籬處于生長期，其對土壤有機(jī)質(zhì)的消耗大于籬間作物生長的消耗。植物籬底行的土壤有機(jī)質(zhì)減少量顯著低于中行和頂行，說明長勢旺盛的底行植物籬已具備固碳功能。植物籬一方面消耗土壤中有機(jī)碳用于生長，一方面攔截一部分由上坡產(chǎn)生的徑流泥沙中攜帶的養(yǎng)分抵消土壤中消耗的有機(jī)質(zhì)。此外，已形成初具規(guī)模的植物籬根系生態(tài)系統(tǒng)的生物固碳作用和植物枯枝落葉的歸還均可能使坡底植物籬帶土壤有機(jī)質(zhì)含量增加。同時(shí)，這可能還與籬前淤積帶和土壤侵蝕情況有關(guān)。15°坡耕地中，底行和中行植物籬均能有效攔截有機(jī)質(zhì)，表明植物籬在15°坡耕地下對有機(jī)質(zhì)的固持作用優(yōu)于10°坡耕地。

從不同坡度香根草植物籬對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響來看（見圖6），對同為香根草植物籬的3號(hào)小區(qū)和5號(hào)小區(qū)而言，5號(hào)小區(qū)各采樣點(diǎn)有機(jī)質(zhì)含量相對于其前一年的減少量比3號(hào)小區(qū)平均少0.51 g·kg-1。進(jìn)一步說明香根草植物籬對于15°坡度的小區(qū)對有機(jī)質(zhì)含量變化的影響要明顯大于10°坡度的小區(qū)。

香根草植物籬小區(qū)有機(jī)質(zhì)降低趨勢整體大于新銀合歡植物籬小區(qū)，主要與香根草自身生物特性相關(guān)。香根草栽植后生長迅速，生物量大，從現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)其長勢較新銀合歡更旺盛，植株生長需要大量的養(yǎng)分供給，對土壤有機(jī)質(zhì)的消耗大于新銀合歡。坡底植物籬帶有機(jī)質(zhì)下降趨勢比新銀合歡緩慢，這是由于栽植2年的香根草植物籬已形成密集閉合帶，其攔截的吸附有大量養(yǎng)分的土壤細(xì)粒物質(zhì)沉積于籬下，相對增加了籬下區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)含量。

綜上所述，植物籬栽植初期應(yīng)考慮坡度、坡位和植物籬物種等因素，分量加大坡耕地施肥量。通過施肥促進(jìn)植物籬生長，加快籬帶閉合，能進(jìn)一步提高對流失土壤的攔截效率。許峰等［22］研究認(rèn)為其效果不亞于帶間覆蓋。

3　結(jié)論

植物籬栽植第一年為適應(yīng)期，對坡面徑流不產(chǎn)生攔截效應(yīng)；栽植第二年為植物籬生長期，即從第二年起，植物籬開始發(fā)揮其對徑流、泥沙的機(jī)械攔截作用。植物籬對徑流阻滯效果大體表現(xiàn)為10°坡耕地香根草植物籬＞10°坡耕地新銀合歡植物籬＞15°坡耕地香根草植物籬＞10°坡耕地對照＞15°坡耕地對照。各植物籬措施中，10°坡耕地香根草植物籬對徑流泥沙的攔截效益最顯著。栽植2年的新銀合歡植物籬未形成閉合地帶，只能減少地表徑流，對徑流中泥沙的攔截作用不明顯。此外。植物籬措施在高強(qiáng)度降雨下對徑流泥沙的控制作用尤為顯著。總體上植物籬對于坡面產(chǎn)流量的控制效應(yīng)大于對坡面產(chǎn)沙量的控制效應(yīng)。

試驗(yàn)小區(qū)由于植物籬生長旺盛，導(dǎo)致土壤肥力因消耗巨大而下降，應(yīng)加大施肥量以補(bǔ)充土壤有機(jī)質(zhì)。同時(shí)，植物籬栽植初期應(yīng)考慮其生長期的資源利用策略，結(jié)合坡度、坡位和植物籬物種等因素，分量加大坡耕地施肥量。通過施肥促進(jìn)植物籬生長、密閉，進(jìn)一步提高對徑流泥沙的攔截效率。坡耕地栽植植物籬，一般下坡位置的植物籬先發(fā)揮作用。香根草植物籬對15°坡耕地小區(qū)土壤有機(jī)碳固持效應(yīng)大于10°坡耕地植物籬。

植物籬對徑流泥沙的攔截和有機(jī)質(zhì)的固持作用實(shí)質(zhì)上是對坡耕地水分、土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分含量的再分布，緩和土壤性質(zhì)隨坡位變化的分級(jí)和空間異質(zhì)現(xiàn)象，使各區(qū)域土壤水分、顆粒級(jí)配、養(yǎng)分等盡量相近或一致。

［1］L BREGMAN.Comparison of the erosion control potential of agroforestry systems in the Himalayan region［J］.Agroforestry systems，1993，21（2）：101-116.

［2］方創(chuàng)琳，馮仁國，黃金川.三峽庫區(qū)不同類型地區(qū)高效生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式與效益分析［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2003，18（2）：228-234.

［3］涂仕華，陳一兵，朱青，等.經(jīng)濟(jì)植物籬在防治長江上游坡耕地水土流失中的作用及效果［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2005，19（6）：3-7.

［4］許峰，蔡強(qiáng)國，吳淑安，等.三峽庫區(qū)坡地生態(tài)工程控制土壤養(yǎng)分流失研究——以等高植物籬為例［J］.地理研究，2000，19（3）：303-310.

［5］陳旭暉，周長華，周丕東.生物梯化的水土保持措施效應(yīng)研究［J］.水土保持研究，1998，5（2）：163-167.

