不同措施下梁王茶種植地水土流失特征

1， 1，1，2

關(guān)鍵詞：等高反坡階;魚鱗坑;割草措施;產(chǎn)流產(chǎn)沙;水土流失；梁王茶;林下種植;云南中圖分類號：S157.1文獻標識碼：ADOI:10.3969/j.issn.1000-0941.2025.07.018引用格式：，等.不同措施下梁王茶種植地水土流失特征[J].中國水土保持，2025(7):60-64.

水土流失是我國生態(tài)環(huán)境面臨的重大挑戰(zhàn)，尤其在西南高山峽谷地區(qū)，其自然地理與社會經(jīng)濟的特殊性，使得區(qū)域性水土流失狀況尚未得到有效遏制[1-3]西南高山峽谷區(qū)擁有豐富的林地及生物資源[4]，新時代林下經(jīng)濟成為了該區(qū)域新質(zhì)生產(chǎn)力的重要內(nèi)容之一，日益受到關(guān)注[5]。林下經(jīng)濟能夠促進林農(nóng)經(jīng)濟的發(fā)展，增加農(nóng)民收人[6，但其對生態(tài)環(huán)境的影響仍具有不確定性[7-9]。水土流失作為眾多環(huán)境問題的關(guān)鍵，在林下經(jīng)濟發(fā)展中也得到了更多關(guān)注[10-11]。已有研究或論證表明，具有面狀整地活動的林下經(jīng)濟模式勢必引起水土流失的新增或規(guī)律的變化[12]，有效的水土保持措施起到了積極的水土保持作用[13-14]。然而關(guān)于林下經(jīng)濟活動水土流失影響等的研究，仍以定性分析為主[15-17]

目前，通過連續(xù)的面狀整地發(fā)展林藥、林菌、林糧等是林下經(jīng)濟的主要經(jīng)營方式，這類經(jīng)營的水土流失風(fēng)險更高[18-20]。林下擴繁仿生經(jīng)營方式，主要是在原有地形地貌及林地內(nèi)，通過人工增殖的方式增加目標物種的數(shù)量以提高經(jīng)濟性[21]，是今后最為提倡的林下經(jīng)濟經(jīng)營方式之一，但目前研究成果較少[22-23]。林下梁王茶種植是西南高山峽谷地區(qū)群眾擴繁仿生種植的一種典型方式，研究該模式有助于揭示不同植物在資源競爭、養(yǎng)分循環(huán)和生態(tài)服務(wù)功能上的互作關(guān)系，為生態(tài)系統(tǒng)管理提供理論支持，近年來逐步發(fā)展壯大。目前較多的研究還是對梁王茶本身的研究[24-25]關(guān)于該植物種植可能存在的水土流失問題及治理的研究極少[26]。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，林下梁王茶全面割草的經(jīng)營活動，使得徑流流失嚴重，造成春季土壤干旱，影響了梁王茶的生長及林下生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。因此，本研究以林下梁王茶為研究對象，充分考慮經(jīng)營活動及目標特征，結(jié)合地形地貌，通過試驗研究，設(shè)計等高反坡階、魚鱗坑、輕度割草3種措施，與重度割草及自然生長模式下的水土流失特征進行對比，分析不同措施的水土保持效益。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及樣地設(shè)計

1. 1. 1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于云南省蘭坪白族普米族自治縣東南部的金頂鎮(zhèn)箐門村的云南松-梁王茶種植基地，地理位置為 26^°26^′10\"N，99^°25^′15\"E ，面積 53.3hm² 。屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫 11.1^°C ，多年平均降水量 1 012mm ，6—10月降水量占全年的 85% 。地勢北高南低，平均海拔 2 314m ，土壤類型為黃壤，土壤質(zhì)地多為砂壤土，土壤 pH 值6.5左右。研究區(qū)內(nèi)林分經(jīng)多年經(jīng)營管理，喬灌草層類型較為單一，喬木層主要為云南松，郁閉度0.32，平均株高 21.50m ，平均胸徑 0.31m ，灌草層主要有掌葉梁王茶及雜草，梁王茶種植密度 5200～5600 株 /hm² ，平均株高 1.13m ，平均冠幅 0.47m ，平均蓋度0.44。該基地傳統(tǒng)的經(jīng)營方式為原地貌林間擴繁，并在每年5月和11月開展兩次全面割草管理，將林下除梁王茶外的其他草本全部割除并運出堆棄，保留少量灌木。

