滇中山地經(jīng)果林水土保持功能研究

李玲　侯春鎂　申佳艷

摘要 采用標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)法，研究了滇中荒草地和經(jīng)果林地徑流泥沙特征和徑流產(chǎn)沙特征。結(jié)果表明：相比荒草地，經(jīng)果林能夠有效攔截地表徑流，減少土壤泥沙量，達(dá)到蓄水保墑、保土的效果。因此，經(jīng)果林的水土保持功能優(yōu)于荒草地。經(jīng)果林作為我國(guó)退耕還林主要林種之一，具有經(jīng)營(yíng)周期短、經(jīng)濟(jì)效益高的特點(diǎn)，同時(shí)也具有良好的蓄水保土效益，適宜推廣種植。

關(guān)鍵詞 經(jīng)果林；土地利用類型；徑流泥沙特征；水土保持功能；滇中山地

中圖分類號(hào) S157 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）04-0172-03

Abstract Using standard plot method，characteristics of runoff and sediment of grassland and economic fruit forest in central Yunnan Province were researched in this paper. The results showed that economic fruit forest achieved the effect of soil and water conservation because compared with grassland，it could intercept surface runoff more effectively，reduce the amount of soil and sediment.Therefore，the conservation function of economic fruit forest was better than grassland. As one of main forests in returning farmland to forest，economic fruit forest has the characteristics of short operating cycle and high economic efficiency，it also has good soil and water conservation benefits，so it was suitable to plant.

Key words economic fruit forest；land use type；runoff and sediment characteristics；soil and water conservation function；mountainous area of central Yunnan Province

我國(guó)是世界上水土流失最為嚴(yán)重的國(guó)家之一，由于特殊的自然地理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件，使水土流失成為了主要的環(huán)境問(wèn)題。經(jīng)調(diào)查表明：我國(guó)水土流失狀況表現(xiàn)出分布范圍廣、面積大的特點(diǎn)[1]。嚴(yán)重的水土流失會(huì)給我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民群眾的生產(chǎn)生活帶來(lái)許多方面的危害[2]，一方面，水土流失會(huì)帶走大量肥沃的土壤，從而使土層變薄、土地石化和砂礫化，導(dǎo)致土地嚴(yán)重退化，耕地面積逐漸減少，最終失去農(nóng)業(yè)利用價(jià)值[3]；另一方面，大量泥沙下泄淤積江河湖庫(kù)，降低了水利設(shè)施的調(diào)蓄功能和天然河道的泄洪能力，從而加劇了下游的洪澇災(zāi)害[4]。

近年來(lái)，由于特殊的地理位置、復(fù)雜的自然條件，加上人地矛盾突出，致使云南省水土流失越來(lái)越嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，云南省水土流失面積達(dá)14.13萬(wàn)km2，占土地面積的37%，年流失土壤5.18億t，主要發(fā)生在>8°的坡地上，占總面積的90%以上[5]。因此，防治水土流失顯得尤為重要，水土流失的防治是發(fā)展經(jīng)濟(jì)、保護(hù)國(guó)土、保護(hù)環(huán)境的一項(xiàng)重要工作[6]。

隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類對(duì)于水土流失危害的認(rèn)識(shí)日益深刻和系統(tǒng)。經(jīng)果林作為重要的水土資源開發(fā)性治理措施之一，不但經(jīng)濟(jì)效益高，而且保水保土保肥能力強(qiáng)，生態(tài)效益明顯，成為我國(guó)退耕還林工程建設(shè)的主要林種[7]；在農(nóng)業(yè)人口眾多的丘陵地區(qū)或山區(qū)，由于耕地少、坡耕地所占比重很大，發(fā)展經(jīng)果林成為這些地區(qū)廣大農(nóng)民增收致富的主要經(jīng)濟(jì)來(lái)源。但由于在樹種選擇、品種搭配、種植模式和林分結(jié)構(gòu)等方面不合理，導(dǎo)致大多數(shù)經(jīng)果林地依然存在嚴(yán)重的水土流失[8]。劉 斌等[9]的研究結(jié)果表明，林草植被通過(guò)林冠截流、林下草灌和枯枝落葉層的攔蓄及植物根系對(duì)土壤的固結(jié)作用來(lái)保持水土、涵養(yǎng)水源、改善土壤肥力。本文以研究經(jīng)果林和荒草地的水土保持功能為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)觀測(cè)徑流小區(qū)內(nèi)地表徑流泥沙規(guī)律，進(jìn)一步探究經(jīng)果林的水土保持功能。

