大別山低山丘陵不同植被類(lèi)型水土保持效益研究

崔鴻俠 史玉虎 胡文杰 張文 汪韓成 武世化

摘 要： ??選擇低山丘陵區(qū)杉木林、毛竹林和茶園等植被類(lèi)型為研究對(duì)象，并以荒坡地作為對(duì)照，研究不同植被類(lèi)型水土保持效益，結(jié)果表明：各植被類(lèi)型土壤容重表現(xiàn)為荒坡地>茶園>杉木林>毛竹林;土壤總孔隙度變化規(guī)律與土壤容重相反;0～40 cm層土壤飽和蓄水量表現(xiàn)為毛竹林（161.78 mm）>杉木林（155.14 mm）>茶園（121.24 mm）>荒坡地（115.98 mm）。與荒坡地相比，林地及茶園可減少地表徑流量達(dá)34.5%～49.7%，降低泥沙流失量達(dá)51.2%～78.6%。增加植被覆蓋對(duì)水土流失具有很好的治理效果。

關(guān)鍵詞： ?低山丘陵;植被類(lèi)型;土壤結(jié)構(gòu);水土保持

中圖分類(lèi)號(hào)： S715.3?? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ??文章編號(hào)： 1004-3020（2018）05-0001-04

Effects of Different Vegetation Types on Soil and Water Conservation

in Hilly Area of Dabie Mountain

Cui Hongxia ?（1） Shi Yuhu ?（1） Hu Wenjie ?（1） Zhang Wen ?（2） Wang Hancheng ?（3） Wu Shihua ?（3）

（1.Hubei Academy of Forestry Wuhan 430075;2.Hongan Ziyunzai State-owned Forest Farm Huanggang 438400;3. Hongan Service Center of Forest Science and Technology Development Huanggang 438400）

Abstract： ??In order to study the water and soil conservation benefits of different vegetation in hilly area， we chose the Cunninghamia lanceolata forest， Phyllostachys heterocycla forest and tea plantation as the research objects， and the sloping wasteland as control. The results showed that： The soil density under different vegetations showed sloping wasteland>tea plantation>Cunninghamia lanceolata forest>Phyllostachys heterocycla forest， and the variation of soil total porosity was just contrary to that of soil density. The soil total capacity in 0～40 cm layer showed Phyllostachys heterocycla forest （161.78 mm）> ?Cunninghamia lanceolata forest （155.14 mm）>tea plantation （121.24 mm）>sloping wasteland （115.98 mm）.Compared with sloping wasteland，forestland and tea plantation could reduce soil surface runoff from 34.5% to 49.7% and decrease soil loss from 51.2% to 78.6%. In a word， increasing vegetation coverage had a good effect to ?control soil erosion.

Key words： ?hilly area; vegetation type; soil structure; soil and water conservation

低山丘陵在長(zhǎng)江中下游地區(qū)分布較廣，占該區(qū)域國(guó)土面積的60%左右。該區(qū)長(zhǎng)期存在著人口密度大，森林質(zhì)量不高、生態(tài)功能及生物多樣性下降和生產(chǎn)力衰退等問(wèn)題，容易發(fā)生水土流失，進(jìn)而導(dǎo)致土壤退化和面源污染，是長(zhǎng)江水系泥沙淤積、江河污染的重要來(lái)源及長(zhǎng)江中下游水土流失的主要源地 ?[1]。因此在該區(qū)域建立高效植被恢復(fù)模式、形成農(nóng)林產(chǎn)業(yè)合理布局、構(gòu)建小流域綜合治理技術(shù)體系具有重要價(jià)值。

