不同水土保持工程措施對侵蝕紅壤坡地植被恢復(fù)的影響研究

劉艷改 姚娜 程艷輝

摘要：通過在侵蝕紅壤坡地修建魚鱗坑、反坡臺地、竹節(jié)溝3種水土保持工程措施，比較研究了3種水保措施在相同的立地條件下對植被恢復(fù)的影響。結(jié)果表明：相同恢復(fù)時間內(nèi)，措施外坡面楓香生長量魚鱗坑>竹節(jié)溝>反坡臺地>對照小區(qū);措施內(nèi)鷓鴣草生長量魚鱗坑>竹節(jié)溝>反坡臺地。數(shù)據(jù)說明，魚鱗坑、反坡臺地、竹節(jié)溝3種水土保持工程措施對紅壤侵蝕坡地植被恢復(fù)均有促進(jìn)作用，而魚鱗坑措施促進(jìn)效果最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：水土保持;工程措施;花崗巖紅壤;植被恢復(fù)

中圖分類號：S718

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944（2019） 24-0020-03

l 引言

南方紅壤由于紅壤性質(zhì)上的酸、瘦、粘等特點(diǎn)，以及不合理開發(fā)利用造成的水土流失，導(dǎo)致紅壤地區(qū)的生態(tài)環(huán)境惡化，紅壤資源潛在的生產(chǎn)能力得不到應(yīng)有的發(fā)揮。通過長期治理，南方紅壤低山丘陵區(qū)水土流失治理已初見成效。但目前南方紅壤丘陵區(qū)水土流失面積仍有約16萬km2，崩崗23.9萬個[1]，水土流失面積廣、程度高，土壤侵蝕嚴(yán)重程度僅次于黃土高原[2]。當(dāng)前，紅壤區(qū)土壤侵蝕治理面臨林分結(jié)構(gòu)亟需調(diào)控的問題，需要開展水土保持鄉(xiāng)土植物篩選及其規(guī)模化建制技術(shù)的研究[3]，以重建紅壤區(qū)植被生態(tài)系統(tǒng)[4]。許多研究提出，在土壤侵蝕嚴(yán)重的地區(qū)，不進(jìn)行人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)植被的恢復(fù)和重建是有難度的[5-9]。不同工程措施下植被發(fā)育規(guī)律各異，且目前缺乏對實(shí)施工程措施整地后植被自然恢復(fù)方面的系統(tǒng)研究。本研究分析不同坡面工程措施下的植被自然恢復(fù)效益，為紅壤區(qū)水土保持坡面治理提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于福建省長汀縣河田鎮(zhèn)，屬于紅壤地區(qū)水土流失嚴(yán)重區(qū)域，東經(jīng)116°16 ′～116°30′，北緯25°35′～25°46′ ，低丘地貌，中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年內(nèi)的均溫為18.4～17.9℃，年均降雨量達(dá)1700 mm，氣候溫和濕潤，雨量充沛。在植被分布上屬常綠櫧類照葉林小區(qū)，低山丘陵溫和常綠甜櫧類照葉林地段，植被分布有喬木、灌木、草被。由于嚴(yán)重的水土流失，闊葉林已基本破壞殆盡，現(xiàn)有重建植被主要是馬尾松、灌叢及荒草坡等人工植被和次生植被。林下植被主要有胡枝子、黃瑞木和芒萁，還有小葉赤楠、石斑木和卡氏烏飯等少量灌木。而在水土流失嚴(yán)重地段幾近裸地，灌草覆蓋度極低。

2.2 研究方法

2.2.1 徑流小區(qū)布設(shè)

選取天然侵蝕坡面，沿等高線方向依次修建4個徑流小區(qū)，各小區(qū)規(guī)格均為30 m×10 m，措施處理小區(qū)設(shè)計挖方量相同均為7.5 m3。各試驗(yàn)小區(qū)坡向朝西，坡度均為18°。

（1）魚鱗坑小區(qū)。在該小區(qū)內(nèi)設(shè)置半圓形魚鱗坑，呈品字形沿等高線分布，順坡面向下共17行，每行間距1.2 m，魚鱗坑半徑0.5 m，深0.3 m，挖方土在外側(cè)做土埂，坡比1：0.5。坡頂?shù)谝恍恤~鱗坑距徑流小區(qū)上沿1m，左邊第一個魚鱗坑距徑流小區(qū)左沿0.5 m，各魚鱗坑水平間距1m，第一行共設(shè)5個;第二行左邊第一個魚鱗坑距徑流小區(qū)左沿1.5 m，共設(shè)4個;第三行按第一行魚鱗坑的間距布置，共設(shè)5個;第四行按第二行魚鱗坑的間距布置，共設(shè)4個，以此類推，全徑流小區(qū)合計77個魚鱗坑，每個魚鱗坑土方量0. 098 m3，合計7.5 m3。

（2）反坡臺地小區(qū)。在該小區(qū)內(nèi)設(shè)置反坡臺地，沿等高線分布，采用三角形斷面，底寬1.5 m，高0.5 m，第一條反坡臺地距徑流小區(qū)上沿5.5 m，每條反坡臺地間隔5. 5m，共設(shè)四條，設(shè)計土方量7.5m3。

（3）竹節(jié)溝小區(qū)。在該小區(qū)內(nèi)設(shè)置竹節(jié)溝，沿等高線分布，斷面矩形，溝深0.5 m，上沿寬0.6 m，下底寬0.4 m，溝內(nèi)每隔1.5 m做竹節(jié)，竹節(jié)寬0.1 m，深0.3m.迎水坡坡比1：0.5，挖方土在溝外側(cè)做埂，埂寬0.25m，第一個竹節(jié)距徑流小區(qū)左側(cè)1m，每條竹節(jié)溝內(nèi)計竹節(jié)6個，第一條竹節(jié)溝距徑流小區(qū)上沿4m，每條竹節(jié)溝間隔5m，共設(shè)五條，設(shè)計土方量7.5 m3。

