宁南县坡耕地等高固氮植物篱技术综述*

卢喜平，徐明曦，巨 莉

(四川省水利科学研究院，成都，610072)

宁南县坡耕地等高固氮植物篱技术综述*

卢喜平，徐明曦，巨 莉

(四川省水利科学研究院，成都，610072)

等高固氮植物篱技术是一种很有潜力的坡耕地水土保持生物措施，对改良利用坡耕地、控制坡耕地水土流失、培肥土壤和提高土地生产力具有显著效果。本文通过对宁南县等高固氮植物篱技术的调查研究，阐述该技术的主要科学问题、实施要点、突出特点及推广价值，分析了其推广应用前景及应用范围，以期为山丘区坡耕地改良利用和水土流失治理提供技术参考。

等高固氮植物篱 水土流失 水土保持 坡耕地 宁南县

等高固氮植物篱技术作为一项投资少见效快的水土保持措施，对防治山丘区坡耕地水土流失具有显著效果。中国科学院成都生物研究所1991年以来根据国际上对固氮植物篱的研究和应用经验，并结合我国山区的具体实际情况，在地处金沙江干热河谷区的宁南县对等高固氮植物篱技术进行了系统研究，其试验及应用效果良好，受到了国内外各界人士的好评。本文对宁南县坡耕地改良利用中的等高固氮植物篱技术进行了调查研究，其目的是为该技术的推广应用和山丘区坡耕地水土流失治理提供技术参考。

1 宁南县等高固氮植物篱技术概况

宁南县地处我国攀西资源综合开发区，全县幅员面积1667km2，耕地2.4万hm2。境内山高坡陡，人均耕地少，农业人均耕地0.14hm2；旱地和坡地居多，坡耕地占耕地面积的62.6%，其中>25°的陡坡耕地约占坡耕地面积的1/3。全县水土流失严重，水土流失面积为999.14km2，占幅员面积的59.94%。

为有效控制坡耕地严重的水土流失，中国科学院成都生物研究所与宁南县人民政府、县科技局合作，以解决坡耕地水土流失、培肥土壤和提高土地生产力等为主要目的，自1991年以来在宁南县实施了“山区坡耕地水土保持实用技术研究”项目，建立了一套既能有效控制坡耕地水土流失、又能实现坡耕地持续利用的技术体系——等高固氮植物篱技术[1]。该项技术在宁南县的实施过程中，建成了“马桑坪山地农业持续发展实验站”和“宁南县科技局山地农业持续发展示范园”两个示范基地。其中“宁南县科技局山地农业持续发展示范园”植物篱采用新银合欢树种，种植带种植脐橙或蔬菜，植物篱内套种桑树，整个示范园从上到下呈现出新银合欢“植物篱——脐橙——植物篱——脐橙”或“植物篱——蔬菜——植物篱——蔬菜”梯地生态农业景观。

宁南县等高固氮植物篱技术的新颖性在于：在干热河谷区首次通过木本多年生固氮植物引种试验研究，筛选出新银合欢等七种固氮植物作为植物篱引入坡耕地农作系统，首次将经济植物(桑树)种植于植物篱内，实现了固氮植物篱带内土地资源的充分利用，控制了坡耕地水土流失和改良了土壤，提高了土地生产力。该技术应用后，通过对其保水、保土、培肥土壤、作物增产等方面效果的深入研究表明，其生态和经济效益显著。

2 等高固氮植物篱的主要类型及特点

等高固氮植物篱是在坡面上按一定间距并大致沿等高线密植的窄条植物带，一般选择萌发力强又能固氮的植物种类，植物篱之间为耕地，用以种植农作物或经济林木。其类型主要有坡耕地植物篱和梯田生物埂两种。

2.1 坡耕地植物篱

坡耕地植物篱是在没有修筑梯田的坡地上，沿等高线设置植物篱带，带间耕地用以种植农作物或经济林木等。它是等高固氮植物篱技术的主要实践形式，多应用于尚未修筑梯田，或不适于工程措施的坡地。按植物篱的种类组成又可分三类：

