云南典型丘陵區(qū)茶園有機管理措施對土壤侵蝕的影響

劉世梁,董玉紅,尹藝潔,成方妍,董世魁

(1.北京師范大學環(huán)境學院水環(huán)境模擬國家重點實驗室,北京 100875;2.中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所,北京 100091)

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云南典型丘陵區(qū)茶園有機管理措施對土壤侵蝕的影響

劉世梁1①,董玉紅2,尹藝潔1,成方妍1,董世魁1

(1.北京師范大學環(huán)境學院水環(huán)境模擬國家重點實驗室,北京 100875;2.中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所,北京 100091)

針對云南省典型丘陵區(qū)有機茶園管理措施,利用坡面土壤侵蝕機理模型——水蝕預報模型(WEPP),模擬了提高植被覆蓋率與秸稈覆蓋量對坡面土壤侵蝕的影響。結(jié)果表明,無論是常規(guī)茶園還是有機茶園,降雨強度顯著影響坡面土壤流失量和泥沙輸出量;但坡長不是主要影響因子。秸稈覆蓋使得土壤表層養(yǎng)分含量明顯增加,同時也明顯降低土壤侵蝕量,特別是在大暴雨和特大暴雨情況下,下降程度更明顯;當秸稈覆蓋量提高至1.0 kg·m-2時,土壤侵蝕量明顯降低。模擬結(jié)果表明,隨著有機茶園植被覆蓋率的增加,土壤侵蝕量有所降低。對不同植被覆蓋率和秸稈覆蓋量組合效應的模擬結(jié)果表明,不同管理措施的綜合作用對土壤流失量和泥沙輸出量有明顯減緩作用,特別當有機茶園覆蓋率低的情況下,秸稈覆蓋對土壤侵蝕的減緩作用更明顯。

土壤侵蝕;有機茶園;秸稈覆蓋;植被覆蓋率;WEPP模型

近年來,我國有機茶園建設發(fā)展迅速[1]。有機茶園是不施用任何化肥、農(nóng)藥,依靠有機肥培肥土壤,依靠生物防治控制病蟲害,并通過有機食品認證機構(gòu)檢測頒證的茶葉種植模式[2]。由于有機茶園管理措施有別于傳統(tǒng)茶園,很多研究分析了不同管理措施下茶園生態(tài)環(huán)境的變化。研究表明不同種植年限有機茶園土壤微生物群落組成及活性呈顯著升高趨勢[2],且稻秸覆蓋對有機茶園土壤起到改善作用[3]。退耕植茶地土壤總有機碳質(zhì)量分數(shù)呈先降低后升高趨勢,土壤總有機碳密度和土壤活性有機碳質(zhì)量分數(shù)顯著增加[4]。

有機茶園的建設與管理對水土流失防治起著重要作用。由于采取秸稈覆蓋及有機肥施用等措施,坡面降雨攔蓄和入滲能力加強,從而影響徑流產(chǎn)生[5-6],也會影響侵蝕過程[7]。茶園中土壤養(yǎng)分變化已成為評價生態(tài)系統(tǒng)恢復效果的指標之一[8],水蝕導致土壤養(yǎng)分流失,進而影響土壤肥力和作物產(chǎn)量[9-10]。目前,關于有機茶園有效管理對水土流失過程影響的定量研究仍然較少[11]。模型應用是探討水蝕效應及其影響機理的重要方法之一。在坡面尺度上,水蝕預報模型(water erosion prediction project,WEPP)可以預測土壤侵蝕以及不同土地利用類型的產(chǎn)沙和輸沙狀況[12-13]。目前,我國學者在WEPP模型方面做了大量有益探索,如坡度[14]和坡長[15]對侵蝕量的影響分析,并對不同地區(qū)的模型適應性進行評價[16-17]。在我國南方紅壤地區(qū)的土壤侵蝕研究中,WEPP模型也具有實際應用性[18-19]。

云南丘陵區(qū)多山地且年降水量較高,水土流失較嚴重[20-21],不同的農(nóng)林管理措施對土壤侵蝕的影響較大[22]。有機茶園管理對土壤水蝕過程的影響研究亟需加強,而基于WEPP模型的土壤侵蝕研究仍較少[23]。目前,云南省部分地區(qū)開始大力推廣有機茶園建設,如普洱市已經(jīng)完成超過1.33萬hm2有機茶園轉(zhuǎn)換。由于有機茶園管理措施與普通茶園有較大差異,該研究針對典型丘陵區(qū)有機茶園管理措施,采用WEPP坡面土壤流失模型,分析有機茶園建設后對水土流失的影響,研究有機茶園在水土保持方面的效果,對于有機茶園建設的生態(tài)環(huán)境效應及耕作措施管理具有一定的指導意義。

