寧南縣坡耕地等高固氮植物籬技術綜述*

盧喜平，徐明曦，巨 莉

(四川省水利科學研究院，成都，610072)

寧南縣坡耕地等高固氮植物籬技術綜述*

盧喜平，徐明曦，巨 莉

(四川省水利科學研究院，成都，610072)

等高固氮植物籬技術是一種很有潛力的坡耕地水土保持生物措施，對改良利用坡耕地、控制坡耕地水土流失、培肥土壤和提高土地生產力具有顯著效果。本文通過對寧南縣等高固氮植物籬技術的調查研究，闡述該技術的主要科學問題、實施要點、突出特點及推廣價值，分析了其推廣應用前景及應用范圍，以期為山丘區(qū)坡耕地改良利用和水土流失治理提供技術參考。

等高固氮植物籬 水土流失 水土保持 坡耕地 寧南縣

等高固氮植物籬技術作為一項投資少見效快的水土保持措施，對防治山丘區(qū)坡耕地水土流失具有顯著效果。中國科學院成都生物研究所1991年以來根據(jù)國際上對固氮植物籬的研究和應用經驗，并結合我國山區(qū)的具體實際情況，在地處金沙江干熱河谷區(qū)的寧南縣對等高固氮植物籬技術進行了系統(tǒng)研究，其試驗及應用效果良好，受到了國內外各界人士的好評。本文對寧南縣坡耕地改良利用中的等高固氮植物籬技術進行了調查研究，其目的是為該技術的推廣應用和山丘區(qū)坡耕地水土流失治理提供技術參考。

1 寧南縣等高固氮植物籬技術概況

寧南縣地處我國攀西資源綜合開發(fā)區(qū)，全縣幅員面積1667km2，耕地2.4萬hm2。境內山高坡陡，人均耕地少，農業(yè)人均耕地0.14hm2；旱地和坡地居多，坡耕地占耕地面積的62.6%，其中>25°的陡坡耕地約占坡耕地面積的1/3。全縣水土流失嚴重，水土流失面積為999.14km2，占幅員面積的59.94%。

為有效控制坡耕地嚴重的水土流失，中國科學院成都生物研究所與寧南縣人民政府、縣科技局合作，以解決坡耕地水土流失、培肥土壤和提高土地生產力等為主要目的，自1991年以來在寧南縣實施了“山區(qū)坡耕地水土保持實用技術研究”項目，建立了一套既能有效控制坡耕地水土流失、又能實現(xiàn)坡耕地持續(xù)利用的技術體系——等高固氮植物籬技術[1]。該項技術在寧南縣的實施過程中，建成了“馬桑坪山地農業(yè)持續(xù)發(fā)展實驗站”和“寧南縣科技局山地農業(yè)持續(xù)發(fā)展示范園”兩個示范基地。其中“寧南縣科技局山地農業(yè)持續(xù)發(fā)展示范園”植物籬采用新銀合歡樹種，種植帶種植臍橙或蔬菜，植物籬內套種桑樹，整個示范園從上到下呈現(xiàn)出新銀合歡“植物籬——臍橙——植物籬——臍橙”或“植物籬——蔬菜——植物籬——蔬菜”梯地生態(tài)農業(yè)景觀。

寧南縣等高固氮植物籬技術的新穎性在于：在干熱河谷區(qū)首次通過木本多年生固氮植物引種試驗研究，篩選出新銀合歡等七種固氮植物作為植物籬引入坡耕地農作系統(tǒng)，首次將經濟植物(桑樹)種植于植物籬內，實現(xiàn)了固氮植物籬帶內土地資源的充分利用，控制了坡耕地水土流失和改良了土壤，提高了土地生產力。該技術應用后，通過對其保水、保土、培肥土壤、作物增產等方面效果的深入研究表明，其生態(tài)和經濟效益顯著。

2 等高固氮植物籬的主要類型及特點

等高固氮植物籬是在坡面上按一定間距并大致沿等高線密植的窄條植物帶，一般選擇萌發(fā)力強又能固氮的植物種類，植物籬之間為耕地，用以種植農作物或經濟林木。其類型主要有坡耕地植物籬和梯田生物埂兩種。