(1)灌木篱：篱笆植物由灌木或耐修剪的乔木树种组成，具有根系发达、枝干坚挺、抗蚀力强等特点；篱笆形成的时间稍长，但所形成的梯田稳定性较强。

(2)草篱：篱笆植物由多年生草本植物组成，具有根系较深、地上部分密集、抵抗径流冲刷力强等特点；篱笆形成的时间短，但所形成的梯田稳定性稍差。

(3)草灌混合篱：篱笆带由一行灌木篱和数行草篱组成，兼具两种篱笆的优点，可加快篱笆植物的密闭速度，并提高梯田的稳定性。

2.2 梯田生物埂

修筑梯田是我国山地、丘陵地区改良利用坡地，防止水土流失的传统方式。梯田具有保持水土、便于耕作和灌溉等优点，但也存在不少问题，如费用高昂、排水不良、质量低劣、稳定性差等。梯田生物埂是沿梯田的边缘地带种植小乔木、灌木或草本植物；植物根系的穿插和固结作用可提高梯坎稳定性，防止坍塌。与石坎梯田相比，梯田生物埂不仅可以节约工程建设成本，而且可以有效减弱降雨和径流汇集对梯田边缘带土体的打击和冲刷，防止梯田破坏和梯坎坍塌。

3 等高固氮植物篱技术的主要科学问题及实施要点

3.1 主要科学问题

与土地生态设计的其它实践形式一样，等高固氮植物篱改良坡地持续生产力功能的发挥，决定于技术设计是否符合当地的自然环境和社会经济实际条件。为达到这一目的，该技术的实施需解决好下列科学问题：

(1)选种：如何选择适宜的篱笆植物是植物篱技术中遇到的首要问题。不同的篱笆植物，其环境适宜性、构造篱笆的能力、产品、管理费用各不相同，直接关系到植物篱效益的大小；

(2)布设与管理：等高植物篱是一种人工控制的坡地生态系统，除选种外，如何设计适宜的空间结构(如株距、行距、带距)和进行科学的管理(如整地、栽种、修剪)，是人工控制的主要内容，是决定植物篱功能发挥的重要因素；

(3)效益评价：等高植物篱是坡地改良利用的一种生物措施，如何对其生态效益、经济效益及社会效益作出科学评价，关系到这种技术的推广应用。

3.2 实施要点

3.2.1固氮树种筛选。宁南县多年的试验示范表明，新银合欢、云南合欢、圣诞树、黑荆树等树种的效果较好，具有速生、固氮、耐刈割、直根系、易繁殖和多种用途等特点，可以在金沙江、怒江干热河谷地带进行推广应用。

3.2.2 梯地等高线的确定。可用坡改梯确定等高线的方法，通常等高线间的距离随坡耕地坡度不同而不同，一般在4m～8m之间。理论上可按以下方法进行：植物篱下行刈割高度顶端的水平面与坡地的交点，则为上行的播种点，上行和下行的距离为该坡度耕地的植物篱距离。实际操作中可根据坡地的具体情况和耕作目的作适当调整，通常耕作带留4m～8m宽、植物篱播种带留40cm～60cm宽为宜。

3.2.3 整地及植物篱的栽植。在确定等高线后，在线上对植物篱播种带进行深耕整地，其土壤细度应根据固氮植物树种种子特性的不同而不同，尽量整细深耕。植物篱的种植可移栽，亦可直播。但不管采用何种树种，均需高密度种植，应保证每米种植带内达50株以上密度，确保拦截水土的有效性。在播种前应对种子作萌芽催化处理，如新银合欢种子，可放入80℃热水中，连续搅拌20min～30min，浸泡一昼夜，中间换水3～4次，让种子充分吸水膨胀，即可播种，播种密度要达到每米植物篱有80个植株为宜。播种季节则根据树种的不同，选择合适的播种栽植季节，一般在春季。

3.2.4 农作物的配植。植物篱带之间的耕作带种植作物，最好选用适宜当地生长发育条件，经济效益较高，植株高度在1.5m以下的作物，在植物篱带内，两行之间可栽植桑树或其他矮化经济果木。

