滇中高原不同植被的蓄水保土效应及对土壤有机碳的影响

吴晋霞，陈奇伯，王克勤，赵洋毅，佟志龙

(西南林业大学 环境科学与工程学院，云南 昆明 650224)

滇中高原不同植被的蓄水保土效应及对土壤有机碳的影响

吴晋霞，陈奇伯，王克勤，赵洋毅，佟志龙

(西南林业大学 环境科学与工程学院，云南 昆明 650224)

【目的】 研究滇中高原不同植被的蓄水保土效应及对土壤碳库的影响，为当地的植被建设与小流域综合治理提供科学依据。【方法】 采用标准径流小区观测法，于2006-2012年在云南省玉溪市尖山河小流域，对云南松次生林、云南松-蓝桉人工林、灌草丛及坡耕地小区的坡面产流、产沙情况和土壤碳库变化进行观测。【结果】 1)灌草丛小区和云南松次生林小区的减流率分别为91.87%和91.61%，云南松-蓝桉人工林小区的减流率为77.45%。灌草丛、云南松次生林和云南松-蓝桉人工林的减沙率分别为99.17%，98.76%和96.45%。 2)5-10月4种不同类型植被小区的径流量占全年径流量的83%以上，土壤侵蚀量占全年土壤侵蚀量的90%以上。 3)与坡耕地相比，3种不同类型植被小区的表层(0～20 cm)土壤有机碳含量增加幅度为42.27%～108.19%，土壤碳储量增加幅度为55.53%～145.27%。 4)相关分析结果表明，蓄水减流效应与土壤碳库指标总体存在着显著的正相关关系。【结论】 灌草丛小区和云南松次生林小区蓄水减流效益显著，3种不同类型植被的保土减沙效益表现为：灌草丛>云南松次生林>云南松-蓝桉人工林；5-10月为当地水土保持的关键期；3种不同植被均具有增加土壤碳库的作用；有效的蓄水减流可明显增加土壤有机质含量。

滇中高原；植被；蓄水保土；土壤有机碳

水土流失是裸露坡地土地生产力不断下降的主要原因。据统计，云南省水土流失面积达14.13万km2，占土地总面积的37%，年流失土壤5.18亿t，主要发生在>8°的坡地上(占总流失量的90%以上)[1]。作为一个重要的生物学过程，水土流失可引起陆地碳的迁移，对土壤碳素平衡和陆地碳素循环产生很大的影响。研究表明，土壤有机碳的损失与水土流失之间存在密切的关系[2-4]。地类不同，水土流失情况不同，对土壤有机碳的影响也不同，进而影响陆地系统乃至全球碳循环[5-6]。但是，目前国内的水土保持评价多数仅考虑蓄水保土效应，对碳素吸收的贡献关注不多。

植被具有明显的水土保持效应，众多国内外学者分别从不同土地利用方式、不同耕作措施以及不同水保措施等方面，研究了坡面产流产沙特征[7]、水土流失特征[8]、水土保持效应[9-12]以及土壤养分的流失规律[13]。这些研究主要集中于水土保持措施或耕作措施单一因素的作用上，而将植被蓄水保土效应与土壤碳库相结合的研究较少。本试验以滇中高原国内最大的深水型淡水湖泊抚仙湖的一级支流尖山河小流域为研究区域，以标准径流小区为单元，对当地常见的3种不同类型植被在自然降雨条件下的蓄水保土效应及对土壤有机碳的影响进行了研究，以期为该地区的植被建设与小流域综合治理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