1.1.2 措施設(shè)計

在云南松-梁王茶種植基地內(nèi)，選擇海拔2105m 、東南坡向、坡度 18^° 、林分特征相似、梁王茶密度與長勢接近的區(qū)域，于2023年5月實地建設(shè)5個徑流場，徑流場寬 2.5m ，水平投影長 10.0m 。在林內(nèi)試驗地附近最佳位置及林外非試驗區(qū)位置各安裝一臺自記雨量計，在每個徑流場出水口下方安裝1個分流桶和1個集流桶。徑流場與措施布置見表1、圖1。試驗觀測時間為2023年7月至2024年8月。

（注：黑點表示梁王茶植株，陰影表示除草措施，外框內(nèi)為林內(nèi)試驗區(qū)，框外為林外非試驗區(qū)）

1.2 樣品采集與測定

1.2.1 降雨觀測與分析

采用MSR-RBD-0502型自記雨量計（分辨率0.2mm)實時記錄林內(nèi)、林外降雨，統(tǒng)計分析降雨量、降雨強度、降雨歷時并根據(jù)降雨數(shù)據(jù)計算出5、10、30、60min 的最大雨強（分別以 I₅，I₁₀.I₃₀.I₆₀ 表示)以及平均雨強（以 I_m 表示）。采用吳光艷等[27]提出的次降雨量估算模型來計算降雨侵蝕力，公式為

E=E_cI₃₀

式中： E 為降雨侵蝕力，單位 MJ?mm/(hm²?h);E_c 為自然降雨的動能，單位 ΔMJ/hm² 。

1.2.2產(chǎn)流產(chǎn)沙樣品采集與測定

每次降雨產(chǎn)流后，用直尺對集流桶內(nèi)水位測量3次，精確到 0.1cm ，記錄水位高度。再將集流桶內(nèi)徑流泥沙充分攪勻，用 500mL 的PVC瓶取3瓶混合樣品，徑流量少于 1500mL 時全量收集，帶回實驗室后采用烘干法測定泥沙質(zhì)量分數(shù)。根據(jù)集流桶水深換算產(chǎn)流量，再結(jié)合樣品泥沙質(zhì)量分數(shù)計算產(chǎn)沙量，得出土壤流失量。

1.2.3土壤特性與植物生長測定

在布置好徑流場后，于2023年5月分別采集場內(nèi)土壤( 0～10cm， ）。采用環(huán)刀法測定土壤密度、總孔隙度，采用重鉻酸鉀滴定法測定土壤有機質(zhì)含量。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2021進行數(shù)據(jù)收集和整理，采用SPSS27軟件進行統(tǒng)計分析，利用Pearson相關(guān)性分析法對降雨特征和產(chǎn)流量、土壤流失量及土壤特性進行相關(guān)性檢驗，使用Origin2022進行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1降雨及土壤特征分析

因觀測期間試驗地內(nèi)小雨不發(fā)生產(chǎn)流現(xiàn)象，中雨產(chǎn)流現(xiàn)象不明顯，故選取發(fā)生明顯產(chǎn)流的降雨事件進行研究，共19場（見圖2和圖3），林冠截留率為7.73%～31 ： 28% 。19場降雨中，2024年7月發(fā)生5場，2023年7月發(fā)生4場，2023年8月發(fā)生3場，2024年6月、8月各發(fā)生2場，2023年9月、2023年10月和2024年5月均發(fā)生1場。產(chǎn)流時最大林內(nèi)降雨量為112.2mm ，最小林內(nèi)降雨量為 25.2mm ，依據(jù)降雨量等級劃分標準[28]，產(chǎn)流降雨中，大雨、暴雨和大暴雨的

160 1200林外降雨量 ·yu.