（4）對照小區(qū)。不布設(shè)任何工程措施的天然坡面。

2.2.2 植被調(diào)查

在每個小區(qū)內(nèi)設(shè)置15個1m×1m的永久樣方，重復(fù)調(diào)查測定樣方內(nèi)灌木的種類、株叢數(shù)、高度和蓋度;草本植物的種類、株叢數(shù)、蓋度和高度。

工程措施內(nèi)植被調(diào)查：魚鱗坑、竹節(jié)溝內(nèi)植被調(diào)查按實(shí)際面積測定，分別定點(diǎn)觀測魚鱗坑30個，竹節(jié)溝15個，反坡臺地上設(shè)置1m×1m永久樣方12個。定點(diǎn)調(diào)查測定樣方內(nèi)灌木的種類、株叢數(shù)、高度和蓋度;草本植物的種類、株叢數(shù)、蓋度和高度。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同措施處理小區(qū)植物物種組成

在措施布設(shè)完成3個月后，部分措施內(nèi)開始出現(xiàn)鷓鴣草（Eriachne pallescens R.Br.）和少量金茅（Eulaiaspeciosa），數(shù)量上以鷓鴣草占絕對優(yōu)勢，物種單一。在措施布設(shè)1年后，措施內(nèi)植物種類有所增加，開始出現(xiàn)五節(jié)芒、芒萁、野古草。其中魚鱗坑植物種類數(shù)由開始的2種增加到5種，反坡臺地和竹節(jié)溝小區(qū)的措施內(nèi)植物種類都是由開始的2種增加到4種。雖然出現(xiàn)了其它的物種但鷓鴣草在數(shù)量上仍占絕對優(yōu)勢，說明還處于植被群落演替的初期，鷓鴣草、金茅禾本科植物作為花崗巖侵蝕坡面先鋒植物出現(xiàn)。

各試驗(yàn)小區(qū)布設(shè)初期已經(jīng)將大的喬木砍伐移走，小區(qū)內(nèi)只留有灌草層。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，布設(shè)工程措施1年后，魚鱗坑小區(qū)和竹節(jié)溝小區(qū)的坡面灌草層植被的種類均有所增加，反坡臺地小區(qū)和對照小區(qū)坡面的植被種類沒有變化。在魚鱗坑小區(qū)新增加草本植物地埝，由原來的11種灌草種類增加到12種;竹節(jié)溝小區(qū)新增灌木黃瑞木，由原來的9種增加到10種。

3個試驗(yàn)小區(qū)，措施內(nèi)的灌草植物種數(shù)開始時都為2種，一年后魚鱗坑小區(qū)的物種水平（5種）高于反坡臺地和竹節(jié)溝小區(qū)的物種水平（4種）。各小區(qū)水保工程措施布設(shè)后，不同階段各小區(qū)坡面植被的多樣性調(diào)查結(jié)果見表1。

3.2 不同措施處理小區(qū)植被生長狀況

在措施布設(shè)后3個月和12個月分別對每個小區(qū)內(nèi)的楓香進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查分析見表2。從表中看出各試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)的楓香一年內(nèi)的生長量均大于對照小區(qū)。其中魚鱗坑小區(qū)楓香的株高生長量為2. 51 cm，顯著高于對照小區(qū)（P=O. 004）和反坡臺地小區(qū)（P=O. 005）。各小區(qū)楓香株高生長量均值大小排序?yàn)椋呼~鱗坑>竹節(jié)溝>反坡臺地>對照小區(qū)。距地20cm干徑生長量均值排序與株高生長量排序一致也為：魚鱗坑>竹節(jié)溝>反坡臺地>對照小區(qū)，但各小區(qū)差異不顯著。

分別在措施布設(shè)后7個月和12個月對措施處理小區(qū)措施內(nèi)的鷓鴣草生長量進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查分析見表3。從表中看出魚鱗坑內(nèi)的鷓鴣草在相同的時間內(nèi)生長的最好，植株均高生長了17. 52 cm，植株密度增加了48株/m2。竹節(jié)溝內(nèi)鷓鴣草植株高度生長了11. 83 cm，但植株密度反而有所減少，經(jīng)分析可能是由于期間為雨季，降雨量較大，竹節(jié)溝內(nèi)蓄積大量雨水使植被處于淹漬狀態(tài)，而影響鷓鴣草的生長。水保措施內(nèi)鷓鴣草生長量大小排序?yàn)椋呼~鱗坑>竹節(jié)溝>反坡臺地。

4 結(jié)論

（1）各措施布設(shè)一段時間后，各小區(qū)措施外坡面楓香生長量排序?yàn)轸~鱗坑>竹節(jié)溝>反坡臺地>對照小區(qū)。

（2）各措施布設(shè)一段時間后，各小區(qū)措施內(nèi)鷓鴣草生長量排序?yàn)轸~鱗坑>竹節(jié)溝>反坡臺地。

（3）研究結(jié)果表明，魚鱗坑、竹節(jié)溝、反坡臺地三種措施布設(shè)后對措施內(nèi)及措施外坡面植被自然恢復(fù)均勻有促進(jìn)作用，其中魚鱗坑的坡面植被恢復(fù)促進(jìn)作用優(yōu)于竹節(jié)溝、反坡臺地。

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收稿日期：2019-11-06

作者簡介：劉艷改（1985-），女，工程師，碩士，主要從事水土保持規(guī)劃編制與水土流失防治工作。