1 研究區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究地點選擇云南省普洱市倚象區(qū)大草地有機茶場(22°46′05″ N,101°04′47″ E)。該區(qū)屬中亞熱帶氣候區(qū),年均氣溫為17 ℃,最熱月均溫為18～19 ℃,最冷月均溫為8～10 ℃,≥10 ℃年積溫為6 050 ℃,年降水量約為1 600 mm。

該地區(qū)主要土地利用類型為茶園、耕地、林地、灌木地和建設用地。研究區(qū)土壤類型為紅壤,對表層土壤進行隨機采樣,并均勻混合,測定其基本理化屬性。于2014年8月對3個有機茶園坡面進行采樣調(diào)查,包括研究區(qū)景觀特征、有機茶園管理措施和坡面基本屬性(表1),以及土壤機械組成(如砂粒、黏粒和礫石含量)和有機質(zhì)含量。覆蓋茶園和未覆蓋茶園對照試驗地的海拔、坡度、坡向、地形和土壤條件基本一致,且其他管理措施水平相同。

表1 有機茶園坡面的基本屬性

Table 1 Basic features of the studied slope

坡面編號海拔高度/m坡長/m坡度/(°)茶樹行數(shù)Ⅰ1560～158710027.038Ⅱ1550～15678028.325Ⅲ1556～15769025.031

3個坡面茶樹密度均為6萬叢·hm-2,平均株高均為1.5 m。

為探究土壤秸稈覆蓋有機茶園土壤養(yǎng)分的變化情況,利用有機茶園與常規(guī)茶園土壤養(yǎng)分含量的比值來表示,若比值大于1,表明有機茶園的秸稈覆蓋對土壤養(yǎng)分的存留具有促進作用。

1.2 WEPP模型的設定

根據(jù)野外調(diào)查,依據(jù)有機茶園的地形、管理、氣候和土壤屬性,輸入WEPP模型所需參數(shù)。具體參數(shù)如下:坡面Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ坡度和坡長見表1;砂粒、黏粒和有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)分別為27.4%、11.5%和3.0%～4.5%,CEC為99 mmol·kg-1,傳導系數(shù)為9.8 mm·h-1。有機茶園茶樹的種植措施與常規(guī)茶園一致,按有機茶園模式建成等高茶園,采用雙行單株模式,大行距為140～200 cm,小行距為40～60 cm,株距為25～30 cm,依據(jù)測定的行間距與坡度屬性輸入坡面參數(shù)。

結(jié)合有機茶園管理措施,設定WEPP模型所需的管理措施參數(shù),有機茶園管理措施主要為采取行間種植技術和土壤表層秸稈覆蓋處理。設定常規(guī)茶園對照組(無秸稈覆蓋)和有機茶園0.2、0.5、1.0、2.0和3.0 kg·m-2土壤秸稈覆蓋處理。常規(guī)茶園植被覆蓋率約為70%,有機茶園采取行間種植技術,使得植被覆蓋率提高。該研究針對植被覆蓋率進行了情景假設,假設茶園植被管理措施顯著不同,植被覆蓋率分別設為70%、75%、80%和85%。土壤參數(shù)根據(jù)實測土壤數(shù)據(jù)獲取。

氣候因子對土壤侵蝕的影響主要是降水量的差異,WEPP模型可以輸入長時間降水數(shù)據(jù),也可以輸入不同暴雨情景。該研究基于中國氣象局降水的劃分標準[24],并根據(jù)WEPP模型進行初步計算,中雨水平以下不存在泥沙輸出,故設置大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨4種降雨強度模式,并依據(jù)表2中參數(shù)進行分析,降雨等級取值為中間值。

表2 降雨強度等級劃分[24]

Table 2 Grading of rainfall intensity

降雨強度等級24h降水總量/mm12h降水總量/mm大雨—暴雨33.0～74.923.0～49.9暴雨50.0～99.930.0～69.9暴雨—大暴雨75.0～174.950.0～104.9大暴雨100.0～249.970.0～139.9大暴雨—特大暴雨175.0～299.9105.0～169.9