2.1 坡耕地植物籬

坡耕地植物籬是在沒有修筑梯田的坡地上，沿等高線設置植物籬帶，帶間耕地用以種植農作物或經濟林木等。它是等高固氮植物籬技術的主要實踐形式，多應用于尚未修筑梯田，或不適于工程措施的坡地。按植物籬的種類組成又可分三類：

(1)灌木籬：籬笆植物由灌木或耐修剪的喬木樹種組成，具有根系發(fā)達、枝干堅挺、抗蝕力強等特點；籬笆形成的時間稍長，但所形成的梯田穩(wěn)定性較強。

(2)草籬：籬笆植物由多年生草本植物組成，具有根系較深、地上部分密集、抵抗徑流沖刷力強等特點；籬笆形成的時間短，但所形成的梯田穩(wěn)定性稍差。

(3)草灌混合籬：籬笆帶由一行灌木籬和數(shù)行草籬組成，兼具兩種籬笆的優(yōu)點，可加快籬笆植物的密閉速度，并提高梯田的穩(wěn)定性。

2.2 梯田生物埂

修筑梯田是我國山地、丘陵地區(qū)改良利用坡地，防止水土流失的傳統(tǒng)方式。梯田具有保持水土、便于耕作和灌溉等優(yōu)點，但也存在不少問題，如費用高昂、排水不良、質量低劣、穩(wěn)定性差等。梯田生物埂是沿梯田的邊緣地帶種植小喬木、灌木或草本植物；植物根系的穿插和固結作用可提高梯坎穩(wěn)定性，防止坍塌。與石坎梯田相比，梯田生物埂不僅可以節(jié)約工程建設成本，而且可以有效減弱降雨和徑流匯集對梯田邊緣帶土體的打擊和沖刷，防止梯田破壞和梯坎坍塌。

3 等高固氮植物籬技術的主要科學問題及實施要點

3.1 主要科學問題

與土地生態(tài)設計的其它實踐形式一樣，等高固氮植物籬改良坡地持續(xù)生產力功能的發(fā)揮，決定于技術設計是否符合當?shù)氐淖匀画h(huán)境和社會經濟實際條件。為達到這一目的，該技術的實施需解決好下列科學問題：

(1)選種：如何選擇適宜的籬笆植物是植物籬技術中遇到的首要問題。不同的籬笆植物，其環(huán)境適宜性、構造籬笆的能力、產品、管理費用各不相同，直接關系到植物籬效益的大??；

(2)布設與管理：等高植物籬是一種人工控制的坡地生態(tài)系統(tǒng)，除選種外，如何設計適宜的空間結構(如株距、行距、帶距)和進行科學的管理(如整地、栽種、修剪)，是人工控制的主要內容，是決定植物籬功能發(fā)揮的重要因素；

(3)效益評價：等高植物籬是坡地改良利用的一種生物措施，如何對其生態(tài)效益、經濟效益及社會效益作出科學評價，關系到這種技術的推廣應用。

3.2 實施要點

3.2.1固氮樹種篩選。寧南縣多年的試驗示范表明，新銀合歡、云南合歡、圣誕樹、黑荊樹等樹種的效果較好，具有速生、固氮、耐刈割、直根系、易繁殖和多種用途等特點，可以在金沙江、怒江干熱河谷地帶進行推廣應用。

3.2.2 梯地等高線的確定。可用坡改梯確定等高線的方法，通常等高線間的距離隨坡耕地坡度不同而不同，一般在4m～8m之間。理論上可按以下方法進行：植物籬下行刈割高度頂端的水平面與坡地的交點，則為上行的播種點，上行和下行的距離為該坡度耕地的植物籬距離。實際操作中可根據(jù)坡地的具體情況和耕作目的作適當調整，通常耕作帶留4m～8m寬、植物籬播種帶留40cm～60cm寬為宜。