尖山河小流域位于云南省玉溪市澄江县西南部，地处北纬24°32′00″-24°37′38″，东经102°47′21″-102°52′02″，面积35.42 km2，是珠江上游南北盘江石灰岩地区水土保持综合治理试点工程中的一个典型小流域，海拔1 722.0～2 347.4 m，地面坡度为5～35°。小流域属低纬度高原气候，多年平均降雨量1 050 mm，干湿季分明，雨季为6-10月，降水量占全年总降水量的75%。流域内森林覆盖面积占21.4%，主要乔木树种有云南松(PinusyunnanensisFranch)、华山松(PinusarmandiFranch)、蓝桉(EucalyptusglobulusLabill)等，灌木有马桑(Coriarianepalensis)、野荔枝(Cornuskousavar.angustata)、羊踯躅(Rhododendronmolle)等，草本有紫茎泽兰(Eupatoriumadenophorum)、旱茅(Eremopogondelavayi)、黄茅(Heteropogoncontortus)等。研究区土壤主要为红紫泥土和红壤[14]。

1.2 样地设置

根据尖山河小流域地形条件和典型代表植被类型的分布,选择云南松天然次生林(以下简称次生林)、桉树-云南松人工林(以下简称人工林)、灌草丛和坡耕地(对照)4种不同地类，在典型地段均布设水平投影面积5 m×20 m的标准径流小区，2005年小区施工设置完毕，2006年开始进行常规观测。2007和2009年坡耕地种植烤烟小区，由于农耕原因导致泥沙堵塞，使径流外溢，观测数据不可用，故本研究采用了2006-2012年的2年等间隔的观测资料。在每个径流小区安装了WGZ-1型数字水位计(重庆水文仪器厂生产),观测径流量以及产流过程。在距4个小区的中央布设1个重庆水文仪器厂制造的JDZ-1型数字自记雨量计，用于测定每场降雨的降雨量、降雨历时，用人工雨量计观测的次降雨量对自记雨量计测定的降雨量进行校准。

为保证径流小区立地条件的相对一致性，试验设置的标准径流小区均顺坡设置，位于坡中下部，坡度20°～24°，南北坡向，海拔1 773～1 790 m，土壤类型均为红紫泥。不同类型植被小区内主要植物种类：1)次生林林下无灌木，草本主要为紫茎泽兰、扭黄茅，盖度90%；2)灌草丛为退耕地演替而来，灌木主要有马桑和野荔枝，草本主要为紫茎泽兰、扭黄茅、旱茅，盖度95%；3)人工林林下无灌木，草本主要为紫茎泽兰，盖度65%；4)坡耕地内种植烤烟，烤烟品种为K326，每年4月下旬至5月中旬移栽，种植密度为16 500株/hm2。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 径流量和土壤侵蚀量 径流泥沙采用4分法观测，其中3/4的径流泥沙排出径流池外，1/4的径流泥沙引入径流池，进行径流量观测和泥沙取样。每次降雨产流后，记录集流池内水文尺水位刻度，用体积法求得径流量；将径流池中的径流泥沙充分搅匀，用500 mL取样瓶取3瓶水样，用置换法[15]测定土壤侵蚀量，每次降雨取样后均用专用工具将径流池清理干净。

1.3.2 减流率和减沙率 蓄水减流效应一般通过减流效应特征指标——减流率来体现，按照水保法(成因分析法)计算减流率[16]：

ηw=ΔW/W×100%。

(1)

式中：ηw为减流率，%；ΔW为有植被覆盖后径流量的变化量，m3；W为对照小区(无覆盖的原状坡耕地)产生的径流量，m3。

保土减沙效应通过减沙效应特征指标——减沙率来体现，其计算方法[15]如下：

ηS=ΔS/S×100%。

(2)

式中：ηS为减沙率，%；ΔS为有植被覆盖后流失泥沙的变化量，kg；S为对照小区产生的土壤侵蚀量，kg。

1.3.3 土壤理化性质 由于每年5-10月为雨季，土样采集时间为2006、2008、2010和2012年的5-10月，每月各取1次，各小区按“S”形取5个点，每个点用环刀法测定土壤体积质量后，取表层(0～20 cm)土壤300 g，用4分法取混合样，用保鲜袋带回用于分析测定。采用浓硫酸-重铬酸钾外加热法测定土壤有机质含量[16]。

