粵西主要經(jīng)濟林土壤侵蝕特征與控制措施的研究

李欽祿,王 建,王法明,吳 贊,柯春瓊

(1.廣東省茂名市水土試驗推廣站，廣東 茂名 525029;2.廣東省水土保持監(jiān)測站，廣東 廣州 510635;3.中國科學(xué)院華南植物園，廣東 廣州 510650)

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粵西主要經(jīng)濟林土壤侵蝕特征與控制措施的研究

李欽祿1,王 建2,王法明3,吳 贊1,柯春瓊1

(1.廣東省茂名市水土試驗推廣站，廣東 茂名 525029;2.廣東省水土保持監(jiān)測站，廣東 廣州 510635;3.中國科學(xué)院華南植物園，廣東 廣州 510650)

以粵西桉樹速生林和荔枝經(jīng)濟林為研究對象，比較了不同管理方式下兩種林型水土流失特征。得出：①在坡度一定的情況下，林地管理方式對水土流失量影響巨大，使用除草劑能有效減少水土流失量；且坡度越大影響越劇烈； ②桉樹林下作物種植，采取合理的種植管理方式可以有效控制水土流失程度；種植過程中注意減少地面干擾，可以控制流失量在輕度水平；③坡度為15°以上的丘陵坡地，不適合建立傳統(tǒng)人工鏟草方式的果園，自然生長的桉樹林地具有控制水土流失的顯著效能。

經(jīng)濟林；土壤侵蝕；人工林經(jīng)營；控制措施

廣東西南部地區(qū)受熱帶高溫多雨氣候影響，成為水土流失極其嚴(yán)重區(qū)域。在高溫多雨氣候條件下，土壤有機質(zhì)快速分解，尤其當(dāng)?shù)乇硎艿礁蓴_后，有機質(zhì)快速下降到極低水平，使地面抗侵蝕能力降低，如在桉樹林采伐后，有機質(zhì)分解殆盡，在以傳統(tǒng)的鏟草方式管理的果園內(nèi)，地表有機質(zhì)也極低，高溫多雨氣候也使土壤風(fēng)化強烈，在缺乏有機膠體粘結(jié)作用下，易受水力沖刷而損失[1]。粵西地區(qū)人口密度大，土地承載壓力大，大量土地用于桉樹、果園等經(jīng)濟林，客觀上造成了地表經(jīng)常受到干擾的事實，并成為嚴(yán)重水土流失的一個關(guān)鍵因素。

在粵西地區(qū)，矮丘陵最大面積的土地利用方式是植造桉林和建立荔枝園，他們是本地區(qū)農(nóng)民最重要的收入來源。桉林一般在5～6 a砍伐，在此生長期內(nèi)，一般在前兩年施肥管理，地表有一定擾動，后面幾年則讓其自然生長，因而前幾年會有明顯的水土流失，但一些桉樹快速長高后出現(xiàn)林下水土流失問題[2]，近年來，提出了在林下種植豆科植物的管理方式，豆科植物具有固氮作用，增加林地氮素養(yǎng)分供應(yīng)，同時增加地表覆蓋可以降低水土流失，但對這一林地經(jīng)營方式的實際應(yīng)用效果仍缺乏評估。

荔枝是茂名地區(qū)最有影響力的果樹品種，傳統(tǒng)上，荔枝園要進行反復(fù)除草，致使地表完全沒有草被覆蓋，經(jīng)常性的暴雨導(dǎo)致果園出現(xiàn)嚴(yán)重水土流失，也導(dǎo)致肥料養(yǎng)分的損失，近年來隨著高效除草劑的使用，許多果園采用除草劑控制雜草，園地表面不再受到人為擾動，不但節(jié)約了人工成本，還有明顯的水土保持效果。

本研究針對粵西地區(qū)大量矮丘陵地種植桉樹與荔枝的土地利用方式，建立大型人工徑流場，探討減少水土流失的土地利用與管理方式，為當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境改善提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