1 區(qū)域概況與研究方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于珠江流域西江水系南盤江上游玉溪大河支流的紅塔區(qū)二龍?zhí)缎×饔?，地處云南省玉溪市中心城區(qū)東南部，地理位置為北緯24°08′30″～24°32′18″，東經(jīng)102°31′40″～102°37′12″，流域南發(fā)源于紅塔區(qū)高倉(cāng)鎮(zhèn)龍樹村，由南向北直接匯入東風(fēng)水庫(kù)，屬東風(fēng)水庫(kù)三大徑流區(qū)之一，是玉溪市重要供水水源地東風(fēng)水庫(kù)徑流區(qū)。流域總面積18.629 km2，主溝道長(zhǎng)度為15.5 km。

二龍?zhí)缎×饔驅(qū)俦眮啛釒О霛駶?rùn)冷冬高原季風(fēng)氣候，地貌屬波狀起伏線切割中山區(qū)，多年平均降雨量909.1 mm，最大年降雨量1 413.7 mm，最小年降雨量591.5 mm，多年平均暴雨天數(shù)為15 d/年，年均蒸發(fā)量為1 624.9 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)小流域地形條件，選擇荒草地和經(jīng)果林地2種不同土地利用類型，在小流域典型地段布設(shè)了水平投影面積為5 m×20 m的標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)，觀測(cè)地表徑流和土壤侵蝕量。在2個(gè)小區(qū)的附近布設(shè)了一個(gè)重慶水文儀器廠制造的JDZ1型數(shù)字自記雨量計(jì)測(cè)定每場(chǎng)降雨的降雨量、降雨歷時(shí)。徑流小區(qū)基本特征見表1。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

按《水土保持試驗(yàn)規(guī)程》（SL419—2007）進(jìn)行徑流小區(qū)觀測(cè)，觀測(cè)內(nèi)容包括降雨場(chǎng)次降雨日期、降雨量、降雨歷時(shí)、徑流深、徑流量、泥沙總量、土壤流失量等。

為便于試驗(yàn)分析，將經(jīng)果林徑流小區(qū)和荒草地徑流小區(qū)分別編號(hào)，其中經(jīng)果林徑流小區(qū)編為1#，荒草地徑流小區(qū)編為2#。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨分析

根據(jù)國(guó)家氣象局頒布的降水強(qiáng)度等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)，單次降雨的降雨強(qiáng)度可以用平均雨強(qiáng)或時(shí)段雨強(qiáng)來(lái)描述。試驗(yàn)期間（2016年5—10月），二龍?zhí)缎×饔蚬灿?3次降雨，其中小雨3次、中雨7次、大雨12次、暴雨1次，可見大雨和中雨是試驗(yàn)區(qū)產(chǎn)生地表徑流、造成水土流失的主要雨型。最大降雨出現(xiàn)在2016年7月7日，為82 mm，最小降雨量出現(xiàn)在2016年6月7日；平均雨強(qiáng)最大值出現(xiàn)在2016年6月6日，為16 mm/h，平均雨強(qiáng)最小值出現(xiàn)在2016年6月7日，為0.7 mm/h。試驗(yàn)小區(qū)雨季單次降雨數(shù)據(jù)見表2。