1.3.4 土壤碳库指标 有机碳含量(TOC)由有机质质量分数乘以Bemmelen换算系数(即0.58)求得；碳库指数(CPI)为有林地小区土壤有机质质量分数与对照小区土壤有机质质量分数的比值。土壤有机碳储量计算公式[17]为：

mCT=A·cosα·T·θ·c/10。

(3)

式中：mCT为土壤有机碳储量(kg)，A为小区实际面积(m2)，α为小区坡度(°)，T为土层厚度(cm)，θ为土壤体积质量(g/cm3)，c为土层有机碳质量分数(%)。

2 结果与分析

2.1 观测期径流小区的月降雨特征分析

2006-2012年云南尖山河小流域径流小区的月降雨特征见表1。

表1 2006-2012年云南尖山河小流域径流小区的月降雨特征Table 1 Monthly rainfall characteristics of test plots in Jianshan small watershed in Yunnan in 2006-2012

从表1可以看出，2006、2008、2010和2012年4年的年平均降雨量为825.6 mm，与尖山河流域多年平均降雨量(1 050 mm)相比，属于枯水年，这与近年来云南地区的干旱情况相符。全年降雨时间以2008年最多，为124 d，占全年总天数的34.0%；2006年最少，仅为89 d，占总天数的24.4%。降雨主要集中在5-10月，日降雨量25.0～49.9 mm的大雨和>50 mm的暴雨在2006年出现在5、7、9、10月，在2008年出现在4、5、6、7、9、11月，在2010年出现在5、6、7、8、12月，在2012年出现在7、8月。其中，2006、2008和2010年的全年日最大降雨量均出现在7月，而2012年的全年日最大降雨量出现在8月。

2.2 不同类型植被的蓄水减流效益分析

对次生林、灌草丛、人工林和原状坡耕地小区2006、2008、2010和2012年4年的径流量进行观测，结果(表2)显示，4年产生的径流总量和年均径流量最小的为灌草丛小区，径流总量和年均径流量分别为71.51和17.88 m3，减流率为91.87%；次生林小区的径流总量和年均径流量与灌草丛小区相近，分别为73.7和18.44 m3，减流率达到91.61%；而人工林小区的径流总量和年均径流量分别为198.28和49.57 m3，减流率为77.45%。

对4年的平均径流量进行单因素方差分析，结果(表2)显示，次生林、灌草丛、人工林与坡耕地小区之间均存在极显著差异(P<0.01)，3种类型植被蓄水减流效应显著，且次生林和灌草丛的蓄水减流效应明显优于人工林，但是次生林与灌草丛小区之间无明显差异。

表2 2006-2012年云南尖山河小流域不同类型植被小区径流量的年际分配特征Table 2 Inter-annual allocation characteristics of runoff at different vegetation types in Jianshan small watershed in Yunnan in 2006-2012

注：同列数据后标不同小写字母者表示Duncan’s法检验差异显著(P<0.05)，标不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)，下表同。

Note:The different lowercase letters indicate differences are notable (P<0.05),the different capital letters indicate differences are notable significantly (P<0.01),Duncan test.The same below.

分析不同类型植被小区2006、2008、2010和2012年4年的平均月径流量，结果(图1-A )显示，在观测期内，各小区的平均月径流量变化规律基本一致，都是在7月份达到第1个峰值，8月份处于低谷，10月份达到第2个峰值，呈双峰式分布。径流量主要集中在5-10月，这半年的径流量占到全年径流量的83%以上，这主要是由试验区的亚热带降雨特征导致的。不同植被类型之间进行比较，坡耕地的月均径流量明显高于其他3种植被类型。可见，只要在5-10月增加坡耕地的地表覆盖，就能有效地拦截和减少地表径流，从而起到蓄水减流效应。

图1 2006-2012年云南尖山河小流域不同类型植被小区的平均月径流量(A)和土壤侵蚀量(B)Fig.1 Monthly average amount of runoff(A) and sediment(B) at plots in Jianshan small watershed in Yunnan in 2006-2012

