不同草種治理模式對長汀縣強度水土流失區的恢復效果分析

蘭鐵

摘 要 對比分析福建省長汀縣強度水土流失區2種不同草種治理模式的生物多樣性和土壤理化性質，評價不同草種治理模式的恢復效果。結果表明：草種治理模式極大地增加了長汀縣強度水土流失區的生物多樣性，改善了土壤物理性質，提高了土壤養分含量，特別是土壤的速效養分和有機質含量。草種治理模式中，以種植類蘆草種的治理模式比以種植百喜草草種的治理模式效果更顯著。

關鍵詞 強度水土流失；草種治理；類蘆；植被恢復

中圖分類號：S157 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.18.058

長汀縣位于福建省西部，其水土流失狀況十分嚴重。植被的恢復與重建是水土流失治理的關鍵，其中研究較多的治理模式就是生物治理模式。何鐘文的研究表明，侵蝕退化馬尾松林地四種治理措施的調控效益中，草灌喬混交措施對改善土壤理化形狀效果以及促進森林群落演替方面的效果最好[1]；張華明認為，果園套種是治理果園水土流失的一種合理生物模式，其中柑橘加狗牙根的經濟效益和生態效益最顯著[2]。在水土流失生物治理中，治理模式多種多樣，依據植物種類的不同，具有廣泛的選擇性。相對于治理水土流失的效果來看，還受著不同植物的配置模式以及種類數量的多變性影響。

根據不同地表形態、水土流失嚴重程度可采用不同生物治理模式。如20世紀80年代的飛播造林模式，水平溝種植灌木+草本植物模式，封育+補植經濟林模式，以及補植喬木+灌木、穴邊播種草本植物混交模式等[3]。其中，以草先行、草種結合的模式在強度水土流失區應用得到一致認可[4]。黃龍為用林果草模式、油茶模式、喬灌草模式對紫色土區域水土流失治理效果研究表明，林果草模式的綜合治理效果最優[5]。但南方草種種類繁多，目前對于不同鄉土草種的選擇和搭配，以及對南方水土流失區植被恢復效果評價有待進一步探究。因此，通過對水土流失區的生物多樣性及土壤理化性質影響的對比分析，評價兩種不同草種治理模式的恢復效果具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在強度水土流失區——福建省龍巖市長汀縣的河田鎮（116°16′～116°30′E，25°25′～25°46′N）進行。此地屬中亞熱帶季風氣候區，氣候溫和濕潤。年均氣溫為19 ℃，1月平均氣溫7.8 ℃，7月平均氣溫27.4 ℃，無霜期265 d。年均降雨量為1 700 mm，其中4—6月降雨量大，且降雨強度大。全鎮以低山高丘環繞四周，中部開闊，土壤為粗晶花崗巖風化的紅壤為主，含沙量大風化層深厚，土壤剖面層次不完整，表土侵蝕殆盡，土壤肥力低下。由于長期的水土流失和人為破壞，原生植被常綠闊葉林已破壞殆盡。經過長達30年的水土流失治理，大面積的侵蝕退化得到一定的治理效果，但人工植被出現小“老頭松”的現象，平均株高矮、冠幅小、密度低。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設置

在強度侵蝕區的坡地上采取兩種不同草種組合的治理模式。模式Ⅰ：以種植類蘆草種為主，補植喬木和灌木；模式Ⅱ：以種植百喜草草種為主，補植喬木和灌木；CK：對照樣地，無治理措施。

1.2.2 植被調查方法

于2016年7月，在試驗地進行面狀調查植物種類及樣方調查。分別在2種不同治理模式和1個對照區選取樣地3塊，每塊樣地面積為10 m×10 m，調查樣地植物，記錄樣地內喬木和灌木的名稱、株數、胸徑、樹高、冠幅、郁閉度和總蓋度。在每個標準樣地內采取對角線布點法設置5個1 m×1 m小樣方進行草本植被調查。記錄草本植物的物種名稱、株數、蓋度、生長狀況和高度。

1.2.3 植被群落多樣性計算方法

通過均勻度指數、物種多樣性指數、物種豐富度指數來反映植被群落的多樣性：，其計算公式如下

物種豐富度指數：S=出現在樣地的植被豐富度

在上述關系式中：S為物種數；D為多樣性指數；H為生物多樣性指數；J為群落均勻度指數；在植物群落中，第i物種個數占群落各植物個數總和的百分比用Pi表示。

1.2.4 土壤采樣與實驗方法

在植被調查區域進行土壤采樣，深度為0～10 cm。在測定土壤的物理性質時，應采用環刀法。5個采樣點內采用隨機多點混合取樣法，將每個樣點進行土壤化學分析。

土壤物理性質采用環刀取樣稱重法測定。使用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測定有機質含量。此外，氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法的作用測定全磷；凱氏定氮法測定全氮；堿解擴散法測定堿解氮；1 mol/L乙酸銨火焰光度法測定速效鉀[6]。

1.3 數據處理

所有數據采用Excel 2003和SPSS軟件進行分析。

2 結果與分析

2.1 對生物多樣性的影響

根據調查統計，所有樣地試驗前，原有植被僅有馬尾松、木荷、繼木、崗松、鷓鴣草及少量芒萁。其中喬木以小“老頭松”為主，平均株高2 m，冠幅1.8 m。山坡內有少量的鷓鴣草和芒萁，植被覆蓋度10%左右。