3.2.3 整地及植物籬的栽植。在確定等高線后，在線上對植物籬播種帶進行深耕整地，其土壤細度應根據(jù)固氮植物樹種種子特性的不同而不同，盡量整細深耕。植物籬的種植可移栽，亦可直播。但不管采用何種樹種，均需高密度種植，應保證每米種植帶內達50株以上密度，確保攔截水土的有效性。在播種前應對種子作萌芽催化處理，如新銀合歡種子，可放入80℃熱水中，連續(xù)攪拌20min～30min，浸泡一晝夜，中間換水3～4次，讓種子充分吸水膨脹，即可播種，播種密度要達到每米植物籬有80個植株為宜。播種季節(jié)則根據(jù)樹種的不同，選擇合適的播種栽植季節(jié)，一般在春季。

3.2.4 農作物的配植。植物籬帶之間的耕作帶種植作物，最好選用適宜當?shù)厣L發(fā)育條件，經濟效益較高，植株高度在1.5m以下的作物，在植物籬帶內，兩行之間可栽植桑樹或其他矮化經濟果木。

3.2.5 管理及刈割。植物籬種植初期，因固氮能力較弱，利用土壤中其他養(yǎng)分能力較差，應根據(jù)情況適當施用少許肥料或澆水，對缺窩缺行的應及時補栽補植。綠籬生長達60cm至80cm高時，可根據(jù)枝葉出現(xiàn)木質化情況的不同和枝葉用途進行刈割，原則是不讓其木質化和開花結實，以便于分解快，肥效高，同時不讓綠籬植物與種植的農作物爭光。刈割留樁高度至少離土面40cm～50cm。

4 等高固氮植物籬技術的突出特點及推廣價值

4.1 投入少、易操作、效果好且持久

營造等高固氮植物籬的直接投入僅為植物籬種子或苗木費用及投工。每公頃坡耕地所需固氮植物種子約50kg～70kg，點播(包括整地)每公頃投工15～20個，總投入僅為坡改梯的1/5～1/3，而且無論何種質地的土壤、地形、地塊，只要選擇了合適的固氮植物樹種，都可以應用該技術。該技術模式成功地解決了坡改梯投入高、受土壤質地和陡坡限制及梯埂易坍塌等問題，并且將保持水土與土壤培肥有機結合起來，成功地解決了用地和養(yǎng)地矛盾。該技術簡單易行，適用于基層農民的操作應用，同時植物籬樹種常具有較長的生命周期，只要植物籬存活，這一系統(tǒng)就能發(fā)揮作用。

4.2 有效控制水土流失，改善土壤水分狀況

研究表明[2]：營造等高固氮植物籬3年后地表徑流降低53%～74%，之后這一效果比較穩(wěn)定或更好，使降雨盡可能多地滯留涵蓄于土壤中，一方面可以增加土壤含水量，減輕干旱對農作物的危害，另一方面還可減洪緩洪，增加徑流持續(xù)時間，有效地降低土壤養(yǎng)分的流失，減少土壤侵蝕97%～99%，可有效控制土壤流失；等高固氮植物籬主要利用農作物利用不到的深層土壤水分，在農作物生長期間，植物籬與農作物之間基本上無水分競爭。

4.3 有效培肥土壤，形成高產穩(wěn)產的生物梯地

等高固氮植物籬建立3年后，每年每公頃可生產5t～15t的優(yōu)質綠肥，土壤有機質增加20%～31%，全氮增加70%～127%，作物增產普遍達30%～60%，采用該技術的坡耕地在不施用化肥的情況下，玉米產量比施用化肥的坡耕地高8%～28%[3]，應用該技術種植的其他作物(如甘蔗、花生、臍橙等)，其產量和品質都有明顯的提高。建立固氮等高植物籬后可逐漸使坡耕地演變成生物梯地，使其成為高產穩(wěn)產田。

寧南縣的試驗研究表明[4，5]，植物籬帶內的土壤養(yǎng)分和水分條件是這一系統(tǒng)中最優(yōu)越的，種植在其中的桑樹不用施肥，其枝條直徑、鮮葉產量和桑葉質量都顯著高于當?shù)孛磕晔┓?～4次的對照桑樹[6]，低投入高產出的效益非常明顯。在植物籬帶內套種合適的木本經濟植物，可增加直接經濟效益。