2.3 不同类型植被的保土减沙效益

次生林、灌草丛、人工林和坡耕地小区2006、2008、2010和2012年4年的泥沙量分配特征见表3。从表3可以看出，灌草丛小区保土减沙效应最好，其产生的土壤侵蚀总量和侵蚀模数分别为1.99 kg/年和19.90 t/(km2·年)，减沙率为99.17%；次生林小区的土壤侵蚀总量和侵蚀模数与灌草丛相近，分别为2.95 kg/年和29.47 t/(km2·年)，减沙率达到98.76%；人工林小区的土壤侵蚀总量和侵蚀模数分别为8.47 kg/年和84.69 t/(km2·年)，减沙率为96.45%；坡耕地的土壤侵蚀总量和侵蚀模数均最高。

对4年的侵蚀模数进行单因素方差分析，结果表明，次生林、灌木丛、人工林与坡耕地之间均存在极显著差异(P<0.01)，3种不同类型植被保土减沙效应明显，且次生林和灌草丛的保土减沙效应优于人工林，但是三者之间无显著差异。

表3 2006-2012年云南尖山河小流域不同类型植被小区土壤侵蚀量的年际分配特征Table 3 Inter-annual allocation characteristics of sediment at different vegetation mulching plots in Jianshan small watershed in Yunnan in 2006-2012

分析不同类型植被小区4年的平均月土壤侵蚀量，结果见图1-B。从图1-B可以看出，在观测期内，除了坡耕地，其他3种类型植被小区的保土减沙效应均较明显。在3-12月，坡耕地小区的土壤侵蚀量明显大于其他3个小区，其平均月土壤侵蚀量有2个峰值，分别出现在7月和10月，与径流量的变化趋势一致；人工林、次生林和灌草丛小区几乎没有产生泥沙。这表明植被在防止水土流失、保土减沙方面具有良好的作用。土壤侵蚀主要发生在5-10月，此期的土壤侵蚀量占全年土壤侵蚀总量的90%以上。

2.4 不同类型植被蓄水保土效应对土壤碳库的影响

2.4.1 土壤有机碳 从表4可以看出，不同类型植被对土壤有机碳含量的影响不同。次生林小区的土壤有机碳含量为17.75 g/kg，比坡耕地小区增加了108.19%，增幅最大；灌草丛小区的土壤有机碳含量为14.45 g/kg，比坡耕地小区增加了69.47%；人工林小区的土壤有机碳含量为12.13 g/kg，比坡耕地小区增加了42.27%，增幅最小。可知，次生林和灌草丛林草覆盖有利于提高土壤有机碳含量，次生林和灌草丛小区的有机碳含量较人工林小区分别提高了46.33% 和19.12%。

表4 云南尖山河小流域不同类型植被表层(0～20 cm)土壤的理化性质和碳库指标Table 4 Soil organic carbon and carbon index in surface layer under different vegetation types in Jianshan small watershed in Yunnan

注：土壤碳储量为100 m2面积下20 cm土层的碳储量。

Note:The soil carbon stocks are carbon stocks in 20 cm soil layer with an area of 100 m2.

2.4.2 土壤碳储量 由表4可知，次生林、灌草丛和人工林小区的土壤碳库指数和碳储量分别为1.42～2.08，312.92～493.41 kg，均大于坡耕地小区，说明不同类型植被均具有明显的碳汇效应，这与植被覆盖的增加促进土壤改良以及土壤有机质含量提高有关。不同类型植被对土壤碳库指数和碳储量的影响不同，次生林小区的土壤碳储量为493.41 kg，较坡耕地小区增加了292.21 kg，固碳幅度最大，同时其碳库指数也最大，为坡耕地的2.08倍；灌草丛小区的土壤碳储量为369.87 kg，较坡耕地小区增加了168.67 kg，其碳库指数为坡耕地的1.69倍；人工林小区的土壤碳储量为312.92 kg，较坡耕地小区增加了111.72 kg，固碳幅度最小，其碳库指数也最小，仅为坡耕地的1.42倍。各植被类型表层土壤碳库指数和碳储量大小为次生林>灌草丛>人工林。与坡耕地相比，3种不同类型植被小区的表层(0～20 cm)土壤有机碳含量增加幅度为42.27%～108.19%，土壤碳储量增加幅度为55.53%～145.27%。