水土保持關(guān)系生態(tài)安全，是促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。人們?cè)谡J(rèn)識(shí)和研究水土流失的過(guò)程中，已發(fā)現(xiàn)植被對(duì)水土流失具有很好的控制作用。植被的破壞會(huì)加速水土流失，反之，通過(guò)植被恢復(fù)可以減少水土流失。森林植被可以通過(guò)林冠截留、枯枝落葉層持水和土壤蓄水來(lái)發(fā)揮其水源涵養(yǎng)、水土保持、滯洪蓄洪和改善水質(zhì)等生態(tài)服務(wù)功能 ?[2，3]。有關(guān)不同植被類(lèi)型水土保持效益的差異研究，已有較多的研究報(bào)道 ?[4-9]。本文在大別山區(qū)紅安縣選擇杉木林、毛竹林、茶園等3種類(lèi)型，并以荒坡地作為對(duì)照，通過(guò)對(duì)不同植被類(lèi)型下土壤蓄水能力和水土保持特征進(jìn)行對(duì)比研究，為區(qū)域植被恢復(fù)及重建提供科學(xué) 依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

紅安縣地處大別山南麓，位于鄂豫兩省交界處，長(zhǎng)江中游北岸。地勢(shì)北高南低，海拔高度一般為200 m，屬低山丘陵地區(qū)。紅安縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為15.7 ℃，最高氣溫為41.5 ℃，最低氣溫為-14.5 ℃。全縣無(wú)霜期平均為 236.4 d;年均總?cè)照諡? 998.8 h，占可照時(shí)數(shù)45%。全縣年平降水量為1 116.2 mm，夏季降雨量占年總雨量的一半，年平降雪日為8.3 d，年平相對(duì)濕度77%。地帶性土壤為黃棕壤，pH值在 5.5～6.5，一般土層深60～80 cm，主要樹(shù)種有馬尾松、濕地松、杉木、櫟類(lèi)、楓香等。

2 研究方法

2.1 觀測(cè)設(shè)施建設(shè)

在紅安縣選擇杉木林、毛竹林、茶園3種類(lèi)型，并以荒坡地作為對(duì)照，每種類(lèi)型設(shè)施3個(gè)樣地，樣地大小為20 m×20 m。在不同植被類(lèi)型中分別選擇1個(gè)坡度相近的樣地，并在樣地內(nèi)修建5 m× 10 m的徑流場(chǎng)。在徑流場(chǎng)附近建設(shè)自動(dòng)氣象站一個(gè)，進(jìn)行大氣降水、空氣溫濕度、土壤溫濕度、蒸發(fā)等觀測(cè)。

2.2 土壤蓄水量測(cè)定

在每個(gè)樣地按照0～20 cm和20～40 cm兩層分別采集土樣，并重復(fù)3次。土壤容重和孔隙度采用環(huán)刀法測(cè)定，土壤飽和蓄水量采用如下公式 計(jì)算：

W=1 000PH

式中， W 為飽和蓄水量（mm）; P 為總孔隙度（%）;H為計(jì)算土層厚度（cm）。

2.3 水土流失量測(cè)定

每次降水后，量取徑流場(chǎng)集水池中的水沙總量，然后將集水池中的水沙攪拌均勻，用量筒取500 ml水樣，通過(guò)過(guò)濾、烘干測(cè)定泥沙含量。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤容重

土壤容重是土壤的一個(gè)基本物理性質(zhì)，與土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)及腐殖質(zhì)含量的多少關(guān)系密切，對(duì)土壤的透氣性、入滲性能、持水能力以及土壤的抗侵蝕能力都有非常大的影響。不同植被覆蓋下發(fā)育的土壤，其土壤容重存在較大差別。從表1可知：各類(lèi)型土壤容重相差較大，在0～20 cm土壤層， 土壤容重最大的是荒坡地1.47 g·cm ?-3，其后依次是茶園 1.41 g·cm ?-3和杉木林1.38 g·cm ?-3，毛竹林土壤容重最小為1.35 g·cm ?-3;在20～40 cm土壤層，土壤容重變化范圍在1.36～1.51 g·cm ?-3，大小順序與0～20 cm土壤層一致。與上層土壤相比，下層土壤容重均有一定程度增加。與荒坡地相比，其他植被類(lèi)型土壤容重均較低，說(shuō)明植被覆蓋對(duì)土壤結(jié)構(gòu)具有較好的改良作用。茶葉雖然是當(dāng)?shù)匾环N較好的經(jīng)濟(jì)林模式，但由于常受到人為的干擾，也導(dǎo)致土壤容重較大，如果對(duì)該模式加強(qiáng)管理和維護(hù)，在發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也能產(chǎn)生較好的生態(tài)效益。