4.4 緩解農村“三料”俱缺的矛盾

除固氮植物籬每年腐爛的根系及枯枝落葉外，固氮植物籬生產的大量幼嫩枝葉是優(yōu)良的綠肥；在薪柴缺乏的地區(qū)，可通過不同的管理措施，減少植物籬的刈割頻率，在有效防治水土流失的同時，利用固氮植物籬生產薪柴。此外，套種在植物籬中的桑樹等經濟植物，通過修剪，每年也能生產大量的薪柴；許多固氮植物籬樹種是非常優(yōu)良的木本飼料，用其飼養(yǎng)豬和山羊，效果比常規(guī)飼料好。因此，營造等高固氮植物籬能有效緩解農村“三料”俱缺的矛盾，此外還可根據(jù)各地的不同需要，在有效防治坡耕地水土流失的同時，對固氮植物籬進行不同的經營管理，滿足不同需求。

5 推廣應用前景

等高固氮植物籬技術由于投入少、效益好、易操作、適用性強，深受當?shù)剞r民歡迎。寧南縣大面積的示范和實踐證明，等高固氮植物籬技術在改良坡耕地和防治水土流失方面，生態(tài)、經濟、社會三大效益相當顯著，極大地起到涵養(yǎng)水源、防治水土流失、改善土壤性狀、增加土壤肥力、提高作物產量的作用，在我國山區(qū)坡耕地改良治理中應用前景廣闊。該技術如能大面積的推廣和應用，無疑將對山丘區(qū)坡耕地水土流失治理起到促進作用。

等高固氮植物籬技術除可用于控制坡耕地水土流失外，還能用于荒山荒坡的植被恢復，果園、經濟植物的種植，小流域綜合治理，退化山地系統(tǒng)的治理和畜牧業(yè)的發(fā)展等方面，也可以與坡改梯結合起來，在土埂上營造植物籬，以防止梯埂坍塌。寧南縣的實踐結果表明，該技術在我國中亞熱帶及其以南的地區(qū)能普遍應用，實踐過程中篩選的植物籬樹種可供相似地區(qū)引種。該技術無論是對山區(qū)坡地的改良及水土保持，還是對荒山荒坡的改造利用，以及公路、鐵路和水利設施建設的水土流失防治都有較大的參考價值。

6 結語

水土流失是導致坡耕地土層減薄、養(yǎng)分流失、土地生產力降低、耕作價值喪失的主要因素，如何在有效控制坡耕地水土流失的同時，合理利用坡耕地，有效維持和提高坡耕地的土壤肥力及生產力，對實現(xiàn)坡耕地持續(xù)利用、增加農民收入和推進生態(tài)文明建設具有十分重要的意義。寧南縣示范推廣的等高固氮植物籬技術，為坡耕地持續(xù)耕作利用提供了一條有效途徑，該技術是水土流失防治技術措施和發(fā)展生態(tài)經濟方面取得的重大突破，為改善山區(qū)生態(tài)環(huán)境，發(fā)展生態(tài)經濟積累了經驗，應用范圍和前景相當廣闊，可以在其它類似地區(qū)推廣應用。

〔1〕石培禮，唐 亞，陳克明.山地農林持續(xù)發(fā)展的有效途徑——坡地農業(yè)技術[J].生態(tài)農業(yè)研究，1996，4(2)：44-49.

〔2〕孫 輝，唐 亞，陳克明，等.固氮植物籬防治土壤侵蝕效果的研究[J].水土保持通報，1999，19(6)：1-5.

〔3〕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].應用與環(huán)境生物學報，1999，5(5)：473-477.

〔4〕孫 輝，唐 亞，趙其國.干旱河谷區(qū)坡耕地植物籬種植系統(tǒng)土壤水分動態(tài)研究[J].水土保持學報，2002，16(1)：84-87.

〔5〕孫 輝，唐 亞，何永華，等.等高固氮植物籬對坡耕地不同層次土壤養(yǎng)分的影響[J].中國農業(yè)生態(tài)學報，2002，10(2)：79-82.

〔6〕張炎周，唐 亞，陳克明，等.等高固氮植物籬中套種桑樹的桑葉產量及生物產量研究[J].應用與環(huán)境生物學報，2001，7(4)：303-307.

四川省科技支撐計劃“四川省旱坡地調水保土改造技術研究(2015NZ0017)”

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2095-1809(2017)01-0062-04