2.5 不同类型植被蓄水保土效应与土壤碳库指标的相关性

由表5可以看出，减流率与土壤有机碳含量、碳库指数之间均存在着显著的正相关关系，而与土壤碳储量间虽存在正相关关系，但并未达到显著水平(P<0.05)；减沙率与土壤有机碳含量、碳库指数以及土壤碳储量之间的正相关关系也未达到显著水平(P<0.05)。

表5 云南尖山河小流域不同类型植被的蓄水保土效应与土壤碳库指标的相关分析Table 5 Correlation analysis of soil and water conservation effects and soil carbon pool indexes under different vegetation types in Jianshan small watershed in Yunnan

注：*表示相关性达到显著水平(P<0.05)。

Note:*indicate differences are notable (P<0.05).

3 讨 论

3.1 不同类型植被的蓄水减流效益分析

本研究结果显示，次生林、灌草丛和人工林小区蓄水减流效应明显，其中次生林和灌草丛的减流率均达到了91%以上，明显优于人工林，这与张展羽等[13]的研究结果一致。其原因主要是次生林和灌草丛小区的植被盖度比人工林与坡耕地大，同时这2类小区的林冠、下层植被以及枯枝落叶层对降水有截留和缓冲作用，其自身不仅能吸收一部分水分，而且还能改良土壤，促进下渗，这些因素都有助于减小次生林和灌草丛小区的地表径流量。人工林小区由于结构单一，枯枝落叶少，使得地表裸露，不能有效发挥其阻截和减弱降雨动能的作用，雨滴的直接冲击阻塞了土壤孔隙，不利于土壤下渗，加剧了地表径流的形成，导致人工林的产流量比次生林、灌草丛大。

3.2 不同类型植被的保土减沙效益分析

本研究中，次生林、灌草丛和人工林小区的保土减沙效应明显，减沙率均达到96%以上，其中灌草丛小区的保土减沙效应最好，减沙率达到99.17%，表明植被在防止水土流失、保土减沙方面具有良好的作用。由本研究中不同类型植被的蓄水减流效应和保土减沙效应可知，灌草丛小区蓄水保土效应最好，表明产流与产沙之间存在一定的对应关系，这与袁东海等[8]和杨洁等[18]的研究结果一致。降雨和地表径流是坡面产沙的重要诱因之一，产流量的增加会引起产沙量增加，因此采取措施减少地表径流量能有效地减少泥沙损失，起到保土减沙的作用。但汪邦稳等[7]的研究结果表明，产流与产沙之间没有完全的对应关系，这与本研究结果不同。这提示人们，产流与产沙之间具体的对应关系需要进一步研究；另一方面，在进行水土流失治理时，要根据各地区自身的水土流失特征，有针对性地进行防治。

3.3 不同类型植被对土壤有机碳的影响

有机碳是土壤重要的组成部分之一，在维持土壤的物理、化学和生物学特征中均起着关键性的作用[19]。本研究中，次生林、灌草丛和人工林小区的土壤有机碳含量、土壤碳储量和碳库指数均明显高于坡耕地小区。说明不同类型植被均具有明显的碳汇效应。这是因为土壤有机碳主要取决于植被凋落物的释归量[20]，植被覆盖的增加能够有效地增加地表枯落物量、改良土壤物理化学性质、促进土壤生物的生长，进而促进土壤有机质含量的提高。次生林由于地表生物量丰富，凋落物来源广，每年均有大量的凋落物累积，故其土壤有机碳含量最高。相反，坡耕地由于烤烟每年都要移栽、收获，地表生物量稀缺，基本无凋落物来源，所以有机碳含量最低．这与廖洪凯等[6]的研究结果一致。