本試驗在茂名市小良水土保持試驗站開展，小良站位于廣東省電白縣的沿海臺地上，東經(jīng)110°54′18″，北緯21°27′49″，屬熱帶北緣。小良站地處熱帶沿海，根據(jù)其自然地理環(huán)境，他代表的區(qū)域范圍包括海南、廣東、廣西和福建的熱帶亞熱帶沿海區(qū)域。其地帶性土壤為花崗巖風(fēng)化而成的磚紅壤，具有本地區(qū)最典型丘陵地貌特征。茂名市地形由東北向西南傾斜，地貌以山地丘陵為主，兼有平原和沿海灘涂，平原占總面積13.8%，丘陵占55.8%，山地占11.2%，臺地占6.6%，河流水面占12.6%。試驗場土壤類型為赤紅壤，處于熱帶和亞熱帶的過渡帶，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫為22.6 ℃，最高溫度為37.5 ℃，最低溫度為2.2 ℃。雨量充沛，干濕明顯，年平均降雨量為1 772.1 mm，降雨量年際變化大，雨季在4—9月，降雨量分布不均勻，東北部及西部為多雨區(qū)，中南部為少雨區(qū)。

在茂名水保站內(nèi)，人工建立了8個5 m×20 m標(biāo)準(zhǔn)人工徑流場，其中2個坡度為5°，其余6個坡度為15°。在徑流場下部，建立了徑流量與泥沙量監(jiān)測設(shè)備，進行每場降水監(jiān)測。

2 試驗方案與數(shù)據(jù)分析方法

2.1 試驗方案

徑流場開展了如下對比試驗

1) 不同坡度荔枝林不同除草方式下水土流失特征

在兩個坡度為5°徑流場，種植荔枝，種植規(guī)格為本地區(qū)常用株行距，2.5 m×3 m，其中1個采用除草劑管理，另1個采用人工鋤草管理。除草劑每年在春季進行除草，然后在雜草明顯出現(xiàn)后進行除草，全年除草約4次，保持荔枝林下基本沒有雜草。以同樣的方式，在兩個坡度為15°的徑流場建立試驗處理，即種植荔枝，分別進行人工除草和除草劑除草。

2) 桉樹林林下種植豆科植物的效應(yīng)試驗

在4個坡度為15°的徑流場，分別進行傳統(tǒng)粗放管理方式與林下種植豆科植物的對比，各2次重復(fù)。傳統(tǒng)粗放管理方式是在種植后進行一定施肥，之后讓其自然生長。林下種植豆科植物可以為林地增加氮素養(yǎng)分供應(yīng)，同時具有保持水土的功效。

3) 試驗觀測

小區(qū)徑流量及泥沙含量觀測方法采用二級分流人工觀測法。觀測項目包括：降水、徑流、含沙量，分別詳述如下：

降水觀測設(shè)備是VantagePro 2自動氣象站和電腦1臺，全天候觀測，每隔5 min記錄1次。

徑流觀測設(shè)備包括12孔分流池和集流池，觀測儀器包括取樣瓶、裝樣瓶、量筒、沉淀水杯、鐵鏟、小鐵鏟、鋁桶、電子稱、電子天平、鋁盒、烘箱。

觀測周期為每降一場有產(chǎn)流降雨觀測1次，若遇到連續(xù)數(shù)天降雨，則等雨停后觀測。

除草工具包括鋤頭、噴霧器、除草劑、量筒等。除草次數(shù)每年4次。

2.2 數(shù)據(jù)分析方法

采用降水特征統(tǒng)計方法對降水日數(shù)、降水歷時、最大次雨量、最大月降水量、最大降水侵蝕力等特征參數(shù)進行統(tǒng)計，具體統(tǒng)計計算方法參見水文統(tǒng)計。采用《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》分析水土流失的程度。

3 結(jié)果與討論

3.1 試驗區(qū)降雨特征

表1是試驗樣地2015年降雨統(tǒng)計表，結(jié)果表明，2015年全年降雨量為1 115.8 mm，雨季主要在5月至10月，期間除6月外，其余月降雨量均超過100 mm，降雨日超過10 d，最大月降水量出現(xiàn)在5月，雨量達235.8 mm，此降雨格局與當(dāng)?shù)爻Ｄ杲涤晏卣飨辔呛?。全年降雨日?shù)110 d，最大日降水量126.2 mm，出現(xiàn)于當(dāng)年10月，是1次臺風(fēng)雨所致，最大次雨量為122.6 mm，亦是本次臺風(fēng)雨的結(jié)果，最大降雨侵蝕力為1 344.5 (MJ·mm)/(hm2·h)。12月降雨日數(shù)最多，達14 d，但均為小雨，總雨量只有57 mm。1—3月為干旱期，各月降雨量不超25 mm，其中3月只有6.8 mm。此降雨格局決定了水土流失將主要出現(xiàn)于5至10月。