140 林內(nèi)降雨量 1000

120 ←降雨侵蝕力800

80 600

60 400

40200

200 045585-1141 8253555155 2225555 3 2253335132 IO-0I 222531 26225-455 2202454741 20595-4550 2200304035 22-044040降雨日期（年-月-日）

100 300 +1 →降雨歷時80 25/ 60154010205022252-5111 42232-1121 2-20-0202 01-10-5010 2253355535 10-01-20 2502554555 22224-4541 2253554555 822214741 20024222 24022-4444 2222471 2052-2030 22-23-4035 22200-4040 0降雨日期（年-月-日）

場次數(shù)分別占總產(chǎn)流降雨場次數(shù)的 36.84%.42.11% 和 21.05% ，其中暴雨場次占比最高。同時 I₅?I₁₀?I₃₀ ！ 等均具有明顯的動態(tài)變化， I₅ 為 11.4～80.2 mm/h，I₁₀ 為 12.0～75.6mm/h，I₃₀ 為 10.6～74.0mm h，I₆₀ 為 8.1～71.2mm/h，I_m 為 0.9～14.6mm/h ，降雨因子受降雨量和降雨歷時影響明顯。

表2為研究區(qū)土壤基本理化性質(zhì)，不同管理措施試驗樣地各徑流場土壤特性存在差異。在有機質(zhì)方面，5號地與1號地和2號地存在顯著差異，而與3號地和4號地之間差異不顯著。在土壤密度和總孔隙度方面，1、2號地與其他3塊地存在顯著差異。1號地的有機質(zhì)含量和總孔隙度分別為 41. 21g/kg 55.08% ，2號地的有機質(zhì)含量和總孔隙度分別為40.20g/kg 52.03% ，兩者均顯著高于其他3塊樣地;而土壤密度規(guī)律與之相反，1號地土壤密度為1.24g/cm³ ，3 號地土壤密度最高，為 1.47g/cm³ 。

注：同一指標不同徑流場間小寫字母不同表示不同措施間的理化性質(zhì)因子在0.05水平上差異顯著。

2.2產(chǎn)流特征

不同措施次降雨條件下產(chǎn)流量特征見圖4。由圖4可看出，不同措施下產(chǎn)流量隨著林內(nèi)降雨量的增大而增大，且不同雨型、不同措施下次降雨產(chǎn)流量之間存在顯著差異。在大雨條件下，與5號地相比，1號地和2號地的次降雨產(chǎn)流量分別減少39.78、27.78mL/m²，3 號地和4號地的次降雨產(chǎn)流量分別增加12.17.4.73mL/m² ;暴雨條件下，與5號地相比，1號地和2號地的次降雨產(chǎn)流量分別減少25.86、14.98mL/m² ，3號地和4號地的次降雨產(chǎn)流量分別增加24.06，12.69mL/m² ;大暴雨條件下，與5號地相比，1號地和2號地的次降雨產(chǎn)流量分別減少45.21、23.67mL/m² ，3號地和4號地的次降雨產(chǎn)流量分別增加25.15，14.66mL/m² 。平均次降雨產(chǎn)流量由大到小依次為3號地 >4 號地 >5 號地 >2 號地 >1 號地，說明傳統(tǒng)重割草管理措施的徑流流失最嚴重。

500 Aa（T）/ Ab Aab400 Ba Bab Bbc Ab = 一BeBbc。300 CaCabCab □ □200 C自 號地3號地100 4號地15號地0大雨 暴雨 大暴雨降雨類型

（注：數(shù)據(jù)為平均值，同一徑流場不同雨型間大寫字母不同表示不同雨型間產(chǎn)流量的差異在0.05水平上顯著；同一雨型不同徑流場間小寫字母不同表示不同措施次產(chǎn)流量的差異在0.05水平上