2 結(jié)果與討論

2.1 有機茶園管理措施對土壤養(yǎng)分的影響

與常規(guī)茶園土壤養(yǎng)分含量相比,有機茶園土壤秸稈覆蓋措施對土壤養(yǎng)分有明顯促進作用(圖1)。

圖1 有機茶園管理措施對土壤養(yǎng)分的影響

常規(guī)茶園土壤表層(0～20 cm)養(yǎng)分含量較低,而有機茶園速效養(yǎng)分含量約為常規(guī)茶園的1.85倍,且有機質(zhì)含量約為常規(guī)茶園的1.8倍。這表明有機茶園覆蓋秸稈能增加土壤有機質(zhì)并提高土壤肥力。土壤秸稈覆蓋措施不僅影響土壤養(yǎng)分特征,同時也影響土壤物理性狀,如機械組成和水分特征。研究表明,土壤秸稈覆蓋可使土壤表層水分維持濕潤狀態(tài)[25]。而且土壤秸稈覆蓋對降水也具有一定的緩沖作用,土壤養(yǎng)分含量的差異也影響土壤流失養(yǎng)分含量。

2.2 不同等級降雨強度對有機茶園土壤侵蝕的影響

采用WEPP模型分析了不同降雨強度條件下有機茶園土壤流失量和泥沙輸出量(圖2)。由圖2可知,隨著降雨強度的增加,有機茶園土壤侵蝕量顯著增加。在大雨模式下,土壤侵蝕量很低,而暴雨使得土壤流失量迅速增加,但是總體仍然維持在較低水平。有研究表明,坡面土壤侵蝕模數(shù)往往與降雨強度呈指數(shù)函數(shù)或冪函數(shù)關系[26],由于土壤侵蝕受次降雨強度影響顯著,降雨達到一定強度時才開始產(chǎn)生徑流,在強暴雨過程中,土壤侵蝕從單純的雨水輸移轉(zhuǎn)變?yōu)槟嗌郴旌稀２煌慕涤陱姸?、歷時和土質(zhì)條件對于土壤的入滲與產(chǎn)流效應有所不同。同一降雨強度條件下,不同坡度、坡長和管理措施也會影響產(chǎn)流過程[27]。圖2表明,相同降雨強度條件下不同坡面土壤侵蝕量差異較小;坡面Ⅱ坡度略高,坡長最短,其土壤流失量卻略有增加,說明坡長不是主要影響要素。

圖2 不同降雨強度條件下有機茶園土壤流失量和泥沙輸出量比較

不同降雨強度條件下坡面土壤流失量和坡面底部泥沙輸出量的差異見表3～4?？梢钥闯?總體上降雨強度對土壤侵蝕的影響明顯,但在同一降雨強度條件下常規(guī)茶園土壤侵蝕與有機茶園存在一定差異。以坡面I為例,常規(guī)茶園土壤流失量由0.002上升至0.088 kg·m-2,而有機茶園從0.001上升至0.050 kg·m-2(表3)。就泥沙輸出量而言,常規(guī)茶園從0.021上升至0.884 t·hm-2,而有機茶園從0.013上升至0.520 t·hm-2(表4)。

可以看出,隨著降雨強度的增加,常規(guī)茶園土壤侵蝕與有機茶園的差異逐漸增加,且坡面Ⅱ土壤流失量和泥沙輸出量都相對較大。

表3 不同降雨強度條件下有機茶園管理措施對土壤流失量的影響

Table 3 Effects of organic tea plantation management measures on soil loss under different rainfall intensities

坡面編號茶園類型土壤流失量/(kg·m-2)大雨暴雨大暴雨特大暴雨Ⅰ常規(guī)0.0020.0220.0570.088有機0.0010.0130.0350.050Ⅱ常規(guī)0.0020.0230.0580.090有機0.0010.0130.0350.051Ⅲ常規(guī)0.0020.0220.0550.086有機0.0010.0130.0350.052

表4 不同降雨強度條件下有機茶園管理措施對泥沙輸出量的影響

Table 4 Effects of organic tea plantation management measures on sediment yield under different rainfall intensities

坡面編號茶園類型泥沙輸出量/(t·hm-2)大雨暴雨大暴雨特大暴雨Ⅰ常規(guī)0.0210.2230.5690.884有機0.0130.1330.3400.520Ⅱ常規(guī)0.0210.2270.5790.900有機0.0140.1330.3500.530Ⅲ常規(guī)0.0200.2170.5520.875有機0.0130.1330.3400.520

