大別山低山丘陵不同植被類型水土保持效益研究

崔鴻俠 史玉虎 胡文杰 張文 汪韓成 武世化

摘 要： ??選擇低山丘陵區杉木林、毛竹林和茶園等植被類型為研究對象，并以荒坡地作為對照，研究不同植被類型水土保持效益，結果表明：各植被類型土壤容重表現為荒坡地>茶園>杉木林>毛竹林;土壤總孔隙度變化規律與土壤容重相反;0～40 cm層土壤飽和蓄水量表現為毛竹林（161.78 mm）>杉木林（155.14 mm）>茶園（121.24 mm）>荒坡地（115.98 mm）。與荒坡地相比，林地及茶園可減少地表徑流量達34.5%～49.7%，降低泥沙流失量達51.2%～78.6%。增加植被覆蓋對水土流失具有很好的治理效果。

關鍵詞： ?低山丘陵;植被類型;土壤結構;水土保持

中圖分類號： S715.3?? ?文獻標識碼： A? ??文章編號： 1004-3020（2018）05-0001-04

Effects of Different Vegetation Types on Soil and Water Conservation

in Hilly Area of Dabie Mountain

Cui Hongxia ?（1） Shi Yuhu ?（1） Hu Wenjie ?（1） Zhang Wen ?（2） Wang Hancheng ?（3） Wu Shihua ?（3）

（1.Hubei Academy of Forestry Wuhan 430075;2.Hongan Ziyunzai State-owned Forest Farm Huanggang 438400;3. Hongan Service Center of Forest Science and Technology Development Huanggang 438400）

Abstract： ??In order to study the water and soil conservation benefits of different vegetation in hilly area， we chose the Cunninghamia lanceolata forest， Phyllostachys heterocycla forest and tea plantation as the research objects， and the sloping wasteland as control. The results showed that： The soil density under different vegetations showed sloping wasteland>tea plantation>Cunninghamia lanceolata forest>Phyllostachys heterocycla forest， and the variation of soil total porosity was just contrary to that of soil density. The soil total capacity in 0～40 cm layer showed Phyllostachys heterocycla forest （161.78 mm）> ?Cunninghamia lanceolata forest （155.14 mm）>tea plantation （121.24 mm）>sloping wasteland （115.98 mm）.Compared with sloping wasteland，forestland and tea plantation could reduce soil surface runoff from 34.5% to 49.7% and decrease soil loss from 51.2% to 78.6%. In a word， increasing vegetation coverage had a good effect to ?control soil erosion.

Key words： ?hilly area; vegetation type; soil structure; soil and water conservation

低山丘陵在長江中下游地區分布較廣，占該區域國土面積的60%左右。該區長期存在著人口密度大，森林質量不高、生態功能及生物多樣性下降和生產力衰退等問題，容易發生水土流失，進而導致土壤退化和面源污染，是長江水系泥沙淤積、江河污染的重要來源及長江中下游水土流失的主要源地 ?[1]。因此在該區域建立高效植被恢復模式、形成農林產業合理布局、構建小流域綜合治理技術體系具有重要價值。

水土保持關系生態安全，是促進生態文明建設、保障經濟社會可持續發展的重要基礎。人們在認識和研究水土流失的過程中，已發現植被對水土流失具有很好的控制作用。植被的破壞會加速水土流失，反之，通過植被恢復可以減少水土流失。森林植被可以通過林冠截留、枯枝落葉層持水和土壤蓄水來發揮其水源涵養、水土保持、滯洪蓄洪和改善水質等生態服務功能 ?[2，3]。有關不同植被類型水土保持效益的差異研究，已有較多的研究報道 ?[4-9]。本文在大別山區紅安縣選擇杉木林、毛竹林、茶園等3種類型，并以荒坡地作為對照，通過對不同植被類型下土壤蓄水能力和水土保持特征進行對比研究，為區域植被恢復及重建提供科學 依據。

1 研究區概況

紅安縣地處大別山南麓，位于鄂豫兩省交界處，長江中游北岸。地勢北高南低，海拔高度一般為200 m，屬低山丘陵地區。紅安縣屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫為15.7 ℃，最高氣溫為41.5 ℃，最低氣溫為-14.5 ℃。全縣無霜期平均為 236.4 d;年均總日照為1 998.8 h，占可照時數45%。全縣年平降水量為1 116.2 mm，夏季降雨量占年總雨量的一半，年平降雪日為8.3 d，年平相對濕度77%。地帶性土壤為黃棕壤，pH值在 5.5～6.5，一般土層深60～80 cm，主要樹種有馬尾松、濕地松、杉木、櫟類、楓香等。

2 研究方法

2.1 觀測設施建設

在紅安縣選擇杉木林、毛竹林、茶園3種類型，并以荒坡地作為對照，每種類型設施3個樣地，樣地大小為20 m×20 m。在不同植被類型中分別選擇1個坡度相近的樣地，并在樣地內修建5 m× 10 m的徑流場。在徑流場附近建設自動氣象站一個，進行大氣降水、空氣溫濕度、土壤溫濕度、蒸發等觀測。

