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場的降雨和土壤侵蝕過程數(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

我國南方紅壤丘陵區(qū)是以水力外營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場作為典型研究區(qū)，在分析野外徑流小區(qū)降雨產(chǎn)流過程數(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場屬于太湖流域，東經(jīng)119°34′00″，北緯30°37′00″。觀測場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。觀測場所在的水保園區(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)測內(nèi)容 安吉縣山湖塘綜合觀測場，共設(shè)標(biāo)準(zhǔn)徑流小區(qū)9個(gè)，尺寸均為20m×5m（長×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×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)，集流池均沒有遮蓋。觀測場各徑流小區(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)來記錄雨量和降雨過程，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)。采用定位觀測的方法，在降雨后測量徑流深和泥沙量。徑流深在量水池中用體積法求得，觀測徑流的同時(shí)，將量水池中的水?dāng)嚢杈鶆蚝笕?，?jīng)過濾-烘干-稱重，求算土壤流失量。監(jiān)測方法是在徑流小區(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，但灌草生長數(shù)量極少的裸地在坡面上還是常見的。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 通過對(duì)徑流小區(qū)坡面水土流失狀況的觀測，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)測點(diǎn)觀測數(shù)據(jù)整編的做法及存在問題[J].中國水土保持，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）