紅壤緩坡地不同經營模式水土保持效益研究

武 琳，黃欠如，，葉 川，，鐘義軍，章新亮，成艷紅，孫永明

（1.江西省紅壤研究所，南昌 331717；2.江西省紅壤改良工程中心，南昌 331717）

紅壤緩坡地不同經營模式水土保持效益研究

武 琳1，黃欠如1，2，葉 川1，2，鐘義軍1，章新亮1，成艷紅2，孫永明2

（1.江西省紅壤研究所，南昌 331717；2.江西省紅壤改良工程中心，南昌 331717）

在江西進賢采用徑流小區實驗，以自然裸露為對照，研究分析果園、農地、草地、農果復合、草果復合等不同利用方式對水土流失的影響，篩選紅壤侵蝕區緩坡地水保效益最佳的經營模式。結果表明：（1）與自然裸露相比，單獨的果園、農地、草地模式地表徑流降低幅度為24.22%～46.83%，農果和草果模式地表徑流量分別減少43.7%和53.22%，差異顯著（p＜0.05）；（2）與自然裸露相比，果園、農地、草地等經營模式土壤侵蝕量降低幅度為23.63%～78.30%，而農果和草果復合模式則降低了66.66%和76.06%（p＜0.05）；（3）地表徑流和土壤侵蝕量與降雨量具有相關性，且同一雨強降雨量條件下，不同經營模式地表徑流和土壤侵蝕量都不同；（4）農果、草果復合模式能有效減輕紅壤坡耕地水土流失，是紅壤侵蝕區合適的土地經營模式，建議積極推廣。

紅壤坡耕地；不同經營模式；地表徑流；土壤侵蝕；水土保持

我國現有紅壤緩坡（6°～15°）地2.1×107hm2，是我國發展糧食和亞熱帶經濟作物及果、林、草的重要基地［1］。降雨是紅壤坡地生態系統基本水資源，水土流失是紅壤坡地可持續利用的問題之一，坡地集雨是我國南方紅壤丘陵地區農田灌溉的依托［2］。研究坡地雨水產流及防治水土流失，是持續利用這一部分國土資源的基本依據。農林復合經營系統是指在同一土地管理單元上，人為的把多年生木本植物與其他栽培植物和（或）動物在空間上或按一定的時序安排在一起而進行管理的土地利用模式。對于農村可持續發展，不斷克服環境瓶頸效應，提高環境容量，對最終實現人類生活水平的不斷提高和自然資源的可持續利用有著重要意義［3］。農果復合模式是丘陵紅壤開發的重要方式之一，其生態結構、小氣候特征以及經濟效益已有較多報道［4］。本試驗通過建立坡面人工徑流小區定位觀測，對天然降水條件下不同坡地利用模式的產流產沙特征進行研究，為丘陵紅壤大面積推廣農果、農草復合模式提供重要的參數。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

本研究在江西省紅壤研究所的水土流失定位試驗內進行。該試驗點的地理位置為116°20′24″N，28°15′30″E，氣候溫和、雨量豐富、日照充足、無霜期長，屬中亞熱帶季風氣候，年均降雨量1 537mm，年蒸發量1 100～1 200mm；干濕季節明顯，3－6月為雨季，降雨量占全年雨量61%～69%；7－9月為旱季，蒸發量占全年蒸發量的40%～59%；年均氣溫17.7～18.5℃，最冷月氣溫（1月）為4.6℃；最熱月（7月）平均氣溫一般在28.0～29.8℃。地形為典型低丘（海拔高度25～30m，坡度5°）。供試土壤為第四紀紅黏土母質發育的紅壤，質地黏重，肥力中等。

1.2 試驗設計

試驗樣地坡度為10°。試驗采用徑流小區法，建立18個小區，小區面積64m2（8m×8m），設6個處理。A自然裸露，B果樹，C農地，D草地，E農地＋果樹，F草地＋果樹。實驗各處理設置3次重復。