［6］蔡強(qiáng)國，黎四龍.植物籬笆減少侵蝕的原因分析［J］.土壤侵蝕與水土保持學(xué)報(bào)，1998，4（2）：55-61.

［7］卜崇峰.三峽庫區(qū)，等高植物籬的控蝕效益及其機(jī)制［J］.中國水土保持科學(xué)，2006，4（4）：14-18.

［8］朱遠(yuǎn)達(dá)，蔡強(qiáng)國，張光遠(yuǎn)，等.植物籬對土壤養(yǎng)分流失的控制機(jī)理研究［J］.長江流域資源與環(huán)境，2003，12（4）：345-351.

［9］孫輝，唐亞，陳克明，等.固氮植物籬改善退化坡耕地土壤養(yǎng)分狀況的效果［J］.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，1999（5）：473-477.

［10］唐亞，陳克明，謝嘉穗，等.論固氮植物在山區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用［J］.地理研究，1999，18（1）：74-79.

［11］SHI Z-H，CAI C-F，DING S-W.Soil conservation planning at the small watershed level using RUSLE with GIS：a case study in the Three Gorge Area of China［J］.Catena，2004，55（1）：33-48.

［12］郭甜，何丙輝，蔣先軍.紫色土區(qū)植物籬對坡面土壤微生物特性的影響［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2011，25（5）：94-98.

［13］馬云，何丙輝，何建林.植物籬對紫色土區(qū)坡地不同土層土壤物理性質(zhì)的影響［J］.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2010，24（6）：60-70.

［14］黃麗華，沈根祥，錢曉雍.7種人工濕地植物根系擴(kuò)展能力比較研究［J］.上海環(huán)境科學(xué)，2006，25（4）：174-176.

［15］聶軍，廖育林，謝堅(jiān).自然降雨條件下香根草生物籬對菜地土壤地表徑流和氮流失的影響［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2009，23（1）：12-16.

［16］徐禮煜.香根草系統(tǒng)在我國的應(yīng)用與發(fā)展20年歷程回顧［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2009，28（7）：1406-1414.

［17］史東梅，江東，盧喜平，等.重慶涪陵區(qū)降雨侵蝕力時(shí)間分布特征［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，（9）：16-21.

［18］劉增文，李雅素.黃土丘陵區(qū)檸條林地養(yǎng)分狀況及其循環(huán)規(guī)律［J］.生態(tài)學(xué)雜志，1997，15（6）：28-30.

［19］夏漢平.第三屆國際香根草大會(huì)介紹［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，23（10）：2199-2200.

［20］吳蔚東，張?zhí)伊郑叱?，?紅壤地區(qū)杉木人工林土壤肥力質(zhì)量性狀的演變［J］.土壤學(xué)報(bào)，2001，38（3）：285-294.

［21］侯琳，雷瑞德，王得祥，等.黃龍山林區(qū)封育油松林土壤養(yǎng)分研究［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2007，35（2）：63-68.

［22］許峰.等.高植物籬控制紫色土坡耕地侵蝕的特點(diǎn)［J］.土壤學(xué)報(bào)，2002，39（1）：71-80.

［責(zé)任編輯：陳安和］

Effects of Vetiveria zizanioidesandLeucaena leucocephala hedgerows in different life-phasesonsoil erosion andorganic matter of purple soil

HE Bing-hui1，CHEN Jing-jing1，XIANG Ming-hui2，CHEN Yun1

（1.CollegeofResourcesandEnvironment，SouthwestUniversity，KeyLaboratoryofEco-environmentsinThreeGorgesReservoirRegion，Ministry of Education，Chongqing 400715，China；2.Soil and Water Conservation Experimental Station in Suining，Suining，629006，China）

In order to realize effects of hedgerows in their different life stages on soil erosion and organic matter，and to provide theoretical basis and qualified indices of soil management measures for planting hedgerows，this experimentwasdesignedtotrackthegrowthprocessofhedgerows.ThehedgerowsofVetiveriazizanioides andLeucaena leucocephalahadbeenmeasuredfor2yearstoanalyzetheireffectsonsoilerosionandorganicmatter，andtocomparethe differencesofhedgerowsgrowingfor1aand2aondifferentslopesof10°and15°，respectively.Theresultsshowthat：（1）. Hedgerows begin to mechanically intercept runoff and sediments at the second planting year.For 5 standard plots（Vetiveriazizanioides on10°and 15°slopland，Leucaenaleucocephalaon10°slopland，andthetwocontrolplotsonfor 10°and 15°，respectively），the control effect of the Vetiveriazizanioides plot on 10°slop land on runoff and soil loss is significantlybetterthanthoseofotherplots.Leucaenaleucocephalahedgerowson10°slop landreduce sloperunoff，butcannot intercept sediments.In additional，the control effect under high intensity rainfall is most remarkable.The hedgerowsinfluencerunoffofsloplandmoreeasilythansoilloss.（2）Intheinitialstageofhedgerowsplanting，thestrategy of utilizing hedgerows resources should be considered to increase the organic fertility reasonably according to the conditions of slope gradient，slope position and the hedgerows'species，and to further increase the efficiency of interceptionforrunoffandsediments.（3）Theessenceofhedgerowsinterceptiontorunoff，sedimentsandorganicmatteris toredistributesoilwater，soilnutrientandstructure.

purplesoil；hedgerows；vetiveriazizanioides；Leucaenaleucocephala；soilandwaterloss；organicmatter.

X522.71

A

2096-2347（2016）01-0036-10

2016-03-12

國家自然科學(xué)基金（41271291）；國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2011BAD31B03）。

何丙輝（1966—），男，湖南汨羅人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事水土保持、林學(xué)、生態(tài)學(xué)等研究。E-mail: hebinghui@swu.edu.cn