顯著，下同)

2.3土壤流失量特征

不同措施次降雨條件下土壤流失量特征見圖5。由圖5可知，不同措施下土壤流失量隨著林內(nèi)降雨量的增大而增大，且不同雨型、不同措施下次降雨土壤流失量之間存在顯著差異。大雨條件下，與5號地相比，1號地和2號地的次降雨土壤流失量分別減少1.05，0.84kg/hm² ，3號地和4號地的次降雨土壤流失量分別增加 0.35，0.25kg/hm² ;暴雨條件下，與5號地相比，1號地和2號地的次降雨土壤流失量分別減少 0.72，0.37kg/hm²， 3號地和4號地的次降雨土壤流失量分別增加 0.92，0.54kg/hm² ;大暴雨條件下，1號地和2號地的次降雨土壤流失量分別減少0.95、0.86kg/hm² ，3號地和4號地的次降雨土壤流失量分別增加 0.52，0.64kg/hm² 。平均次降雨土壤流失量由大到小依次為3號地 >4 號地 >5 號地 >2 號地 >1 號地，且次降雨土壤流失量隨雨強的增大而增大，說明傳統(tǒng)重割草管理措施土壤流失最嚴重。

5 Ba 人 Ba Aab Aa Ab

4 + T 中C Ca 中 Ca I Bbc1 L B百 A中串一

0大雨 暴雨 大暴雨降雨類型

2.4土壤流失量、產(chǎn)流量與降雨因子相關(guān)性分析

根據(jù)降雨和產(chǎn)流產(chǎn)沙觀測結(jié)果，通過單因素相關(guān)性分析，得到徑流場產(chǎn)流量、土壤流失量與降雨因子的相關(guān)性分析結(jié)果，見表3。產(chǎn)流量、土壤流失量與降雨量和 E，I₁₀ 成極顯著正相關(guān)關(guān)系；與 I₅，I₃₀，I₆₀ 成顯著正相關(guān)關(guān)系；與 I_m 成負相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性不顯著。

3討論

3.1降雨及土壤理化性質(zhì)對不同措施產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響

自然條件下降雨是產(chǎn)流產(chǎn)沙的重要因素，短歷時強降雨是影響產(chǎn)流產(chǎn)沙的關(guān)鍵因子[29]，但由于林冠截留和林下植被的保水保土作用，因此林下水土流失通常需要更大的降雨條件。本研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)流量、土壤流失量與降雨量和降雨侵蝕力之間均成極顯著正相關(guān)關(guān)系，雨量接近時，降雨歷時越短，一般表現(xiàn)為雨強越大，次降雨侵蝕力越大，產(chǎn)流量、產(chǎn)沙量也相應(yīng)變大[30]。本研究中，在大雨、暴雨、大暴雨3種雨型下，與自然生長相比，等高反坡階的減沙效益明顯大于減流效益，說明等高反坡階控制土壤流失的能力大于削弱產(chǎn)流的能力，魚鱗坑兩者的效果相近，這與周云等[31]的研究結(jié)果“大雨強降雨的雨滴動能相對大，對坡面表層土壤的破壞能力強，進而加劇坡面土壤侵蝕的發(fā)生”的規(guī)律相似。雖有林冠及林下植被，但強降雨期間的水土流失防治應(yīng)加以重視。此外，土壤理化性質(zhì)也是影響徑流和泥沙生成的重要因素之一，其中土壤有機質(zhì)是促進土壤結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵條件之一，深刻影響著產(chǎn)流、產(chǎn)沙結(jié)果[32]。本研究中土壤有機質(zhì)含量和總孔隙度表現(xiàn)為等高反坡階>魚鱗坑>自然生長>輕度割草 > 重度割草，土壤密度與之相反，這與高朗等[33]研究得到的規(guī)律一致。與自然生長相比，重度割草和輕度割草的土壤有機質(zhì)、總孔隙度顯著降低，土壤密度增加，重度割草變化最大，主要原因是重度割草時對徑流場內(nèi)的表土結(jié)構(gòu)造成了一定程度的破壞，且割草后土壤外源有機質(zhì)的輸入減少，使徑流場內(nèi)的土壤密度增高，土壤孔隙度降低，從而加劇產(chǎn)流與產(chǎn)沙。與重度割草相比，等高反坡階和魚鱗坑雖然也有破壞表土層的現(xiàn)象，但程度較低，截留水分的作用強于前者，相對提高了土壤孔隙度和有機質(zhì)含量，從而提高了水土保持能力。

