南方坡耕地種植苧麻水土保持效果和經濟效益研究

康萬利，揭雨成，2，邢虎成，2

（1.湖南農業大學 苧麻研究所，長沙410128；2.湖南省作物種質創新重點實驗室，長沙410128）

水土流失是導致生態環境惡化和土地生產力下降的主要原因［1－2］。南方坡耕地，由于降雨量大，各類開發建設項目多，水土流失問題較為嚴重和復雜［3］。南方地區坡耕地約有0.11億hm2，占全國坡耕地總面積的50%，坡耕地是南方水土流失最嚴重的地類，也是長江泥沙的重要來源［4－5］。多年來，由于自然與人為因素的干擾，坡耕地已成為我國南方水土流失范圍最廣、程度較高的地區，是我國治理水土流失的重點區域之一［6］。而苧麻在南方坡耕地種植已有悠久的歷史，由于其枝繁葉茂、根系發達，可有效降低土壤侵蝕量和地表徑流量，治理水土流失的效果顯著，是一種優良的水土保持植物［7］。苧麻不僅可以收獲纖維利用，也是一種高蛋白飼料［8－9］。本文研究坡耕地苧麻不同利用方式水土流失規律，為通過種植苧麻治理坡耕地水土流失提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗選在湖南省常德市桃源縣黃家鋪鄉進行，位于（29°6′8.45″N，111°19′0.75″E），海拔87m。土壤為山地紅壤和黃壤。試驗區處于亞熱帶濕潤季風氣候區，年平均氣溫16.5℃，降雨量為1 660.2mm，平均相對濕度為82%，年日照時數1 529h。

試驗地坡度25°，苧麻為5齡麻。徑流小區規格為2.5m×18m，共8個徑流觀測小區，每個小區下面建兩個1m×1m×1m的徑流池。

1.2 試驗設計

試驗設三個處理和一個CK（玉米），各小區種植方式相同，苧麻按株行距0.5m×0.5m種植，每個處理重復3次：（1）不收獲小區。冬季枯黃后砍桿，是燒制活性炭的原料。（2）收獲纖維小區。按照正常的收獲方式和時間收獲苧麻纖維，一年3次。每年6月上旬收獲頭麻、8月上旬收獲二麻、10月下旬收獲三麻。收獲纖維后的副產物嫩梢和麻葉用作飼料，麻桿是燒制活性炭的原料、麻殼用作培養食用菌的培養基。（3）收獲飼料小區：當苧麻株高達到60cm，產量和品質均優時，進行刈割。試驗小區八次收獲時間為4月14日、5月12日、6月21日、7月10日、8月5日、9月8日、10月11日、11月10日。（4）玉米小區。4月中旬種植玉米，株行距為30cm×40cm并作為試驗對照（CK）。玉米成熟后收獲籽粒，秸稈可用于養畜。

1.3 測定指標

株高測定：每個小區選定5株，用卷尺量其自然高度，每個月一次。覆蓋度測定是用針刺法，選樣方1m2，借助鋼卷尺和樣方繩上的每隔10cm的標記，用粗約2mm的細針，按照順序在樣方內上下左右間隔10cm的點上（共100點）從植被上方垂直插下，如針與植物相接觸，即算一次“有”，不接觸則算“無”，在表上登記最后計算得出的次數，算出覆蓋度（%）［10］。

徑流系數指小區徑流池內雨水體積與小區降雨總體積（降雨量乘以小區面積）的比值，即為徑流系數［11－12］。平均徑流系數指每個小區全年每次降雨的徑流系數的和除以徑流次數，即為平均徑流系數［9－10］。保水能力 ＝1－（處理徑流量／對照徑流量）［13］。固土能力＝1－（處理侵蝕量／對照侵蝕量）［13］。

2 結果與分析

2.1 不同利用方式小區生長動態

從圖1可知，不收獲、收獲纖維、玉米（CK）三個小區植株生長開始較慢，中間較快，后面又變慢。而收獲飼料小區在60cm高時就收獲，所以生長速度基本上一致，為直線型。各處理苧麻從返青開始，生長速度基本一致。在株高150cm左右時，苧麻生長速度開始變慢，此時也是纖維工藝成熟期。玉米小區植株高度可達260cm，較其它3個小區高。

圖1 2010年不同利用方式下株高的動態變化

2.2 不同利用方式小區覆蓋度動態

植被覆蓋度對坡地水土流失防治具有顯著作用，尤其雨季植被地表覆蓋度是坡地水土保持效果的直接影響因素之一。由圖2可以看出，覆蓋度總體上為，不收獲小區＞纖維小區＞玉米（CK）＞飼用小區。不收獲小區覆蓋度大，在雨水較多的春季，可以有效的截留雨水，減少土壤沖刷。不收獲小區在5月份覆蓋度就在90%以上，但在工藝成熟后，隨時間推移，下部葉片掉落，覆蓋度開始下降，同時植株下部開始長出新的分蘗枝，覆蓋度又上升。纖維小區在6月初收獲纖維，小區覆蓋度下降，而新的分蘗枝生長迅速，在一個月內覆蓋度又達到70%以上，收獲時打落的麻葉麻桿可以覆蓋地面，減少雨水對地面的沖刷。玉米小區生長期只有四個月，最高覆蓋度可達到90%，到8月份植株開始成熟，葉片枯萎，覆蓋度迅速下降。