2.2 大雨條件下徑流泥沙特征分析

為明確大雨條件下徑流深、徑流系數(shù)、徑流量、泥沙總量、土壤流失量之間的關(guān)系，利用SPSS軟件分析對(duì)2016年12次大雨的徑流深、徑流系數(shù)、徑流量、泥沙總量、土壤流失量進(jìn)行皮爾遜相關(guān)分析，結(jié)果表明：經(jīng)果林徑流小區(qū)中，徑流深與徑流系數(shù)呈顯著相關(guān)；徑流深與徑流量、泥沙總量呈極顯著相關(guān)；徑流深與土壤流失量呈顯著相關(guān)。徑流量與泥沙總量呈極顯著相關(guān)；徑流量與土壤流失量呈顯著相關(guān)?；牟莸貜搅餍^(qū)中，徑流深與徑流系數(shù)、徑流量、泥沙總量呈極顯著相關(guān)；徑流系數(shù)與徑流量、泥沙總量呈極顯著相關(guān)；徑流量與泥沙總量呈極顯著相關(guān)。大雨條件下經(jīng)果林各降雨特征因子相關(guān)關(guān)系見表3，大雨條件下荒草地各降雨特征因子相關(guān)關(guān)系分析見表4。

2.3 中雨條件下徑流泥沙特征分析

為明確中雨條件下徑流深、徑流系數(shù)、徑流量、泥沙總量、土壤流失量之間的關(guān)系，利用SPSS軟件分析對(duì)2016年7次中雨的徑流深、徑流系數(shù)、徑流量、泥沙總量、土壤流失量進(jìn)行皮爾遜相關(guān)分析，結(jié)果表明：經(jīng)果林徑流小區(qū)中，徑流深與徑流量、泥沙總量呈極顯著相關(guān)；徑流深與土壤流失量呈顯著相關(guān)；徑流量與泥沙總量、土壤流失量呈顯著相關(guān)；泥沙總量與土壤流失量呈極顯著相關(guān)?；牟莸貜搅餍^(qū)中，雨量與徑流深呈極顯著相關(guān)；雨量與泥沙總量、土壤流失量呈顯著相關(guān)；徑流深與徑流量、泥沙總量、土壤流失量呈極顯著相關(guān)；徑流量與泥沙總量、土壤流失量呈極顯著相關(guān)；泥沙總量與土壤流失量呈極顯著相關(guān)。中雨條件下經(jīng)果林各降雨特征因子相關(guān)關(guān)系分析見表5，中雨條件下荒草地各降雨特征因子相關(guān)關(guān)系分析見表6。

降雨是產(chǎn)生地表徑流的先決條件，降雨量在很大程度上決定了地表徑流量的大小[10]。降雨及其產(chǎn)生的地表徑流又是造成土壤侵蝕的動(dòng)力，進(jìn)而產(chǎn)沙量隨著地表徑流量的增加而增加[11]。降雨強(qiáng)度是影響地表徑流和土壤侵蝕的重要因子。相關(guān)研究認(rèn)為，雨強(qiáng)對(duì)土壤侵蝕的作用大于對(duì)地表徑流的作用。降雨強(qiáng)度越大，雨滴終極速度和打擊動(dòng)能越大，對(duì)表土穩(wěn)定性的破壞越大，從而土壤侵蝕就越嚴(yán)重[12]。

2.4 經(jīng)果林與荒草地徑流產(chǎn)流特征對(duì)比分析

經(jīng)果林與荒草地降雨、產(chǎn)沙特征因子對(duì)比分析見圖1～4。可以看出，經(jīng)果林與荒草地徑流深最大值出現(xiàn)在9月10日，其中：經(jīng)果林為1.8 mm，荒草地為4.3 mm。經(jīng)果林與荒草地徑流量最大值出現(xiàn)在9月10日，其中：經(jīng)果林為0.181 m3，荒草地為0.430 m3。經(jīng)果林與荒草地泥沙總量最大值亦出現(xiàn)在2016年9月10日，其中：經(jīng)果林為0.519 kg，荒草地為1.75 kg。經(jīng)果林土壤流失量最大值出現(xiàn)在5月21日和5月24日，為0.07 t/hm2，荒草地土壤流失量最大值出現(xiàn)在8月10日和8月11日，為0.3 t/hm2。

