红壤缓坡地不同经营模式水土保持效益研究

武 琳，黄欠如，，叶 川，，钟义军，章新亮，成艳红，孙永明

（1.江西省红壤研究所，南昌 331717；2.江西省红壤改良工程中心，南昌 331717）

红壤缓坡地不同经营模式水土保持效益研究

武 琳1，黄欠如1，2，叶 川1，2，钟义军1，章新亮1，成艳红2，孙永明2

（1.江西省红壤研究所，南昌 331717；2.江西省红壤改良工程中心，南昌 331717）

在江西进贤采用径流小区实验，以自然裸露为对照，研究分析果园、农地、草地、农果复合、草果复合等不同利用方式对水土流失的影响，筛选红壤侵蚀区缓坡地水保效益最佳的经营模式。结果表明：（1）与自然裸露相比，单独的果园、农地、草地模式地表径流降低幅度为24.22%～46.83%，农果和草果模式地表径流量分别减少43.7%和53.22%，差异显著（p＜0.05）；（2）与自然裸露相比，果园、农地、草地等经营模式土壤侵蚀量降低幅度为23.63%～78.30%，而农果和草果复合模式则降低了66.66%和76.06%（p＜0.05）；（3）地表径流和土壤侵蚀量与降雨量具有相关性，且同一雨强降雨量条件下，不同经营模式地表径流和土壤侵蚀量都不同；（4）农果、草果复合模式能有效减轻红壤坡耕地水土流失，是红壤侵蚀区合适的土地经营模式，建议积极推广。

红壤坡耕地；不同经营模式；地表径流；土壤侵蚀；水土保持

我国现有红壤缓坡（6°～15°）地2.1×107hm2，是我国发展粮食和亚热带经济作物及果、林、草的重要基地［1］。降雨是红壤坡地生态系统基本水资源，水土流失是红壤坡地可持续利用的问题之一，坡地集雨是我国南方红壤丘陵地区农田灌溉的依托［2］。研究坡地雨水产流及防治水土流失，是持续利用这一部分国土资源的基本依据。农林复合经营系统是指在同一土地管理单元上，人为的把多年生木本植物与其他栽培植物和（或）动物在空间上或按一定的时序安排在一起而进行管理的土地利用模式。对于农村可持续发展，不断克服环境瓶颈效应，提高环境容量，对最终实现人类生活水平的不断提高和自然资源的可持续利用有着重要意义［3］。农果复合模式是丘陵红壤开发的重要方式之一，其生态结构、小气候特征以及经济效益已有较多报道［4］。本试验通过建立坡面人工径流小区定位观测，对天然降水条件下不同坡地利用模式的产流产沙特征进行研究，为丘陵红壤大面积推广农果、农草复合模式提供重要的参数。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

本研究在江西省红壤研究所的水土流失定位试验内进行。该试验点的地理位置为116°20′24″N，28°15′30″E，气候温和、雨量丰富、日照充足、无霜期长，属中亚热带季风气候，年均降雨量1 537mm，年蒸发量1 100～1 200mm；干湿季节明显，3－6月为雨季，降雨量占全年雨量61%～69%；7－9月为旱季，蒸发量占全年蒸发量的40%～59%；年均气温17.7～18.5℃，最冷月气温（1月）为4.6℃；最热月（7月）平均气温一般在28.0～29.8℃。地形为典型低丘（海拔高度25～30m，坡度5°）。供试土壤为第四纪红黏土母质发育的红壤，质地黏重，肥力中等。

1.2 试验设计

试验样地坡度为10°。试验采用径流小区法，建立18个小区，小区面积64m2（8m×8m），设6个处理。A自然裸露，B果树，C农地，D草地，E农地＋果树，F草地＋果树。实验各处理设置3次重复。

其中农地种植作物为花生，密度33cm×20cm，覆盖度100%；草地种植百喜草（Paspalum natatu），密度30cm×25cm，高度30～50cm，覆盖度100%；果树为5年生柑橘树，品种为温州蜜橘，覆盖度30%，冠径1.0～1.5m。试验始于2010年5月，2010年8月底结束。每次降雨后测定地表径流量和泥沙量。

1.3 测定项目

1.3.1 降雨量测定 采用北京澳作HOBO U30监测仪测定［5］。

1.3.2 径流量观测 从分流池水位和径流池面积推求径流总量［5］。

1.3.3 侵蚀量观测 用搅拌法测量［5］。

1.3.4 统计分析 用Excel 2003进行数据分析及作图，SPSS 16.0数据处理软件进行方差分析及相关性分析。

2 结果与分析

2.1 观察期内降雨次数分布

试验观察期内共降雨32次，其降雨分布见图1。其中，日降雨量在60mm以上的达到10次，以2010年6月19日最大，达到168mm，日降雨量在30～60 mm以内的4次，＜30mm的18次。日降雨量在60 mm以上的集中于5－7月，占试验观察期内总降雨量的51.25%。