2.3 不同秸稈覆蓋處理水平對有機茶園土壤侵蝕的影響

有機茶園土壤秸稈覆蓋處理是增加有機肥的重要手段,而土壤秸稈覆蓋處理過程也同樣對土壤流失產(chǎn)生影響。利用WEPP模型分析了不同土壤秸稈覆蓋處理水平與土壤流失量和泥沙輸出量的關系,結(jié)果見圖3。圖3顯示,土壤秸稈覆蓋量與降雨強度都影響土壤侵蝕狀況,隨著土壤秸稈覆蓋量的增加,土壤流失量逐步降低,且泥沙輸出量也呈降低趨勢。對于特大暴雨來說,土壤流失量從0.077下降到0.037 kg·m-2,而泥沙輸出量則從0.77下降到0.50 t·hm-2。總體上看,在特大暴雨過程中土壤流失量和泥沙輸出量的降低趨勢更明顯,特別是當土壤秸稈覆蓋量上升至1.0 kg·m-2時,土壤侵蝕量顯著降低。實驗研究也表明,對坡耕地采取一些水土保持耕作措施如免耕和秸稈還田,可有效防止水土流失,減少徑流量和產(chǎn)沙量[28]。

圖3 不同土壤秸稈覆蓋處理水平對有機茶園土壤流失量和泥沙輸出量的影響

2.4 植被覆蓋度變化對有機茶園土壤侵蝕的影響

就土壤秸稈覆蓋量為1.0 kg·m-2處理而言,不同植被覆蓋率條件下土壤流失量和泥沙輸出量比較見圖4?？梢钥闯?隨著植被覆蓋率的增加,土壤侵蝕量呈現(xiàn)下降趨勢。但隨著降雨強度的增加,植被覆蓋率的影響也越明顯,暴雨水平下,土壤流失量有所不同,但泥沙輸出量差異不大。WEPP模型結(jié)果也表明,就不同土壤秸稈覆蓋量水平而言,植被覆蓋率的影響大致呈現(xiàn)一致趨勢,隨著植被覆蓋率的增加,土壤侵蝕量均呈現(xiàn)下降趨勢。

圖4 不同植被覆蓋率條件下有機茶園土壤流失量和泥沙輸出量比較

2.5 不同措施綜合對有機茶園土壤侵蝕的影響

不同土壤秸稈覆蓋水平與不同植被覆蓋率條件下有機茶園土壤流失量和泥沙輸出量比較見圖5。由175 mm大暴雨情景下的模擬結(jié)果可以看出,植被覆蓋率和土壤秸稈覆蓋水平的綜合效應明顯,與對照相比,土壤流失量和泥沙輸出量有所下降。值得關注的是,在植被覆蓋率較低的情況下,秸稈覆蓋促使土壤侵蝕量降低的趨勢明顯,土壤秸稈覆蓋量由0提高至1.0 kg·m-2時,土壤侵蝕量下降明顯,而當超過此覆蓋量時,降低趨勢平緩。而在植被覆蓋率相對較高的情況下,秸稈覆蓋促使土壤侵蝕量降低的趨勢相對平緩。從不同曲線的趨勢可以看出,土壤秸稈覆蓋處理與植被覆蓋率都可以影響土壤侵蝕量。通過土壤流失量的比值可以看出,低植被覆蓋條件下不同秸稈覆蓋處理比較,對照為最高秸稈覆蓋量的1.7倍,高于無秸稈覆蓋處理下高植被覆蓋和低植被覆蓋的比值。所以,總體來看,植被覆蓋率對有機茶園土壤侵蝕的減緩效果略低于秸稈覆蓋量水平的減緩效果。就實際茶園管理而言,如果在提高植被覆蓋率的同時增加秸稈覆蓋量,可以更好地達到防治土壤侵蝕的目的。

圖5 不同土壤秸稈覆蓋水平和植被覆蓋率對有機茶園土壤侵蝕的綜合影響

從情景模擬方法入手,探討了有機茶園管理措施對坡面水土保持效應的影響。對于有機茶園來說,坡面徑流過程較復雜,在不具備實驗條件的情況下,通過對基于物理過程的WEPP模型的研究,可以為模擬不同管理措施情況下的土壤侵蝕變化提供支撐。

3 結(jié)論

利用坡面土壤侵蝕WEPP模型模擬了云南省典型有機茶園不同管理措施下的水蝕變化?；谇榫胺治龇椒?針對不同降雨強度、土壤秸稈覆蓋處理水平與植被管理措施對有機茶園的水土保持效應進行分析,得出以下主要結(jié)論。