總體來(lái)看，經(jīng)果林徑流小區(qū)的徑流深、徑流量、泥沙總量、土壤流失量小于荒草地的徑流深、徑流量、泥沙總量、土壤流失量。

經(jīng)分析，試驗(yàn)期間經(jīng)果林徑流小區(qū)累積徑流量為0.717 m3，累積泥沙總量為0.074 kg，累積土壤流失量為0.35 t/hm2?；牟莸貜搅餍^(qū)累積徑流量為1.35 m3，累積泥沙總量為4.86 kg，累積土壤流失量為1.32 t/hm2。綜合經(jīng)果林和荒草地徑流產(chǎn)沙特征分析，經(jīng)果林的累積徑流量、累積泥沙總量、累積土壤流失量均小于荒草地。從減流減沙角度看，經(jīng)果林地優(yōu)于荒草地。

3 結(jié)論與討論

綜合以上分析，通過(guò)研究經(jīng)果林徑流小區(qū)與荒草地徑流小區(qū)徑流泥沙特征和徑流產(chǎn)沙特征，結(jié)果表明，相比荒草地，經(jīng)果林能有效攔截地表徑流，減少土壤泥沙量，達(dá)到蓄水保墑、保土的效果。出現(xiàn)該結(jié)果，一方面是荒草地因人畜踐踏嚴(yán)重，使土壤板結(jié)，而經(jīng)果林地土質(zhì)疏松，能吸收大量水，減少了地表徑流；另一方面是由于植被種類不同，導(dǎo)致水土流失狀況也不同，植被對(duì)地表徑流及土壤侵蝕的影響是由林冠層、枯枝落葉層和土壤層的綜合效能決定的。林木的林冠對(duì)降雨有良好的阻隔作用，林冠截留降水，可降低雨滴動(dòng)能，有效降低土壤侵蝕量，最終導(dǎo)致經(jīng)果林地產(chǎn)流產(chǎn)沙量較荒草地少。因此，經(jīng)果林的水土保持功能優(yōu)于荒草地。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 黨維勤.經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式加快轉(zhuǎn)變對(duì)水土保持工作的新要求[J].中國(guó)水利，2010（10）：25-27.

[2] 賴觀路.龍南縣水保和諧執(zhí)法新篇[J].中國(guó)水土保持，2007（7）：31-41.

[3] 沙麗清，邱學(xué)忠，甘建民，等.云南保山西莊山地流域土地利用方式與土壤肥力關(guān)系研究[J].生態(tài)學(xué)雜志，2003，22（2）：9-11.

[4] 呂紅.水土流失現(xiàn)狀及保持對(duì)策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（17）：312-314.

[5] 米艷華，潘艷華，傻凌杰，等.云南紅壤坡耕地的水土流失及其綜合治理[J].水土保持學(xué)報(bào)，2006，20（2）：17-21.

[6] 袁愛萍.小流域綜合治理環(huán)境效益分析方法探討[J].水土保持研究，2001，8（4）：165-169.

[7] 羅細(xì)芳.三峽庫(kù)區(qū)坡耕地經(jīng)果林經(jīng)濟(jì)復(fù)合模式生態(tài)特征研究[D].北京：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，2004.

[8] 黃兵.兩種經(jīng)濟(jì)林配置模式的水土保持效益研究[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[9] 劉斌，羅全華，常文哲，等.不同林草植被覆蓋度的水土保持效益及適宜植被覆蓋度[J].中國(guó)水土保持科學(xué)，2008（6）：68-73.

[10] 李廣，黃高寶.雨強(qiáng)和土地利用方式對(duì)黃土丘陵區(qū)水土流失的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25（11）：85-89.

[11] 謝頌華，曾建玲，楊潔，等.南方紅壤坡地不同耕作措施的水土保持效應(yīng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26（9）：81-86.

[12] 何丙輝，向明輝，陳晶晶.紫色土坡耕地植物籬的水土保持效應(yīng)研究[J].水土保持學(xué)報(bào)，2013（4）：49.