本研究中，减流率、减沙率与土壤有机碳相关指标的相关性分析结果表明，径流量对土壤碳库指标的影响更为显著，而土壤侵蚀量对土壤碳库指标影响不显著，这与郑海金等[21]的研究结果一致。可以推测，通过径流途径损失的土壤有机碳可能占据较大比例，减少径流的产生能够有效地提高土壤中的有机碳含量。可见，植被的蓄水保土效应对土壤碳库有影响，且其中的蓄水效应与土壤碳库存在显著的正相关关系。至于土壤有机碳随径流损失比例大小及在径流中的存在形式等问题还需要进一步研究。

4 结 论

(1)与坡耕地相比，灌草丛和次生林小区的蓄水减流效益明显，其减流率分别为91.87%和91.61%；而人工林小区减流率较低，为77.45%。可见，增加地表覆盖能够有效地拦蓄地表径流，降低径流量。每年的5-10月，不同类型植被小区径流量占到全年径流量的83%以上，小区土壤侵蚀量占到全年土壤侵蚀量的90%以上，因此5-10月为水土保持的关键期。

(2)灌草丛、次生林和人工林小区保土减沙效益显著，其效益从优到劣排序为：灌草丛(99.17%)>次生林(98.76%)>人工林(96.45%)。因此，退耕还林和构建植被的群落结构能有效地防治水土流失的发生，且覆盖度较高的灌草丛小区的防治效果较次生林和人工林小区好。

(3)与无覆盖的坡耕地相比，灌草丛、次生林和人工林3种不同类型植被均具有提高土壤有机质含量和增加土壤碳储量的作用，其表层(0～20 cm)土壤有机碳含量增加幅度为42.27%～108.19%，土壤碳储量增加幅度为55.53%～145.27%。可见，增加地表覆盖可以有效地增加土壤碳储量。相关分析结果表明，蓄水减流效应与土壤碳库指标存在显著的正相关关系。

[1] 米艳华，潘艳华，沙凌杰，等.云南红壤坡耕地的水土流失及其综合治理 [J].水土保持学报，2006，20(2)：17-21.

Mi Y H,Pan Y H,Sha L J,et al.Comprehensively harnessing measures to control soil,water and nutrients loss in slope cultivated land of red soil in Yunnan [J].Journal of Soil and Water Conservation,2006,20(2):17-21.(in Chinese)

[2] 曹丽花,赵世伟.土壤有机碳库的影响因素及调控措施研究进展 [J].西北农林科技大学学报：自然科学版,2007,35(3):177-182.

Cao L H,Zhao S W.Progress of study on factors of affecting the SOC pool and measures for its regulating and controlling [J].Journal of Northwest A&F University:Natural Science Edition,2007,35(3):177-182.(in Chinese)

[3] 曲卫东,陈云明,王琳琳,等.黄土丘陵区柠条人工林土壤有机碳动态及其影响因子 [J].中国水土保持科学,2011,9(4):72-77.

Qu W D,Chen Y M,Wang L L,et al.Dynamics of soil organic carbon inCaraganamicrophyllaforest and its relationship with environment factors in loess hilly region [J].Science of Soil and Water Conservation,2011,9(4):72-77.(in Chinese)

[4] 张 雪,李忠武,申卫平,等.红壤有机碳流失特征及其与泥沙径流流失量的定量关系 [J].土壤学报,2012,49(3):465-473.

Zhang X,Li Z W,Shen W P,et al.Characteristics of loss of organic carbon in red soil and their quantitative relationships with sediment and runoff generation [J].Chinese Journal of Soil Science,2012,49(3):465-473.(in Chinese )

[5] Post W M,Kwon K C.Soil carbon sequestration and land use change:Processes and potential [J].Global Change Biology,2000,6:317-327.

[6] 廖洪凯,龙 健.喀斯特山区不同植被类型土壤有机碳的变化 [J].应用生态学报,2011,22(9):2253-2258.