(1)WEPP機理模型可以對不同管理措施下有機茶園土壤侵蝕情況進行模擬。結(jié)果表明,當降水超過大雨水平,即超過75 mm時有機茶園才有產(chǎn)流現(xiàn)象。隨著降雨強度的增加,土壤流失量和泥沙輸出量顯著增加,特大暴雨條件下較暴雨條件下約增加3倍。不同坡面土壤侵蝕差異不明顯,說明坡長的影響較小。目前,常規(guī)茶園的土壤侵蝕受到關注,與常規(guī)茶園相比,有機茶園土壤流失量和泥沙輸出量降低,隨著降雨強度的增加,降低效應增強,有機茶園建設對于坡地土壤侵蝕的控制具有積極效應。

(2)結(jié)合有機茶園管理措施進行的情景模擬結(jié)果表明,有機茶園土壤秸稈覆蓋處理可明顯降低土壤侵蝕量,特別是在大暴雨和特大暴雨情況下,下降程度更明顯。研究發(fā)現(xiàn),當秸稈覆蓋量提高至1.0 kg·m-2時,土壤侵蝕量仍明顯降低。隨著植被覆蓋率的增加,土壤侵蝕量呈現(xiàn)下降趨勢。有機管理的綜合措施具有疊加效應,使得暴雨侵蝕強度大為降低。管理措施的綜合作用結(jié)果表明,有機茶園坡面土壤流失量和泥沙輸出量都明顯下降,在30%以上。在植被覆蓋率低的情況下,秸稈覆蓋對土壤侵蝕的減緩作用更明顯。研究結(jié)果可為有機茶園的深入管理提供科學依據(jù),對于長期土壤侵蝕過程及不同坡度的對比等方面的研究仍需要進一步分析。

[1] 劉新,傅尚文,張優(yōu),等.有機茶在我國的實踐[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報,2005,13(3):183-185.

[2] 尹杰,牛素貞,劉進平,等.貴州有機茶園土壤肥力的調(diào)查[J].西南農(nóng)業(yè)學報,2013,26(1):226-229.

[3] 彭思求,譚濟才,趙葉茂,等.湖南省有機茶開發(fā)現(xiàn)狀與主要技術措施及展望[J].湖南農(nóng)業(yè)科學,2009(3):100-102,105.

[4] 李瑋,鄭子成,李廷軒,等.退耕植茶對川西低山丘陵區(qū)土壤有機碳庫的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學,2014,47(8):1642-1651.

[5] ZHU Q,NIE X F,ZHOU X B,etal.Soil Moisture Response to Rainfall at Different Topographic Positions Along a Mixed Land-Use Hillslope[J].Catena,2014,119:61-70.

[6] BRONSTERT A,VOLIMER S,IHRINGER J.A Review of the Impact of Land Consolidation on Runoff Production and Flooding in Germany[J].Physical,Chemical & Earth Sciences,1995,20(3/4):321-329.

[7] ZUAZO D V H,RUIZ A J,RAYA M A,etal.Impact of Erosion in the Taluses of Subtropical Orchard Terraces[J].Agriculture,Ecosystems & Environment,2005,107(2/3):199-210.

[8] 張春霞,謝佰承,賈松偉.土壤侵蝕對土壤有機碳庫去向的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2008,36(31):13735-13742.

[9] ZHENG Z C,HE X L,LI T X.Status and Evaluation of the Soil Nutrients in Tea Plantation[J].Procedia Environmental Sciences,2012,12:45-51.

[10]方華軍,楊學明,張曉平,等.土壤侵蝕對農(nóng)田中土壤有機碳的影響[J].地理科學進展,2004,23(2):77-87.

[11]VERBIST B,POESEN J,VAN NOORDWIJK M,etal.Factors Affecting Soil Loss at Plot Scale and Sediment Yield at Catchment Scale in a Tropical Volcanic Agroforestry Landscape[J].Catena,2010,80(1):34-46.

[12]劉寶元,史培軍.WEPP水蝕預報流域模型[J].水土保持通報,1998,18(5):6-12.

[13]張玉斌,鄭粉莉,賈媛媛.WEPP模型概述[J].水土保持研究,2004,11(4):146-149.

[14]劉淑燕,秦富倉,項元和,等.基于WEPP模型進行坡度因子與侵蝕量關系研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2006,20(4):41-46.

[15]王建勛,鄭粉莉,江忠善,等.基于WEPP的黃土丘陵區(qū)不同坡長條件下坡面土壤侵蝕預測[J].北京林業(yè)大學學報,2008,30(2):151-156.