3.2 土壤孔隙狀況

土壤孔隙是表征土壤結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)之一，土壤孔隙狀況的評(píng)價(jià)常用總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度作為指標(biāo)。從表1可以看出：不同植被類(lèi)型土壤非毛管孔隙度在0～20 cm深度變化范圍為3.36%～7.18%，在20～40 cm深度變化范圍為2.81%～7.12%，毛竹林土壤非毛管孔隙度最大，其后依次是杉木林、茶園和荒坡地。 土壤毛管孔隙度在0～20 cm深度變化范圍為 26.47%～35.29%，在20～40 cm深度變化范圍為25.35%～33.38%，杉木林土壤毛管孔隙度最大，其后依次是毛竹林、茶園和荒坡地。土壤總孔隙度在0～20 cm深度變化范圍為29.83%～41.64%，在20～40 cm深度變化范圍為28.16%～ 39.25%，毛竹林土壤總孔隙度最大，其后依次是杉木林、茶園和荒坡地。與荒坡地相比，其他植被類(lèi)型非毛管孔隙度、毛管孔隙度和總孔隙度均有不同程度增加，且杉木林和毛竹林2種森林類(lèi)型增加明顯，這可能是林木的根系比較發(fā)達(dá)，能夠?qū)ν寥赖目紫稜顩r帶來(lái)明顯的改善作用。

3.3 土壤飽和蓄水量

土壤飽和蓄水量是指土壤孔隙全吸水后的飽和持水量，能夠反映土壤的最大水分儲(chǔ)存能力。利用孔隙度測(cè)定結(jié)果及公式計(jì)算不同植被類(lèi)型下的土壤飽和蓄水量，可以發(fā)現(xiàn)各植被類(lèi)型土壤飽和蓄水量的變化存在一定差異（見(jiàn)圖1）。毛竹林 0～40 cm層土壤飽和蓄水量最大（161.78 mm），其次是杉木林（155.14 mm）、茶園（121.24 mm），荒坡地土壤飽和蓄水量最小（115.98 mm）。與荒坡地相比，杉木林、毛竹林和茶園0～40 cm土壤飽和蓄水量分別增加33.76%、39.48%和4.54%，這說(shuō)明植被覆蓋較好的林地土壤蓄水能力明顯高于其它無(wú)林地。土壤水分是影響低丘地區(qū)植被恢復(fù)的一個(gè)重要因素，因此培育土壤蓄水能力應(yīng)該成為低丘生態(tài)恢復(fù)的重要內(nèi)容。

4 結(jié)論

從土壤結(jié)構(gòu)和水土流失2個(gè)方面對(duì)比分析了不同植被類(lèi)型對(duì)大別山低山丘陵區(qū)水土流失的控制作用。與荒坡地相比，林地及茶園均能增加土壤孔隙度和蓄水能力，有效改善土壤結(jié)構(gòu)，發(fā)揮水土保持效益。與茶園相比，喬木林土壤蓄水功能較強(qiáng)，對(duì)調(diào)節(jié)徑流、減少降雨對(duì)坡面侵蝕的效果更 明顯。

與荒坡地相比，林地及茶園可減少地表徑流量達(dá)34.5%～49.7%，對(duì)土壤流失的控制率達(dá)到 51.2%～78.6%，該結(jié)果說(shuō)明在低山丘陵區(qū)為了削減地表徑流、防治水土流失，選擇合理的植被恢復(fù)模式及措施，可以獲得很好的治理效果。因此，從水土保持的角度來(lái)考慮，在裸露的荒坡地上，增加植被覆蓋度對(duì)減少水土流失有重大意義。

參 考 文 獻(xiàn)

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