2.2 土壤蓄水量測定

在每個樣地按照0～20 cm和20～40 cm兩層分別采集土樣，并重復3次。土壤容重和孔隙度采用環刀法測定，土壤飽和蓄水量采用如下公式 計算：

W=1 000PH

式中， W 為飽和蓄水量（mm）; P 為總孔隙度（%）;H為計算土層厚度（cm）。

2.3 水土流失量測定

每次降水后，量取徑流場集水池中的水沙總量，然后將集水池中的水沙攪拌均勻，用量筒取500 ml水樣，通過過濾、烘干測定泥沙含量。

3 結果與分析

3.1 土壤容重

土壤容重是土壤的一個基本物理性質，與土壤質地、結構及腐殖質含量的多少關系密切，對土壤的透氣性、入滲性能、持水能力以及土壤的抗侵蝕能力都有非常大的影響。不同植被覆蓋下發育的土壤，其土壤容重存在較大差別。從表1可知：各類型土壤容重相差較大，在0～20 cm土壤層， 土壤容重最大的是荒坡地1.47 g·cm ?-3，其后依次是茶園 1.41 g·cm ?-3和杉木林1.38 g·cm ?-3，毛竹林土壤容重最小為1.35 g·cm ?-3;在20～40 cm土壤層，土壤容重變化范圍在1.36～1.51 g·cm ?-3，大小順序與0～20 cm土壤層一致。與上層土壤相比，下層土壤容重均有一定程度增加。與荒坡地相比，其他植被類型土壤容重均較低，說明植被覆蓋對土壤結構具有較好的改良作用。茶葉雖然是當地一種較好的經濟林模式，但由于常受到人為的干擾，也導致土壤容重較大，如果對該模式加強管理和維護，在發揮經濟效益的同時，也能產生較好的生態效益。

3.2 土壤孔隙狀況

土壤孔隙是表征土壤結構的重要指標之一，土壤孔隙狀況的評價常用總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度作為指標。從表1可以看出：不同植被類型土壤非毛管孔隙度在0～20 cm深度變化范圍為3.36%～7.18%，在20～40 cm深度變化范圍為2.81%～7.12%，毛竹林土壤非毛管孔隙度最大，其后依次是杉木林、茶園和荒坡地。 土壤毛管孔隙度在0～20 cm深度變化范圍為 26.47%～35.29%，在20～40 cm深度變化范圍為25.35%～33.38%，杉木林土壤毛管孔隙度最大，其后依次是毛竹林、茶園和荒坡地。土壤總孔隙度在0～20 cm深度變化范圍為29.83%～41.64%，在20～40 cm深度變化范圍為28.16%～ 39.25%，毛竹林土壤總孔隙度最大，其后依次是杉木林、茶園和荒坡地。與荒坡地相比，其他植被類型非毛管孔隙度、毛管孔隙度和總孔隙度均有不同程度增加，且杉木林和毛竹林2種森林類型增加明顯，這可能是林木的根系比較發達，能夠對土壤的孔隙狀況帶來明顯的改善作用。

3.3 土壤飽和蓄水量

土壤飽和蓄水量是指土壤孔隙全吸水后的飽和持水量，能夠反映土壤的最大水分儲存能力。利用孔隙度測定結果及公式計算不同植被類型下的土壤飽和蓄水量，可以發現各植被類型土壤飽和蓄水量的變化存在一定差異（見圖1）。毛竹林 0～40 cm層土壤飽和蓄水量最大（161.78 mm），其次是杉木林（155.14 mm）、茶園（121.24 mm），荒坡地土壤飽和蓄水量最小（115.98 mm）。與荒坡地相比，杉木林、毛竹林和茶園0～40 cm土壤飽和蓄水量分別增加33.76%、39.48%和4.54%，這說明植被覆蓋較好的林地土壤蓄水能力明顯高于其它無林地。土壤水分是影響低丘地區植被恢復的一個重要因素，因此培育土壤蓄水能力應該成為低丘生態恢復的重要內容。

4 結論

從土壤結構和水土流失2個方面對比分析了不同植被類型對大別山低山丘陵區水土流失的控制作用。與荒坡地相比，林地及茶園均能增加土壤孔隙度和蓄水能力，有效改善土壤結構，發揮水土保持效益。與茶園相比，喬木林土壤蓄水功能較強，對調節徑流、減少降雨對坡面侵蝕的效果更 明顯。

與荒坡地相比，林地及茶園可減少地表徑流量達34.5%～49.7%，對土壤流失的控制率達到 51.2%～78.6%，該結果說明在低山丘陵區為了削減地表徑流、防治水土流失，選擇合理的植被恢復模式及措施，可以獲得很好的治理效果。因此，從水土保持的角度來考慮，在裸露的荒坡地上，增加植被覆蓋度對減少水土流失有重大意義。

參 考 文 獻

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