南方紅壤低山丘陵植物籬坡面的水土流失特征分析

陳海生 梅道亮

摘 要：采用野外徑流小區(qū)實(shí)驗(yàn)，以自然裸露坡地作為對(duì)照，利用2016年8月14日安吉縣山湖塘綜合觀測(cè)場(chǎng)的降雨和土壤侵蝕過(guò)程數(shù)據(jù)，研究了不同植物籬對(duì)降雨條件下紅壤坡面徑流深和土壤流失量的影響。結(jié)果表明，在各種植物措施中，毛竹林保留林下植被小區(qū)由于植被蓋度達(dá)到95%，其水土保持效果最好、最穩(wěn)定，其次是竹子全面撫育小區(qū)，最差的是落葉經(jīng)濟(jì)林全面撫育小區(qū)。

關(guān)鍵詞：植物籬；紅壤丘陵；徑流深；土壤流失量

中圖分類號(hào) S157.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2018）18-0102-02

我國(guó)南方紅壤丘陵區(qū)是以水力外營(yíng)力為主的水土流失類型區(qū)，該區(qū)域由于降水強(qiáng)度大、山地坡度大等特點(diǎn)，再加上傳統(tǒng)的耕作方式，水土流失十分嚴(yán)重。而在坡面上利用植物措施來(lái)進(jìn)行水土保持，不但具有明顯的擋水、擋土、防治水土流失的效果，而且具有改良土壤、抑制病蟲害和雜草生長(zhǎng)的作用。Paningbatan[1]的研究表明，在坡面上種植豆科灌木植物能夠大幅度降低土壤侵蝕量。宇淑慧等[2]發(fā)現(xiàn)在坡耕地上種植草帶可顯著降低徑流量和侵蝕量。謝庭生等[3]的研究表明，香根草、蘆竹栽植可迅速恢復(fù)紫色土侵蝕溝植被。本研究擬選擇浙江省安吉縣山湖塘綜合觀測(cè)場(chǎng)作為典型研究區(qū)，在分析野外徑流小區(qū)降雨產(chǎn)流過(guò)程數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，研究不同植物措施對(duì)坡面徑流深、土壤流失量的影響，以期為南方丘陵區(qū)紅壤坡地的植物籬措施優(yōu)化配置提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與試驗(yàn)方法

1.1 自然概況 安吉縣山湖塘綜合觀測(cè)場(chǎng)屬于太湖流域，東經(jīng)119°34′00″，北緯30°37′00″。觀測(cè)場(chǎng)是建立在安吉水土保持科技示范園區(qū)內(nèi)，位于遞鋪鎮(zhèn)凈土社區(qū)，距中心城區(qū)8km。觀測(cè)場(chǎng)所在的水保園區(qū)地貌類型屬低山丘陵，土壤以紅壤為主，土層淺薄，較易風(fēng)化，從而導(dǎo)致水土流失嚴(yán)重。該區(qū)域總土地面積57.88hm2，土地利用狀況為：有林地、疏林地和荒坡35.88hm2，坡耕地20hm2，水面2hm2。原有水土流失面積31hm2，占總土地面積的53.6%。

1.2 徑流小區(qū)布設(shè)與監(jiān)測(cè)內(nèi)容 安吉縣山湖塘綜合觀測(cè)場(chǎng)，共設(shè)標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)9個(gè)，尺寸均為20m×5m（長(zhǎng)×寬），面積100m2，坡度20°。每個(gè)徑流小區(qū)下均設(shè)3級(jí)集流池，每個(gè)集流池尺寸為1m×1m×0.9m（長(zhǎng)×寬×高），每級(jí)之間設(shè)置5個(gè)分流孔，4個(gè)分流孔分流到池外，1個(gè)分流孔分流道下一級(jí)，集流池均沒(méi)有遮蓋。觀測(cè)場(chǎng)各徑流小區(qū)中，1號(hào)小區(qū)為梯地種植農(nóng)作物，2號(hào)小區(qū)為順坡種植農(nóng)作物，3號(hào)小區(qū)為裸地，4號(hào)小區(qū)為順坡種植白茶，5號(hào)小區(qū)為梯田種植白茶，6號(hào)小區(qū)為落葉經(jīng)濟(jì)林全面撫育，7號(hào)小區(qū)為落葉經(jīng)濟(jì)林保留地被，8號(hào)小區(qū)為竹子全面撫育，9號(hào)小區(qū)為竹子保留地被。2016年8月14日，用自記雨量計(jì)來(lái)記錄雨量和降雨過(guò)程，記錄降雨的起止時(shí)間和各階段的雨強(qiáng)。小區(qū)地表徑流通過(guò)集水槽和導(dǎo)水管流入徑流收集池中，徑流收集池容量按100年一遇暴雨設(shè)計(jì)。采用定位觀測(cè)的方法，在降雨后測(cè)量徑流深和泥沙量。徑流深在量水池中用體積法求得，觀測(cè)徑流的同時(shí)，將量水池中的水?dāng)嚢杈鶆蚝笕樱?jīng)過(guò)濾-烘干-稱重，求算土壤流失量。監(jiān)測(cè)方法是在徑流小區(qū)產(chǎn)流停止后，將集水槽中沉積的泥沙掃人徑流池中，再用攪拌器將水池中所盛混合物攪勻后，用采樣器在池中水位一半處分別采集3瓶水沙樣，每瓶所取水沙樣約800～1000mL，用烘干法對(duì)所取水沙樣含泥沙量進(jìn)行測(cè)定，分別取平均值獲得該次降雨各個(gè)徑流池所采水沙樣的含泥沙量，從而對(duì)比各個(gè)徑流小區(qū)的土壤流失量[4]。植被蓋度的測(cè)定：采用樣方法進(jìn)行調(diào)查[5]。分別記錄9個(gè)徑流小區(qū)內(nèi)的植被蓋度和植株的平均高度。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植物籬的植被蓋度和株高 在南方紅壤坡地中，寸草不生的純粹裸地比較少見(jiàn)，但灌草生長(zhǎng)數(shù)量極少的裸地在坡面上還是常見(jiàn)的。在本實(shí)驗(yàn)條件下，這些裸地的植被蓋度一般都在5%左右（見(jiàn)表1）。其他有植被覆蓋的8個(gè)徑流小區(qū)中，以竹子保留地被的植被蓋度最大，為95%，其次是竹子全面撫育，其植被蓋度為90%，這2個(gè)徑流小區(qū)的的植株高度都為2.5m。順坡種植白茶和梯田種植白茶的植被蓋度只有25%，為最低，它們的株高只有0.2m。其余各徑流小區(qū)的植被蓋度從高到低依次是落葉經(jīng)濟(jì)林保留地被、順坡種植農(nóng)作物和梯田種植農(nóng)作物，其相應(yīng)的植株高度分別為1.8m、0.5m、0.5m。