3.2 土壤流失量

從表2可知，人工除草會大幅增加水土流失量，在坡度為5°時，水土流失量達4 994 t/km2，而采用除草劑除草時，流失量只有540 t/km2。當(dāng)坡度達到15°時，這一流失量更大幅上升，即使是除草劑除草，流失量也達到1 530 t/km2，但這一量仍低于5°坡度時的人工除草量，而15°坡度時人工除草處理的土壤流失量則達到11 837 t/km2。這一流失量甚至超過坡度為35°生長自然植被的丘陵地流失量(9 200 t/km2)[1]，顯示人為地表干擾對水土流失具有重大影響。

顯然，地表除草方式對土壤流失量起關(guān)鍵作用，傳統(tǒng)的人工鏟草方式是導(dǎo)致大規(guī)模水土流失的主要因素，它造成的土壤流失量約為除草劑除草管理的8～9倍，人工鏟草致使表土疏松，如遇暴雨，則極易形成水土流失。事實上，對于果園管理，為了防控出現(xiàn)嚴(yán)重水土流失，清除地表植物時，適當(dāng)留茬或回蓋枯草是一個有效的對策，地表種植一定的綠肥植物更是具有顯著的水土保持效益[4]。坡度也是決定水土流失量的關(guān)鍵因素，如果坡度只有5°，人工除草時土壤流失量只有坡度為15°時的42%，除草劑處理則只有35%。因而，丘陵坡地坡度較大時，土地利用強度要降低，以防出現(xiàn)大量水土流失。

表1 2015 年茂名市小良徑流小區(qū)日降水量

注：降水量:mm；歷時:min；I30:mm/h；最大降雨侵蝕力:(MJ·mm)/(hm2·h) 降水量:mm。

表2 茂名市小良水保站荔枝林地徑流小區(qū)2015年徑流泥沙統(tǒng)計

桉樹林是粵西地區(qū)極其重要的經(jīng)濟林，當(dāng)?shù)匕傩沼蟹N植桉樹的傳統(tǒng)，規(guī)模極大，研究控制桉樹種植區(qū)的水土流失具有極重要意義。由于廣東省氣候中的暴雨特征，林下水土地流失已成為一個不容忽視的問題，桉樹林被認(rèn)為是值得關(guān)注的林型[2]。表3可知，桉樹自然生長條件下，水土流失量只有431～625 t/km2，平均為528 t /km2。加種木豆雖然可以增加林地氮素養(yǎng)分供應(yīng)，但他使水土流失量有較大幅度的增加，與自然生長的平均值比較，增加幅度達3～6.5倍。從結(jié)果看，即使種植木豆的兩個處理，也有較大的差別，表明具體種植過程也影響土壤流失量，據(jù)現(xiàn)場觀測，種植過程中如果能有意識降低對地面的擾動，則可以顯著減少流失量。

表3 茂名市小良水保站桉樹林地徑流小區(qū)2015年徑流泥沙統(tǒng)計

比較同為15°坡度荔枝林(表2)與桉樹林(表3)，則荔枝林的土壤流失量遠大于桉樹林，在除草劑除草時的流失量為1 530 t/km2，而自然生長的桉樹平均流失量只有528 t/km2，接近3倍的差別。果園較高強度的人工管理造成地面干擾，則是果園土壤流失量上升的主要原因。這種耕地土壤流失量較高，而桉樹林地土壤流失量較低的特征，與全省基本趨勢是一致的[5]

3.3 水土流失強度評估

根據(jù)《土壤侵蝕分類分級標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190—2007)中面蝕(片蝕)分級標(biāo)準(zhǔn)，本地區(qū)整體地形及試驗小區(qū)均屬于坡耕地類型，對比表2與表3測定值可以看出，坡度為5°的荔枝林除草劑管理時，土壤侵蝕屬輕度(540 t/km2)，但人工除草時則屬中度(4 994 t/km2)。如果坡度為15°，除草劑管理流失量仍屬輕度(1 530 t/km2)，但人工除草時則為極強度。顯然，在坡地利用上，要避免強度水土流失，更要避免極強度水平的出現(xiàn)，在坡度達到15°時，不適合進行傳統(tǒng)管理方式的荔枝種植了，此時應(yīng)以除草劑方式減少地面干擾，或不規(guī)劃為果園。