由圖1可以看出，草種治理模式后，物種豐富度和對照的相比，均有所增加。但2種不同草種治理模式并無差別，即模式Ⅰ（16）=模式Ⅱ（16）>CK（7）。不同草種治理模式間的物種豐富度沒有差別，可能是跟治理的時間短有關[7]。由圖2和圖3可知，草種治理模式的植物多樣性Simpson指數和Pielou均勻度指數均比對照均有所增大，而且以類蘆為主的草種模式Ⅰ的指標比模式Ⅱ的有明顯增加，即模式Ⅰ>模式Ⅱ>CK。在強度水土流失區，以草先行可以快速增加地表覆蓋，促進其他植物的生長，從而減少土壤侵蝕。而類蘆更能適應貧瘠干旱的強度水土流失區，能更快速改善林下小氣候，增加濕度，讓芒萁快速繁殖，占領林下位置[8]。綜合3個多樣性指標來看，在短期內，以種植類蘆為主的治理模式主要對強度水土流失區的生物多樣性的增加和恢復更為有利。endprint

2.2 對土壤物理性質的影響

土壤容重、土壤持水力、土壤水分狀況是土壤物理性質的主要表現，也是衡量土壤的肥力的重要指標，能夠直接或間接影響土壤的氣、水、熱、肥等條件[9-10]。

土壤容重直接反映了土壤松緊度、土壤孔隙狀況以及土壤顆粒情況。由表1可知，不同草種治理模式的土壤容重顯著低于對照，且這兩種草種治理模式之間存在差異。樣地為強度水土流失區，表土層被剝蝕殆盡，下層土壤質地粗，顆粒間排列更緊密，而經過植被恢復治理，表土層厚度增加，根系侵入，質地更松散，所以容重明顯變小。

土壤孔隙的數量與土壤透氣性、透水性、緊實度及導熱性密切相關。而毛管孔隙度直接反映土壤的持水力。由表1可以看出，經過草種治理后，土壤的毛管孔隙度和總孔隙度都有顯著的增加。但是，只有毛管孔隙度在不同草種模式之間存在顯著差別；總孔隙度并無明顯差異。

土壤水分狀況是土壤運移以及系統養分循環的載體。由表1可知，土壤的供水保水能力在不同的草種治理模式下都得到不同程度的改善。其毛管持水量為模式

Ⅰ>模式Ⅱ>CK。

2.3 對土壤化學性質的影響

由表2可以看出，經過植被恢復治理后，土壤有機質含量顯著升高（P<0.05），模式Ⅰ和模式Ⅱ的有機質含量是對照的10倍左右。但兩種草種治理模式之間并無明顯差異。植被恢復對土壤有機質含量的影響主要與植被細根歸還、植被生物量等因素有關[11]。本實驗兩種模式對土壤有機質含量并無明顯差異，可能是因林下芒萁的生物量決定植被生物量。類蘆及百喜草種植1年后，使水土流失區芒萁覆蓋度不相上下，從而并沒有影響土壤有機質含量。

土壤速效養分是能夠被植物直接吸收利用的土壤養分，能夠表征土壤肥力水平的高低。從表2可以看出，不同草種模式對速效養分的影響為模式Ⅰ>模式Ⅱ>對照，且都存在顯著差異。在強度水土流失區，風化強烈、表土層薄，植被恢復可以顯著降低地表徑流及防風固土，從而增加土壤養分。而土壤速效養分還與土壤的VA菌根真菌數量有關，土壤里的VA菌根真菌數量增加，VA菌根可以將土壤中的氮、磷、鉀元素提供給宿主。類蘆的種植能夠促進土壤VA菌根真菌數量[12]。

不同草種模式下，土壤全量養分與土壤速效養分對比基本相似，土壤全量養分均顯著高于對照。但模式Ⅰ和模式Ⅱ的土壤全氮含量并無顯著差異，全磷和全鉀則存在顯著差異，即模式Ⅰ>模式Ⅱ。土壤的全氮含量與土壤有機質含量密切相關。即印證了楊麗霞等人的試驗，不同植被類型全氮與有機質含量變化規律相似[13]。

3 結論

草種治理模式極大地增加了長汀強度水土流失區的生物多樣性、改善了土壤的物理性質、提高了土壤養分含量，并且以類蘆為主要鄉土草種比用百喜草為主要草種治理模式的效果更明顯。

參考文獻

[1]何鐘文.嚴重侵蝕退化馬尾松林地不同治理措施調控效益研究[D].福州：福建師范大學，2016.

[2]張華明，王昭艷，楊潔，等.紅壤坡地果園不同套種模式水土保持效果研究[J].水土保持研究，2010，17（3）：140-143.

[3]林夏馨.福建長汀河田水土流失地區的逕流實驗及類蘆的綠化效果分析[J].廣東林業科技，2005，21（1）：6-10.

[4]吳如三.長汀縣河田極強度水土流失第一工程草灌喬綜合治理研究[J].閩南科技，1991（45）：3-6.

[5]黃龍為.不同植被恢復模式對紫色土侵蝕區土壤物理性質和易變碳的影響[D].福州：福建農林大學，2015.

[6]鮑士旦.土壤農化分析[M].北京：中國農業出版社，2000.

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[11]胡江波，楊改河，張笑培，等.不同植被恢復模式對土壤肥力的影響[J].河南農業科學，2007（3）：69-72.

[12]楊時桐.類蘆的生長于VA菌根的關系分析[A].南方水土保持研究會學術年會暨學術研討會[C].2008.

[13]楊麗霞，陳少鋒，安娟娟，等.陜北黃土丘陵區不同植被類型群落多樣性與土壤有機質、全氮關系研究[J].草地學報，2014，22（2）：291-298.

（責任編輯：劉昀）endprint