其中農地種植作物為花生，密度33cm×20cm，覆蓋度100%；草地種植百喜草（Paspalum natatu），密度30cm×25cm，高度30～50cm，覆蓋度100%；果樹為5年生柑橘樹，品種為溫州蜜橘，覆蓋度30%，冠徑1.0～1.5m。試驗始于2010年5月，2010年8月底結束。每次降雨后測定地表徑流量和泥沙量。

1.3 測定項目

1.3.1 降雨量測定 采用北京澳作HOBO U30監測儀測定［5］。

1.3.2 徑流量觀測 從分流池水位和徑流池面積推求徑流總量［5］。

1.3.3 侵蝕量觀測 用攪拌法測量［5］。

1.3.4 統計分析 用Excel 2003進行數據分析及作圖，SPSS 16.0數據處理軟件進行方差分析及相關性分析。

2 結果與分析

2.1 觀察期內降雨次數分布

試驗觀察期內共降雨32次，其降雨分布見圖1。其中，日降雨量在60mm以上的達到10次，以2010年6月19日最大，達到168mm，日降雨量在30～60 mm以內的4次，＜30mm的18次。日降雨量在60 mm以上的集中于5－7月，占試驗觀察期內總降雨量的51.25%。

圖1 2010年試驗觀察期內日降雨量分布

2.2 不同處理對地表徑流量的影響

在32次降雨事件中共發生21次產流事件，其地表徑流量統計見表1。各處理的地表徑流量在各時間段均表現出自然裸露＞作物＞植樹＞作物＋樹＞植草＞植草＋樹的趨勢。處理E試驗期間地表徑流累計量為319.03m3/hm2，分別較自然裸露、果樹、農地減少43.70%、15.28%、25.71%，均達到顯著差異（P＜0.05）；草地＋果樹試驗期間地表徑流累計量為265.06m3/hm2，比自然裸露、果樹、農地、分別減少53.22%、29.61%、38.28%，達 到 顯 著 差 異 （P＜0.05），但僅較草地減少12.02%，無明顯差異（P＞0.05），同時草地＋果樹較農地＋果樹減少地表徑流量16.92%，由此可知植草能大幅度降低地表徑流量，而無草區隨著時間的推移地表結皮嚴重，故地表徑流量較大［6］。表明紅壤緩坡旱地實施農果、農草復合模式可明顯減少地表徑流量。

2.3 不同處理土壤侵蝕量的變化

21次降雨產流事件引起的土壤侵蝕量見表2。由表2可知，土壤侵蝕量在試驗各時間段由大到小順序均為自然裸露＞自然裸露＋樹＞作物＋樹＞作物＞植草＋樹＞植草。農地＋果樹試驗期間土壤侵蝕累計量為2 042.33kg/hm2，較自然裸露、果樹分別減少66.66%、56.43%，均達到顯著差異（P＜0.05）；草地＋果樹試驗期間土壤侵蝕累計量為1 466.46 kg/hm2，較自然裸露、果樹、農地＋果樹分別減少76.06%、68.71%、28.20%，達到顯著差異 （P＜0.05）；農地、草地的土壤侵蝕累計量為1 647.39kg/hm2、1 329.34kg/hm2，與草地＋果樹相比無明顯差異（P＞0.05）。表明若地表無其它作物覆蓋時，土壤侵蝕嚴重；農作與植草措施的結合或單純植草均可以顯著減少降水產生的土壤侵蝕。

表1 觀察期內不同處理降雨產流事件地表徑流量統計 m3/hm2

表2 觀察期內不同處理降雨產流事件土壤侵蝕量統計 kg/hm2

2.4 日降雨量對不同處理地表徑流量、土壤侵蝕量的影響

在紅壤水土流失區，影響土壤流失量的因素很多，如雨強、地質、土壤、坡度、坡長、植被覆蓋度和經營措施等［7］。在地質、土壤、坡度、坡長基本相同的條件下，選取日降雨量分別為21.73，68.53，94.00，168 mm為代表，分析不同降雨量條件下各處理地表徑流量與土壤侵蝕量之間的變化，結果見表3。