自然生長的桉樹林地，水土流失量為輕度，如果在林下種植木豆等豆科植物，則可能導(dǎo)致中度流失量，但亦可控制在輕度流失量。顯然，在桉樹林下種植豆科植物是可以的，在種植過程中只要不過度干擾地表面，仍可控制流失量在輕度水平。

4 結(jié)語

本文通過對比試驗分析粵西地區(qū)主要的土地利用類型——荔枝園與桉樹林地不同耕作管理模式對水土流失的影響，研究表明：兩種不同土地利用方式具有不同的水土流失潛勢，他與管理方式密切相關(guān)。

1) 在坡度一定的情況下，林地管理方式對水土流失量影響巨大，使用除草劑能有效減少水土流失量；且坡度越大影響越劇烈；具體表現(xiàn)為坡度為5°的荔枝林地使用除草劑除草，只發(fā)生輕度水土流失(540 t/km2)，但如果使用傳統(tǒng)的人工鏟草，則導(dǎo)致中度水土流失(4 994 t/km2)，如果在坡度為15°荔枝園進行人工鏟草管理，會導(dǎo)致極重度水土流失(11 837 t/km2)；

2) 坡度為15°以上的丘陵坡地，不適合建立傳統(tǒng)人工鏟草方式的果園，自然生長的桉樹林地具有控制水土流失的顯著效能。

3) 桉樹林下作物種植，采取合理的種植管理方式，可以有效控制水土流失程度；桉樹林下種植木豆可以增加氮素養(yǎng)分，但也會增加水土流失量，但仍屬輕度至中度流失量水平，只要種植過程中注意減少地面干擾，可以控制流失量在輕度水平，因此，在桉樹林地合理種植木豆以增加生態(tài)系統(tǒng)氮素養(yǎng)分供應(yīng)，在實踐上是可行的。

[1] 張淑光.我國南方水土流失的特征[J].廣東水利水電，2008(8)：53-55.

[2] 梁音， 張斌， 潘賢章， 等. 南方紅壤丘陵區(qū)水土流失現(xiàn)狀與綜合治理對策[J].中國水土保持科學(xué)，2008，6(1): 22-27.

[3] 郭索彥.水土保持監(jiān)測理論與方法[M].北京：中國水利水電出版社，2010．

[5] 張淑光，林新明. 再論我國南方水土保持策略[J].廣東水利水電，2012(9):47-50.

[6] 樸圣國，劉曉南，劉平.廣東省土壤侵蝕與土地利用關(guān)系研究[J].廣東水利水電，2008(8):32-35．

(本文責(zé)任編輯 王瑞蘭)

Soil and Water Erosion in Economic Plantations of Different Managements in Western Guangdong Province

Li Qinlu1, Wang Jian2, Wang Faming3, Wu Zan1, Ke Chunqiong1

(1.Maoming Experiment and Extension Station of Water and Soil Conservation, Guangdong province, Maoming 525029，China;2.Monitoring Station of Water and Soil Conservation of Guangdong Province, Guangzhou 510635，China;3.South China Botanical Gardens, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510650，China)

The fast-growing eucalyptus and litchi forest in western Guangdong has been taken as research object, and the different management modes in two forest types of soil erosion characteristics have been compared. Results showed that: 1, in the certain slope situation, forest management had huge impact on the amount of soil erosion, the used of herbicides can effectively reduce soil erosion; and the greater the slope influence more intensity; 2, crop under eucalyptus trees, reasonable planting management mode can effectively control the degree of soil erosion; The reduced interference planting process could control the loss in mild level; 3, the slope above 15 degrees is not suitable for the establishing the traditional artificial way shovel grass. Natural growth eucalyptus forest has significant effectiveness to control soil erosion.

economic plantation; soil erosion； plantation management； weed control

2016-08-20;

2016-09-20

廣東省水利廳創(chuàng)新科學(xué)基金(2012-20)。

李欽祿(1965)，男，本科，高級工程師，從事水土保持監(jiān)測、水土保持和生態(tài)恢復(fù)研究工作。

S157

A

1008-0112(2016)09-0047-05