Liao H K，Long J．Variation of soil organic carbon under different vegetation types in Karst mountain areas of Guizhou Province，Southwest China [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2011,22(9):2253-2258．(in Chinese)

[7] 汪邦稳,肖胜生,张光辉,等.南方红壤区不同利用土地产流产沙特征试验研究 [J].农业工程学报,2012,28(2):239-243.

Wang B W,Xiao S S,Zhang G H,et al.Study on runoff and sediment yield characteristics under different landuses in red soil area of Southern China [J].Transactions of the CSAE,2012,28(2):239-243.(in Chinese )

[8] 袁东海,王兆骞,陈 欣,等.不同农作措施红壤坡耕地水土流失特征的研究 [J].水土保持学报,2001,15(4):66-69.

Yuan D H,Wang Z Q,Chen X,et al.Properties of soil and water loss from slope field in red soil in different farming systems [J].Journal of Soil and Water Conservation,2001,15(4):66-69.(in Chinese)

[9] Banzai K．Red soil runoff and its control in Island Basins [J].Japanese Journal of Tropical Agriculture，2002，46(5)：329-337．

[10] 左长清,马 良.红壤坡地果园不同耕作措施的水土保持效应研究 [J].水土保持学报,2004,18(3):12-15.

Zuo C Q,Ma L.Study on soil and water conservation effect under different tillages for orchards on red soil slopeland [J].Journal of Soil and Water Conservation,2004,18(3):12-15.(in Chinese)

[11] 杨一松,王兆骞,陈 欣,等.南方红壤坡地不同利用模式的水土保持及生态效益研究 [J].水土保持学报,2004,18(5):84-87.

Yang Y S,Wang Z Q,Chen X,et al.Effects of different utilization model on soil and water conservation and ecology in red soil region of South China [J].Journal of Soil and Water Conservation,2004,18(5):83-87.(in Chinese)

[12] 佘冬立,邵明安,薛亚锋,等.坡面土地利用格局变化的水土保持效应 [J].农业工程学报,201 1,27(4):22-27．

She D L,Shao M A,Xue Y F,et al.Soil-water conservation effects of slope land use pattern changes [J].Transactions of the CSAE,2011,27(4):22-27.(in Chinese)

[13] 张展羽,左长清,刘玉含,等.水土保持综合措施对红壤坡地养分流失作用过程研究 [J].农业工程学报,2008,24(11):41-45.

Zhang Z Y,Zuo C Q,Liu Y H,et al.Process of nutrient loss of red-soil slope land under comprehensive soil and water conservation measures [J].Transactions of the CSAE,2008,24(11)：41-45.(in Chinese)

[14] 王 萍,王克勤,李太兴,等.反坡水平阶对坡耕地径流和泥沙的调控作用 [J].应用生态学报,2011,22(5):1261-1267.

Wang P，Wang K Q,Li T X,et al.Regulation effects of reverse-slope level terrace on the runoff and sediment yield in sloping [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2011,22(5):1261-1267.(in Chinese)

[15] 向治安.水文测验 [M].北京: 中国水利水电出版社,1985:270-272.

Xiang Z A.Hydrometry [M].Beijing:China Water & Power Press,1985:270-272.(in Chinese)

[16] 国家林业局．LY/T 1210-1275-1999 森林土壤分析方法 [S].北京:中国标准出版社,1999．

State Forest Administration.LY/T 1210-1275-1999 Forest soil analysis method [S].Beijing:China Standards Press,1999.(in Chinese)

[17] 国家质量监督检验检疫总局.GB/T 15774-2008 水土保持综合治理效益计算方法 [S].北京:中国标准出版社,2008．

Inspection and Quarantine of China,GB/T 15774-2008 Calculation method of benefit in soil and water conservation [S].Beijing:China Standards Press,2008.(in Chinese)

[18] 杨 洁,郭晓敏,宋月君,等.江西红壤坡地柑橘园生态水文特征及水土保持效益 [J].应用生态学报,2012，23(2):468-474.