图1 2010年试验观察期内日降雨量分布

2.2 不同处理对地表径流量的影响

在32次降雨事件中共发生21次产流事件，其地表径流量统计见表1。各处理的地表径流量在各时间段均表现出自然裸露＞作物＞植树＞作物＋树＞植草＞植草＋树的趋势。处理E试验期间地表径流累计量为319.03m3/hm2，分别较自然裸露、果树、农地减少43.70%、15.28%、25.71%，均达到显著差异（P＜0.05）；草地＋果树试验期间地表径流累计量为265.06m3/hm2，比自然裸露、果树、农地、分别减少53.22%、29.61%、38.28%，达 到 显 著 差 异 （P＜0.05），但仅较草地减少12.02%，无明显差异（P＞0.05），同时草地＋果树较农地＋果树减少地表径流量16.92%，由此可知植草能大幅度降低地表径流量，而无草区随着时间的推移地表结皮严重，故地表径流量较大［6］。表明红壤缓坡旱地实施农果、农草复合模式可明显减少地表径流量。

2.3 不同处理土壤侵蚀量的变化

21次降雨产流事件引起的土壤侵蚀量见表2。由表2可知，土壤侵蚀量在试验各时间段由大到小顺序均为自然裸露＞自然裸露＋树＞作物＋树＞作物＞植草＋树＞植草。农地＋果树试验期间土壤侵蚀累计量为2 042.33kg/hm2，较自然裸露、果树分别减少66.66%、56.43%，均达到显著差异（P＜0.05）；草地＋果树试验期间土壤侵蚀累计量为1 466.46 kg/hm2，较自然裸露、果树、农地＋果树分别减少76.06%、68.71%、28.20%，达到显著差异 （P＜0.05）；农地、草地的土壤侵蚀累计量为1 647.39kg/hm2、1 329.34kg/hm2，与草地＋果树相比无明显差异（P＞0.05）。表明若地表无其它作物覆盖时，土壤侵蚀严重；农作与植草措施的结合或单纯植草均可以显著减少降水产生的土壤侵蚀。

表1 观察期内不同处理降雨产流事件地表径流量统计 m3/hm2

表2 观察期内不同处理降雨产流事件土壤侵蚀量统计 kg/hm2

2.4 日降雨量对不同处理地表径流量、土壤侵蚀量的影响

在红壤水土流失区，影响土壤流失量的因素很多，如雨强、地质、土壤、坡度、坡长、植被覆盖度和经营措施等［7］。在地质、土壤、坡度、坡长基本相同的条件下，选取日降雨量分别为21.73，68.53，94.00，168 mm为代表，分析不同降雨量条件下各处理地表径流量与土壤侵蚀量之间的变化，结果见表3。

2.4.1 日降雨量对地表径流量的影响

（1）随着降雨量增大，各个处理的径流量总体上呈现增长趋势，降雨量多，则地表径流量多。降雨初期，降雨强度小，土壤干燥，雨水大部分被土壤吸收下渗，地表产生径流小；当雨强进一步增大时，表层结构破坏，透水能力下降，土壤含水量也达到了饱和状态，因此大部分降雨变成地表径流，且随着雨强增大而增大［8］。（2）同一降雨量条件下，不同处理的径流量也不同。

2.4.2 日降雨量对土壤侵蚀量的影响

（1）降雨量和土壤侵蚀量之间的相关性与降雨量和产流量之间的相关性表现一致。随降雨量的增大，各处理的土壤侵蚀量呈现上升趋势。（2）在同一雨强下，不同处理侵蚀量不同。说明不同利用模式对红壤缓坡地的径流与土壤侵蚀量有很大的影响。

E（作物＋树）处理在4种降雨量条件下分别减少径流量58.91%，33.02%，33.70%，10.91%，减少土壤侵蚀量57.98%，32.51%，32.87%，49.09%；F（植草＋树）处理在4种降雨量条件下分别减少径流量73.84%，47.64%，45.46%，34.81%，减少土壤侵蚀量64.10%，48.16%，58.23%，51.86%，表明随降雨量的增大各处理的水土保持效果呈下降趋势。

表3 不同处理在同一降雨量条件下地表径流量和土壤侵蚀量统计

3 讨论

降雨是产生径流和土壤侵蚀的先决条件，径流量和侵蚀量的大小与降雨强度及降雨量非常密切，并且与土地利用也有一定的关系［9］。不同利用模式对红壤缓坡地的径流与土壤侵蚀量有很大的影响。自然裸露的地区，持水能力最小，径流量最大，同时抗蚀力最小，侵蚀量最大。地表覆盖物具有减小雨滴击溅，阻缓地表径流的产生和延长汇流时间等作用，使得土壤持水能力和抗蚀能力最强，径流量和侵蚀量最小，因此地面覆盖物能十分有效地减少侵蚀，覆盖层没有必要完整无缺，裸露土壤表面有60%的覆盖物，就能把侵蚀程度减少到原来的几分之一［10］。相反，树冠不能作为直接有效的地面覆盖物，除非它很低、很密。树冠本身只能减小大约10%的降雨侵蚀能力，因此单纯的种植果树并不能在很大程度上减少水土流失。由于雨水产生地表径流受多因素影响，要准确地量化描述出雨水产生地表径流过程，还需要大量的多类型区的长期定位实验研究的成果集成［11］。