2.2 植物籬措施對(duì)丘陵坡地徑流深的影響 徑流深是指在某一時(shí)段內(nèi)通過(guò)河流上指定斷面的徑流總量除以該斷面以上的流域面積所得的值。它是某一時(shí)段內(nèi)從流域某斷面流出的水量，折算成該斷面上游的匯水面積內(nèi)的平均水深。從表1可以看出，各徑流小區(qū)中，裸地的地表徑流深是所有小區(qū)中最大的，為9mm。而在不同植被之中，則是落葉經(jīng)濟(jì)林全面撫育小區(qū)最大，地表徑流深為6mm，地表徑流深最小的是竹子保留地被小區(qū)，只有1mm，落葉經(jīng)濟(jì)林全面撫育小區(qū)的徑流深是竹子保留地被小區(qū)的6倍。順坡種植農(nóng)作物、順坡種植白茶和梯田種植白茶小區(qū)的徑流深都是3mm，梯田種植農(nóng)作物、落葉經(jīng)濟(jì)林保留地被和竹子全面撫育小區(qū)的徑流深都是2mm。

2.3 植物籬措施對(duì)丘陵坡地土壤流失量的影響 通過(guò)對(duì)徑流小區(qū)坡面水土流失狀況的觀測(cè)，在地貌、土壤、坡度等自然條件及降雨條件基本一致的9個(gè)陡坡面徑流小區(qū)，裸地和有植被覆蓋的徑流小區(qū)土壤流失量相差很大。裸地的土壤流失量為0.53t/hm2，比順坡種植白茶的0.01t/hm2高53倍。而在各植被覆蓋的徑流小區(qū)中，以落葉經(jīng)濟(jì)林全面撫育小區(qū)土壤流失量最大，為0.46t/hm2，其次是順坡種植農(nóng)作物和梯田種植白茶，這些徑流小區(qū)的土壤流失量為0.07t/hm2，竹子全面撫育徑流小區(qū)的土壤流失量也比較少，只有0.02t/hm2。

3 結(jié)論與討論

綜合起來(lái)看，毛竹林保留林下植被徑流小區(qū)的水土保持效果最好、最穩(wěn)定，其地表徑流深是所有植物籬措施中最少的，只有1mm；土壤流失量也比較少，只有0.02t/hm2。這是因?yàn)樵撝参锎胧┲脖簧w度最高，為95%。雨滴在經(jīng)過(guò)林冠層、草本層以及枯枝落葉層后，其動(dòng)能明顯降低，對(duì)土壤的沖擊力明顯降低。所以單次的降雨所產(chǎn)生的侵蝕作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他植物措施的徑流小區(qū)。因此，在建造植物籬時(shí)，應(yīng)考慮建立合適的喬灌草相結(jié)合的植物復(fù)層結(jié)構(gòu)，以達(dá)到最佳的水土保持效果。

參考文獻(xiàn)

[1]Paningbatan E P，ciesiolka C A，coughlan K J，et al.Alley cropping for managing soil erosion of hilly lands in the Philippines[J].soil technology，1995，8（3）：194-204.

[2]字淑慧，吳伯志，段青松.不同草帶對(duì)坡耕地土壤侵蝕的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2005，19（5）：39-42.

[3]謝庭生，羅蕾.紫色土丘陵侵蝕溝建植物籬自然植被恢復(fù)及水土流失特征研究[J].水土保持研究，2005，12（5）：62-65.

[4]劉鳳仙，覃莉，顧再柯.貴州省水土保持監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)整編的做法及存在問(wèn)題[J].中國(guó)水土保持，2014（3）：59-61.

[5]尉淑珍，昝亞玲.不同植被恢復(fù)方式對(duì)無(wú)機(jī)鹽工業(yè)廢棄地生物多樣性影響[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017（2）：77-79.

（責(zé)編：張宏民）