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：采用野外徑流小區實驗，以自然裸露坡地作為對照，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據，研究了不同植物籬對降雨條件下紅壤坡面徑流深和土壤流失量的影響。結果表明，在各種植物措施中，毛竹林保留林下植被小區由于植被蓋度達到95%，其水土保持效果最好、最穩定，其次是竹子全面撫育小區，最差的是落葉經濟林全面撫育小區。

關鍵詞：植物籬；紅壤丘陵；徑流深；土壤流失量

中圖分類號 S157.4 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2018）18-0102-02

我國南方紅壤丘陵區是以水力外營力為主的水土流失類型區，該區域由于降水強度大、山地坡度大等特點，再加上傳統的耕作方式，水土流失十分嚴重。而在坡面上利用植物措施來進行水土保持，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]發現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，在分析野外徑流小區降雨產流過程數據的基礎上，研究不同植物措施對坡面徑流深、土壤流失量的影響，以期為南方丘陵區紅壤坡地的植物籬措施優化配置提供依據。

1 研究區概況與試驗方法

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內，位于遞鋪鎮凈土社區，距中心城區8km。觀測場所在的水保園區地貌類型屬低山丘陵，土壤以紅壤為主，土層淺薄，較易風化，從而導致水土流失嚴重。該區域總土地面積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 徑流小區布設與監測內容 安吉縣山湖塘綜合觀測場，共設標準徑流小區9個，尺寸均為20m×5m（長×寬），面積100m2，坡度20°。每個徑流小區下均設3級集流池，每個集流池尺寸為1m×1m×0.9m（長×寬×高），每級之間設置5個分流孔，4個分流孔分流到池外，1個分流孔分流道下一級，集流池均沒有遮蓋。觀測場各徑流小區中，1號小區為梯地種植農作物，2號小區為順坡種植農作物，3號小區為裸地，4號小區為順坡種植白茶，5號小區為梯田種植白茶，6號小區為落葉經濟林全面撫育，7號小區為落葉經濟林保留地被，8號小區為竹子全面撫育，9號小區為竹子保留地被。2016年8月14日，用自記雨量計來記錄雨量和降雨過程，記錄降雨的起止時間和各階段的雨強。小區地表徑流通過集水槽和導水管流入徑流收集池中，徑流收集池容量按100年一遇暴雨設計。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，將量水池中的水攪拌均勻后取樣，經過濾-烘干-稱重，求算土壤流失量。監測方法是在徑流小區產流停止后，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，用烘干法對所取水沙樣含泥沙量進行測定，分別取平均值獲得該次降雨各個徑流池所采水沙樣的含泥沙量，從而對比各個徑流小區的土壤流失量[4]。植被蓋度的測定：采用樣方法進行調查[5]。分別記錄9個徑流小區內的植被蓋度和植株的平均高度。

2 結果與分析

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，但灌草生長數量極少的裸地在坡面上還是常見的。在本實驗條件下，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個徑流小區中，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個徑流小區的的植株高度都為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。其余各徑流小區的植被蓋度從高到低依次是落葉經濟林保留地被、順坡種植農作物和梯田種植農作物，其相應的植株高度分別為1.8m、0.5m、0.5m。

2.2 植物籬措施對丘陵坡地徑流深的影響 徑流深是指在某一時段內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。它是某一時段內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的平均水深。從表1可以看出，各徑流小區中，裸地的地表徑流深是所有小區中最大的，為9mm。而在不同植被之中，則是落葉經濟林全面撫育小區最大，地表徑流深為6mm，地表徑流深最小的是竹子保留地被小區，只有1mm，落葉經濟林全面撫育小區的徑流深是竹子保留地被小區的6倍。順坡種植農作物、順坡種植白茶和梯田種植白茶小區的徑流深都是3mm，梯田種植農作物、落葉經濟林保留地被和竹子全面撫育小區的徑流深都是2mm。

2.3 植物籬措施對丘陵坡地土壤流失量的影響 通過對徑流小區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個陡坡面徑流小區，裸地和有植被覆蓋的徑流小區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中，以落葉經濟林全面撫育小區土壤流失量最大，為0.46t/hm2，其次是順坡種植農作物和梯田種植白茶，這些徑流小區的土壤流失量為0.07t/hm2，竹子全面撫育徑流小區的土壤流失量也比較少，只有0.02t/hm2。

3 結論與討論

綜合起來看，毛竹林保留林下植被徑流小區的水土保持效果最好、最穩定，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。這是因為該植物措施植被蓋度最高，為95%。雨滴在經過林冠層、草本層以及枯枝落葉層后，其動能明顯降低，對土壤的沖擊力明顯降低。所以單次的降雨所產生的侵蝕作用遠遠低于其他植物措施的徑流小區。因此，在建造植物籬時，應考慮建立合適的喬灌草相結合的植物復層結構，以達到最佳的水土保持效果。

參考文獻

[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.不同草帶對坡耕地土壤侵蝕的影響[J].水土保持學報，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.貴州省水土保持監測點觀測數據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.不同植被恢復方式對無機鹽工業廢棄地生物多樣性影響[J].環境與可持續發展，2017（2）：77-79.

（責編：張宏民）