2.4.1 日降雨量對地表徑流量的影響

（1）隨著降雨量增大，各個處理的徑流量總體上呈現增長趨勢，降雨量多，則地表徑流量多。降雨初期，降雨強度小，土壤干燥，雨水大部分被土壤吸收下滲，地表產生徑流小；當雨強進一步增大時，表層結構破壞，透水能力下降，土壤含水量也達到了飽和狀態，因此大部分降雨變成地表徑流，且隨著雨強增大而增大［8］。（2）同一降雨量條件下，不同處理的徑流量也不同。

2.4.2 日降雨量對土壤侵蝕量的影響

（1）降雨量和土壤侵蝕量之間的相關性與降雨量和產流量之間的相關性表現一致。隨降雨量的增大，各處理的土壤侵蝕量呈現上升趨勢。（2）在同一雨強下，不同處理侵蝕量不同。說明不同利用模式對紅壤緩坡地的徑流與土壤侵蝕量有很大的影響。

E（作物＋樹）處理在4種降雨量條件下分別減少徑流量58.91%，33.02%，33.70%，10.91%，減少土壤侵蝕量57.98%，32.51%，32.87%，49.09%；F（植草＋樹）處理在4種降雨量條件下分別減少徑流量73.84%，47.64%，45.46%，34.81%，減少土壤侵蝕量64.10%，48.16%，58.23%，51.86%，表明隨降雨量的增大各處理的水土保持效果呈下降趨勢。

表3 不同處理在同一降雨量條件下地表徑流量和土壤侵蝕量統計

3 討論

降雨是產生徑流和土壤侵蝕的先決條件，徑流量和侵蝕量的大小與降雨強度及降雨量非常密切，并且與土地利用也有一定的關系［9］。不同利用模式對紅壤緩坡地的徑流與土壤侵蝕量有很大的影響。自然裸露的地區，持水能力最小，徑流量最大，同時抗蝕力最小，侵蝕量最大。地表覆蓋物具有減小雨滴擊濺，阻緩地表徑流的產生和延長匯流時間等作用，使得土壤持水能力和抗蝕能力最強，徑流量和侵蝕量最小，因此地面覆蓋物能十分有效地減少侵蝕，覆蓋層沒有必要完整無缺，裸露土壤表面有60%的覆蓋物，就能把侵蝕程度減少到原來的幾分之一［10］。相反，樹冠不能作為直接有效的地面覆蓋物，除非它很低、很密。樹冠本身只能減小大約10%的降雨侵蝕能力，因此單純的種植果樹并不能在很大程度上減少水土流失。由于雨水產生地表徑流受多因素影響，要準確地量化描述出雨水產生地表徑流過程，還需要大量的多類型區的長期定位實驗研究的成果集成［11］。

在低丘紅壤的開發利用中，通過復合農林業技術達到植樹種草、增加地面覆蓋率、發展當地經濟植物促進畜牧業發展，探索低丘紅壤開發利用的新模式，科學合理地開發紅壤資源，實現開發中保護。

長期徑流觀測結果表明，由于每年4－8月土壤含水量高且降雨集中，為徑流產生的高峰期，該時段植被覆蓋良好，所以需要通過改善土壤結構，提高土壤貯水能力，構建合理的農林復合生態系統才能進一步防治南方地區的水土流失［12］。

［1］何電源.南方土壤類型及分布［M］∥中國南方土壤肥力及栽培作物施肥.北京：科技出版社，1994：3－18，19－27.

［2］謝小立，王凱榮.環洞庭湖丘崗地區水資源平衡及其管理［J］.水土保持學報，2001，15（4）：92－95.