3.2不同措施對產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響

5種措施下梁王茶種植地產(chǎn)流產(chǎn)沙量有所差異。與自然生長相比，傳統(tǒng)的割草管理使得平均產(chǎn)流量和土壤流失量均增加，而布設(shè)魚鱗坑、等高反坡階措施后均有所下降。割草對樣地內(nèi)草本層進行了不同程度的清除，導(dǎo)致阻延徑流作用減弱、土壤根系減少、土壤蓄水保土能力下降。LIUetal.［34研究發(fā)現(xiàn)林地不能完全發(fā)揮出草本層削弱雨滴動能及分散徑流和過濾徑流中土壤顆粒的作用，從而導(dǎo)致水土保持能力下降，本研究結(jié)果與之相似。在布設(shè)等高反坡階和魚鱗坑的徑流小區(qū)，雖然表土層有局部破壞，但壟的形成一方面減少了徑流量，有助于減輕土壤流失，另一方面水分的滲提高了土壤含水量，有助于改善土壤理化性質(zhì)，從而減少坡面徑流量和土壤流失量。試驗結(jié)果還表明，措施布置初期，由于等高反坡階和魚鱗坑的介入，土壤結(jié)構(gòu)被破壞，當降雨發(fā)生時，雨水的沖刷導(dǎo)致還未穩(wěn)定的土壤結(jié)構(gòu)再次破壞，因此前期布設(shè)等高反坡階和魚鱗坑的產(chǎn)流產(chǎn)沙量均高于其他措施，而土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后，其保水保沙效果逐漸凸顯。重度割草是當?shù)貍鹘y(tǒng)的經(jīng)營管理措施，而輕度割草保留了一部分草本，相對維持了土壤的增滲保水能力。通過實地調(diào)查統(tǒng)計，相較于重并割草，輕度割草措施梁王茶的產(chǎn)量和生長優(yōu)勢略有增加，而魚鱗坑、等高反坡階兩種截流增滲措施均比重度割草、輕度割草和自然生長提高了植被生長優(yōu)勢和梁王茶產(chǎn)量。不同截流增滲措施的產(chǎn)流產(chǎn)沙及其水土保持效益在產(chǎn)流降雨期間對雨型的響應(yīng)也是不一樣的，相比之下，等高反坡階隨著雨強的增加，其作用效果更為突出，魚鱗坑次之。可能原因是等高反坡階容水空間更大，不容易被枯落物擠占或管理踩踏等破壞，魚鱗坑則更容易被枯落物擠占、管理踩踏等影響其蓄水容積，進而影響增滲減流效果。

4結(jié)論

1)在觀測期間發(fā)生產(chǎn)流降雨19場，林冠截留率為 7.73%～31.28% ，且徑流小區(qū)產(chǎn)生徑流的降雨場次均為大雨及以上等級，暴雨次數(shù)占比最大，為42.11% 。1號地和2號地土壤特性之間不存在顯著差異，但與其他3個樣地土壤特性存在顯著差異。

2)平均次降雨產(chǎn)流量及平均次降雨土壤流失量，由大到小均依次為3號地 >4 號地 >5 號地 >2 號地 >1 號地。說明布設(shè)等高反坡階和魚鱗坑兩種措施均能夠有效控制水土流失，可作為防治水土流失的有效手段，且等高反坡階效果最佳，魚鱗坑次之。

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楊傲秋)