Yang J,Guo X M,Song Y J,et al．Eco-hydrological characteristics and soil and water conservation effect of citrus plantation on slope reds oil of Jiangxi Province,China [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2012,23(2):468-474.(in Chinese)

[19] Reeves D W.The role of soil organic matter in maintaining soil quality in continuous cropping systems [J].Soil &Tillage Research，1997，43:131-167.

[20] 杨晓娟,廖超英,刘莉丽,等.毛乌素沙地不同植被对土壤有机质和生物学特性的影响 [J].西北农林科技大学学报：自然科学版,2012,40(3):77-83.

Yang X J,Liao C Y,Liu L L,et al.Effect of different vegetations on soil organic matter and biological properties in Muua sandland [J].Journal of Northwest A&F University:Natural Science Edition,2012,40(3):77-83.(in Chinese )

[21] 郑海金,杨 洁,汤崇军,等.不同水土保持耕作措施对径流泥沙与土壤碳库的影响 [J].水土保持通报,2011,31(6):1-4,10.

Zheng H J,Yang J,Tang C J,et al.Impacts of different soil and water conservation tillage measures on runoff,sediment and soil carbon stock [J].Bulletin of Soil and Water Conservation,2011,31(6):1-4,10.(in Chinese)

Soil and water conservation benefits and their impacts on soil organic carbon of different vegetation in Central Yunnan Plateau

WU Jin-xia,CHEN Qi-bo,WANG Ke-qin,ZHAO Yang-yi,TONG Zhi-long

(DepartmentofEnvironmentalScience&Engineering,SouthwestForestryUniversity,Kunming,Yunnan650224,China)

【Objective】 Study about the soil and water conservation benefits and their Impacts on soil carbon pool of different vegetation types in Central Yunnan Plateau,and provide scientific proof for local vegetation construction and comprehensive harness of small watershed.【Method】 By using standard runoff plots observation method,based on the 4a interval of observed data from 2006 to 2012 in Jianshan small watershed in Yuxi city,Yunnan Province,responses of the surface runoff,sediment,total organic carbon(TOC) and carbon pool index(CPI) under 3 different vegetation mulching were studied.【Result】 1) Compared with the sloping farmland,the runoff reduction rates of shrub-grass land and secondary forest were 91.87% and 91.61%,while the rate of plantation was 77.45%.Sediment reduction rates of shrub-grass land,secondary forest and plantation were 99.17%,98.76% and 96.45%.2) The runoff from May to October of different vegetation types were more than 83% of the annual total runoff,and the sediment loss was more than 90% of the annual total sediment loss.3) Compared with the control, soil organic carbon content and CPIs (0-20 cm)of plantation,shrub-grass land and secondary forest increased by 42.27% to 108.19% and 55.53% to 145.27%.4) Correlation analysis results showed that: the soil and water conservation of vegetation had an effect on soil carbon stock,and there was an extremely significant positive correlation among the water storage efficiency and soil carbon stock.【Conclusion】 Compared with the control,shrub-grass land and secondary forest had great efficiencies of water storage.Shrub-grass land,secondary forest and plantation had great effects on reduction of sediment with a descendant order.From May to October is the key period for the prevention and control of soil and water erosion.All of three different vegetation have the functions to increase soil carbon stock.Effective water storage efficiency can significantly increase soil organic matter content.

Central Yunnan Plateau;vegetation;soil and water conservation benefit;soil organic carbon

2013-12-02

国家林业局林业公益性行业科研专项(201204101-10)

吴晋霞 (1988-)，女，山西晋城人，硕士，主要从事水土保持与生态恢复研究。E-mail:wjx19880819@163.com

陈奇伯 (1965-)，男，甘肃通渭人，教授，博士，硕士生导师，主要从事生态恢复研究。 E-mail:chengqb@swfu.edu.cn

时间:2015-03-12 14:17

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.04.010

S157.1

A

1671-9387(2015)04-0141-08

网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20150312.1417.010.html