［3］李文華，賴世登.中國農林復合經營［M］.北京：科學出版社，1994：66－88.

［4］黃欠如，賀湘逸，周慕卿，等.紅壤丘陵果農復合系統的小氣候效應初步觀察［J］.江西農業學報，1998，10（2）：76－83.

［5］李偉，胡庭興，宮淵波，等.川西低山區幾種林（竹）－草復合經營模式水土保持能力對比研究［J］.四川農業大學學報，2005，23（1）：61－65.

［6］馬祥慶，俞新妥，何智英，等.不同林地清理方式對杉木幼林生態系統水土流失的影響［J］.自然資源學報，1996，11（1）：33－40.

［7］張成梁，程冬兵，劉士余.紅壤坡地果園植草的水土保持效應［J］.草地學報，2006，14（4）：365－369.

［8］李建生，何增化.不同雨強下紅壤坡地徑流及土壤侵蝕研究［J］.環境，2006（S1）：10－11.

［9］李廣，黃高寶.模擬降雨與水土流失試驗研究［J］.農業系統科學與綜合研究，2008，24（4）：463－465.

［10］安東尼·楊格，謝明.農林措施在控制水土流失中的作用［J］.中國水土保持，1990（9）：38－42.

［11］謝小立，王凱榮.湘北紅壤坡地雨水過程的水土流失及其影響研究［J］.山地學報，2003，21（4）：466－472.

［12］胡實，謝小立，王凱榮.紅壤坡地不同土地利用類型地表產流特征［J］.生態與農村環境學報，2007，23（4）：24－28.

Study on Soil and Water Conservation Benefit under Different Agro－forest Compound Management Patterns on Red Soil Sloping Land

WU Lin1，HUANG Qian－ru1，2，YE Chuang1，2，ZHONG Yi－jun1，ZHANG Xin－liang1，CHENG Yan－hong2，SUN Yong－ming2
（1.Red Soil Institute of Jiangxi Province，Nanchang331717，China；2.Red Soil Engineering and Technologe，Nanchang331717，China）

Based on the observation in runoff plots experiment in Jinxian，Jiangxi Province，the effects of orchard，crop land，grass land，crop land and orchard compound model，grass land and orchard compound model compared with naked areas（CK）under different land use patterns on controlling water and soil erosion were analyzed and the best compound models of water and soil conservation profits on red soil sloping land areas were screened.Results showed that：（1）compared with bare areas，runoff decreased by 24.22%～46.83%in orchard，crop land，grass land model，43.7%and 53.22%in crop land and orchard and grass land and orchard models，respectively；（2）soil erosion was decreased by 23.63%～78.30%in orchard，crop land，grass land model，66.66%and 76.06%in crop land and orchard and grass land and orchard models，respectively，compared to naked areas；（3）the precipitation was positive correlated with surface runoff and water and soil loss，at the same rainfall，different models of surface runoff and soil erosion are different；（4）crop land and orchard models，grass land and orchard models are some good kinds of water and soil conservation tillage measures.Therefore，it is suggested that proper agro－fruit and agro－grass ecosystems should be established so as to further control soil erosion in red soil sloping land.

red soil sloping land；different compound management patterns；surface runoff；soil erosion；soil and water conservation

S157

A

1005－3409（2011）06－0132－04

2011－06－24

2011－07－10

國家“十一五”科技支撐項目“紅壤水土流失阻控關鍵技術研究”（2009BADC6B01）；水利部行業專項“紅壤侵蝕區坡面水土綜合整治技術集成與示范（200901049）”；“十二五”國家科技支撐計劃重點項目“紅壤地區農田水土保持關鍵技術與示范”（2011BAD31B04）

武琳（1983－），女，碩士，助理研究員，主要研究方向：水土保持。E－mail：zyjwl2004＠163.com

黃欠如（1966－），男，博士，副研究員，主要研究方向：紅壤生態及水土保持科研工作。E－mail：qianruhuang＠163.com