圖2 2010年不同利用方式下覆蓋度的動態變化

2.3 不同利用方式對土壤侵蝕模數的影響

降雨強度、土壤含水量、土壤孔隙度等是影響水土流失的重要因素，雨強是影響徑流沖刷力的一個關鍵因素，雨強增大，徑流沖刷力增大，很容易對下墊面產生沖刷，導致產沙量增加。降雨歷時較長，其雨強較小，雨水有充足的時間滲入土壤，導致其產沙量較小。對每次降雨下各草種的侵蝕模數統計結果見表1，不同降雨量下各利用方式處理侵蝕模數大小基本規律：飼料用處理＞玉米（CK）＞纖維用處理＞不利用處理，各處理土壤侵蝕模數有顯著差異。

表1 不同降雨量各處理土壤侵蝕模數

2.4 不同利用方式對徑流系數的影響

從表2可以看出，不同利用方式小區的徑流系數不同，飼用小區平均徑流系數是0.53%，玉米小區平均徑流系數是0.28%，纖維小區平均徑流系數是0.24%，不收獲小區平均徑流系數是0.028%。不同小區處理攔蓄洪水的作用是不同的。在降雨強度較小的情況下，植物對徑流的影響較大。特別當暴雨強度大、歷時短的情況下，植被能起到顯著的削峰、減洪作用。

表2 不同降雨量下各處理徑流系數

2.5 不同利用方式小區保水固土能力

保水能力和固土能力是衡量植物水土保持效果的重要指標之一。由表3可知，不收獲小區保水能力和固土能力為86.5%和89.7%，保水固土能力最好。而飼用小區保水能力和固土能力分別為－102.9%和－54%，保水固土能力最差。自然降雨條件下，苧麻不同利用方式小區對水土流失均有一定的防治效果，但不收獲小區效果最好，其次是纖維小區，水土流失防治效果明顯好于玉米（CK）。

表3 不同利用方式小區保水固土能力

2.6 不同利用小區經濟產量與效益

由表4可知，不利用處理，在冬季枯黃后地上部收獲（是燒制木炭的原料），干物質產量10 667kg／hm2，經濟效益為7 466.9元／hm2；纖維用處理每年收獲三季，可產原麻1 944kg／hm2，收獲纖維后剩下的嫩莖和葉片可作為飼料利用，干物質產量7 776 kg／hm2，收麻后的麻骨曬干后碳化，麻骨產量4 667 kg／hm2，刮麻后的麻殼可以用作培養食用菌培養基的成分，產量1 557kg／hm2，纖維用處理總經濟效益32 040.8元／hm2；玉米小區（CK）每年可收獲一季玉米，可產籽粒8 333kg／hm2，秸稈也可作為飼草利用，產量15 410kg／hm2，總經濟效益為19 748元／hm2；飼料用處理，在株高60cm左右時收獲，干草產量11 064kg／hm2，經濟效益為15 489.6元／hm2。由此可見，在坡耕地種植苧麻，纖維用處理經濟效益比其他處理高。

表4 不同利用方式處理經濟產量與效益

3 結論

（1）不同利用處理土壤侵蝕模數大小排序為飼料用處理＞玉米小區（CK）＞纖維用處理＞不利用處理；徑流系數大小排序為：飼料用處理＞玉米小區（CK）＞纖維用處理＞不利用處理。與對照玉米（CK）小區相比，保水能力和固土能力不利用處理最好為86.5%和89.7%，飼料用處理最差為－102.9%和－54%。

（2）不同利用處理均可收獲經濟產品，經濟效益纖維用處理最大為32 040.8元／hm2、不利用處理為7 466.9元／hm2、飼料用處理為15 489.6元／hm2、玉米處理為19 748元／hm2。

4 討論

本試驗只測定了一年的降雨與水土流失數據，且各處理有明顯水土流失的降雨有六次，主要集中在5—10月，纖維用小區土壤流失量2 295t／（km2·a），而大竹縣烏木灘水保觀測點和遂寧水土保持站測定，種植2a以上的苧麻，無論緩坡和陡坡，年土壤侵蝕強度小于19t／（km2·a）［7，14］，主要是試驗當年降雨量和降雨強度都較大造成的，且小區是新建的，土壤人為擾動比較大［15］，導致第一年水土流失量比較大。苧麻飼料用處理，由于其頻繁的收獲，徑流量和泥沙量大于對照種植玉米小區（CK），但從整個植物生長的時期看，一年中苧麻飼料用處理全生育期有9個月，玉米小區全生育期僅四個月，而飼料用處理水土保持效果比玉米小區還差。造成這個結果的原因可能是，南方降雨主要集中在4—9月，而且易發生強降水［15］，本試驗中產流過程集中在5—8月，這個階段玉米生長較快，小區覆蓋度比飼料用小區大，且前五次降雨量和降雨強度都較大，導致了飼料用處理水土流失嚴重。

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