在低丘红壤的开发利用中，通过复合农林业技术达到植树种草、增加地面覆盖率、发展当地经济植物促进畜牧业发展，探索低丘红壤开发利用的新模式，科学合理地开发红壤资源，实现开发中保护。

长期径流观测结果表明，由于每年4－8月土壤含水量高且降雨集中，为径流产生的高峰期，该时段植被覆盖良好，所以需要通过改善土壤结构，提高土壤贮水能力，构建合理的农林复合生态系统才能进一步防治南方地区的水土流失［12］。

［1］何电源.南方土壤类型及分布［M］∥中国南方土壤肥力及栽培作物施肥.北京：科技出版社，1994：3－18，19－27.

［2］谢小立，王凯荣.环洞庭湖丘岗地区水资源平衡及其管理［J］.水土保持学报，2001，15（4）：92－95.

［3］李文华，赖世登.中国农林复合经营［M］.北京：科学出版社，1994：66－88.

［4］黄欠如，贺湘逸，周慕卿，等.红壤丘陵果农复合系统的小气候效应初步观察［J］.江西农业学报，1998，10（2）：76－83.

［5］李伟，胡庭兴，宫渊波，等.川西低山区几种林（竹）－草复合经营模式水土保持能力对比研究［J］.四川农业大学学报，2005，23（1）：61－65.

［6］马祥庆，俞新妥，何智英，等.不同林地清理方式对杉木幼林生态系统水土流失的影响［J］.自然资源学报，1996，11（1）：33－40.

［7］张成梁，程冬兵，刘士余.红壤坡地果园植草的水土保持效应［J］.草地学报，2006，14（4）：365－369.

［8］李建生，何增化.不同雨强下红壤坡地径流及土壤侵蚀研究［J］.环境，2006（S1）：10－11.

［9］李广，黄高宝.模拟降雨与水土流失试验研究［J］.农业系统科学与综合研究，2008，24（4）：463－465.

［10］安东尼·杨格，谢明.农林措施在控制水土流失中的作用［J］.中国水土保持，1990（9）：38－42.

［11］谢小立，王凯荣.湘北红壤坡地雨水过程的水土流失及其影响研究［J］.山地学报，2003，21（4）：466－472.

［12］胡实，谢小立，王凯荣.红壤坡地不同土地利用类型地表产流特征［J］.生态与农村环境学报，2007，23（4）：24－28.

Study on Soil and Water Conservation Benefit under Different Agro－forest Compound Management Patterns on Red Soil Sloping Land

WU Lin1，HUANG Qian－ru1，2，YE Chuang1，2，ZHONG Yi－jun1，ZHANG Xin－liang1，CHENG Yan－hong2，SUN Yong－ming2
（1.Red Soil Institute of Jiangxi Province，Nanchang331717，China；2.Red Soil Engineering and Technologe，Nanchang331717，China）

Based on the observation in runoff plots experiment in Jinxian，Jiangxi Province，the effects of orchard，crop land，grass land，crop land and orchard compound model，grass land and orchard compound model compared with naked areas（CK）under different land use patterns on controlling water and soil erosion were analyzed and the best compound models of water and soil conservation profits on red soil sloping land areas were screened.Results showed that：（1）compared with bare areas，runoff decreased by 24.22%～46.83%in orchard，crop land，grass land model，43.7%and 53.22%in crop land and orchard and grass land and orchard models，respectively；（2）soil erosion was decreased by 23.63%～78.30%in orchard，crop land，grass land model，66.66%and 76.06%in crop land and orchard and grass land and orchard models，respectively，compared to naked areas；（3）the precipitation was positive correlated with surface runoff and water and soil loss，at the same rainfall，different models of surface runoff and soil erosion are different；（4）crop land and orchard models，grass land and orchard models are some good kinds of water and soil conservation tillage measures.Therefore，it is suggested that proper agro－fruit and agro－grass ecosystems should be established so as to further control soil erosion in red soil sloping land.

red soil sloping land；different compound management patterns；surface runoff；soil erosion；soil and water conservation

S157

A

1005－3409（2011）06－0132－04

2011－06－24

2011－07－10

国家“十一五”科技支撑项目“红壤水土流失阻控关键技术研究”（2009BADC6B01）；水利部行业专项“红壤侵蚀区坡面水土综合整治技术集成与示范（200901049）”；“十二五”国家科技支撑计划重点项目“红壤地区农田水土保持关键技术与示范”（2011BAD31B04）

武琳（1983－），女，硕士，助理研究员，主要研究方向：水土保持。E－mail：zyjwl2004＠163.com

黄欠如（1966－），男，博士，副研究员，主要研究方向：红壤生态及水土保持科研工作。E－mail：qianruhuang＠163.com