[16]嚴冬春,文安邦,張中啟,等.坡面版WEPP模型在川中丘陵區(qū)的應用研究[J].水土保持學報,2007,21(5):42-45,63.

[17]代華龍,曹叔尤,劉興年,等.基于WEPP模型的紫色土坡面水蝕預報[J].中國水土保持科學,2008,6(2):60-65.

[18]馬良,左長清.基于水蝕預測模型的紅壤坡面侵蝕主要影響因素研究[J].水土保持通報,2012,32(6):26-33.

[19]陳記平.WEPP模型在南方紅壤果園區(qū)的適應性研究[D].福州:福建農(nóng)林大學,2012.

[20]曾和平,王劍,周躍.漾濞江流域土地利用變化的土壤侵蝕效應[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報,2008,24(2):1-6.

[21]劉培娟.魯中南中低山丘陵典型侵蝕區(qū)水土流失規(guī)律研究[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學,2008.

[22]張沛,嚴力蛟,樊吉,等.不同草籬種植模式對土壤侵蝕的控制效應[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報 2011,27(3):29-34.

[23]VAN WALLEGHEM T,LAGUNA A,GIRDEZ J V,etal.Applying a Simple Methodology to Assess Historical Soil Erosion in Olive Orchards[J].Geomorphology,2010,114(3):294-302.

[24]國家氣象局.降水強度等級劃分標準(內(nèi)陸部分)[EB/OL].(2008-10-07)[2016-03-17].http:∥www.gov.cn/ztzl/2008tffy/content-1113935.htm.

[25]汪匯海,沙麗清,楊效東.稻秸覆蓋對有機茶園土壤生態(tài)環(huán)境影響的研究[J].中國農(nóng)業(yè)生態(tài)學報,2006,14(10):65-67.

[26]孫飛達,王立,龍瑞軍,等.黃土丘陵區(qū)不同降雨強度對農(nóng)地土壤侵蝕的影響[J].水土保持研究,2007,14(2):16-18.

[27]韓芳芳,劉秀花,馬成玉.不同降雨歷時梯田和坡耕地的土壤水分入滲特征[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2012,30(4):14-20.

[28]郭賢仕,楊如萍,馬一凡,等.保護性耕作對坡耕地土壤水分特性和水土流失的影響[J].水土保持通報,2010,30(4):1-5.

(責任編輯： 李祥敏)

Effects of Organic Management Measures for Tea Plantations on Control of Soil Erosion in a Typical Hilly Region in Yunnan Province.

LIU Shi-liang1, DONG Yu-hong2, YIN Yi-jie1, CHENG Fang-yan1, DONG Shi-kui1

(1.State Key Laboratory of Water Environment Simulation, School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875, China;2.Research Institute of Forestry, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China)

A study was carried out in a typical hilly region in Yunnan Province in order to investigate effects of organic farming measures for management of tea plantations on soil erosion. A water erosion prediction project(WEPP) model specific for mechanism of soil erosion on slopes was used to simulate effects of higher vegetation coverage and/or higher straw mulching rate on soil erosion on slopes. Results show that rainfall intensity is the major factor, rather than slope length, significantly affecting soil loss and sediment output in either conventional or organic tea plantation on slope. Straw mulching significantly increases soil nutrient contents in the surface soil layer, and at the same time reduces soil erosion rate remarkably, and the soil conservation effect is more obvious, especially in the cases of heavy rain shower and rainstorm. Soil erosion rate drops significantly when straw mulching rate reaches 1.0 kg·m-2. The simulation shows that soil erosion rate reduces with increasing vegetation coverage. The simulation of combined effect of vegetation coverage and straw mulching indicates that the combination of different management measures can significantly reduce soil erosion and sediment yield, especially in tea plantations with low vegetation coverage, where the effect of straw mulching is more obvious.

soil erosion;organic tea garden;straw mulching;vegetation coverage;WEPP model

2016-01-12

國家自然科學基金面上項目(41571173);國家科技支撐計劃(2014BAK19B06)

S157

A

1673-4831(2016)05-0788-06

10.11934/j.issn.1673-4831.2016.05.015

劉世梁(1976—),男,山東沂水人，教授,博士,主要從事景觀生態(tài)學和土壤學方面的研究。E-mail: shiliangliu@bnu.edu.cn

① 通信作者E-mail: shiliangliu@bnu.edu.cn