3.2.5 管理及刈割。植物篱种植初期，因固氮能力较弱，利用土壤中其他养分能力较差，应根据情况适当施用少许肥料或浇水，对缺窝缺行的应及时补栽补植。绿篱生长达60cm至80cm高时，可根据枝叶出现木质化情况的不同和枝叶用途进行刈割，原则是不让其木质化和开花结实，以便于分解快，肥效高，同时不让绿篱植物与种植的农作物争光。刈割留桩高度至少离土面40cm～50cm。

4 等高固氮植物篱技术的突出特点及推广价值

4.1 投入少、易操作、效果好且持久

营造等高固氮植物篱的直接投入仅为植物篱种子或苗木费用及投工。每公顷坡耕地所需固氮植物种子约50kg～70kg，点播(包括整地)每公顷投工15～20个，总投入仅为坡改梯的1/5～1/3，而且无论何种质地的土壤、地形、地块，只要选择了合适的固氮植物树种，都可以应用该技术。该技术模式成功地解决了坡改梯投入高、受土壤质地和陡坡限制及梯埂易坍塌等问题，并且将保持水土与土壤培肥有机结合起来，成功地解决了用地和养地矛盾。该技术简单易行，适用于基层农民的操作应用，同时植物篱树种常具有较长的生命周期，只要植物篱存活，这一系统就能发挥作用。

4.2 有效控制水土流失，改善土壤水分状况

研究表明[2]：营造等高固氮植物篱3年后地表径流降低53%～74%，之后这一效果比较稳定或更好，使降雨尽可能多地滞留涵蓄于土壤中，一方面可以增加土壤含水量，减轻干旱对农作物的危害，另一方面还可减洪缓洪，增加径流持续时间，有效地降低土壤养分的流失，减少土壤侵蚀97%～99%，可有效控制土壤流失；等高固氮植物篱主要利用农作物利用不到的深层土壤水分，在农作物生长期间，植物篱与农作物之间基本上无水分竞争。

4.3 有效培肥土壤，形成高产稳产的生物梯地

等高固氮植物篱建立3年后，每年每公顷可生产5t～15t的优质绿肥，土壤有机质增加20%～31%，全氮增加70%～127%，作物增产普遍达30%～60%，采用该技术的坡耕地在不施用化肥的情况下，玉米产量比施用化肥的坡耕地高8%～28%[3]，应用该技术种植的其他作物(如甘蔗、花生、脐橙等)，其产量和品质都有明显的提高。建立固氮等高植物篱后可逐渐使坡耕地演变成生物梯地，使其成为高产稳产田。

宁南县的试验研究表明[4，5]，植物篱带内的土壤养分和水分条件是这一系统中最优越的，种植在其中的桑树不用施肥，其枝条直径、鲜叶产量和桑叶质量都显著高于当地每年施肥3～4次的对照桑树[6]，低投入高产出的效益非常明显。在植物篱带内套种合适的木本经济植物，可增加直接经济效益。

4.4 缓解农村“三料”俱缺的矛盾

除固氮植物篱每年腐烂的根系及枯枝落叶外，固氮植物篱生产的大量幼嫩枝叶是优良的绿肥；在薪柴缺乏的地区，可通过不同的管理措施，减少植物篱的刈割频率，在有效防治水土流失的同时，利用固氮植物篱生产薪柴。此外，套种在植物篱中的桑树等经济植物，通过修剪，每年也能生产大量的薪柴；许多固氮植物篱树种是非常优良的木本饲料，用其饲养猪和山羊，效果比常规饲料好。因此，营造等高固氮植物篱能有效缓解农村“三料”俱缺的矛盾，此外还可根据各地的不同需要，在有效防治坡耕地水土流失的同时，对固氮植物篱进行不同的经营管理，满足不同需求。

5 推广应用前景

等高固氮植物篱技术由于投入少、效益好、易操作、适用性强，深受当地农民欢迎。宁南县大面积的示范和实践证明，等高固氮植物篱技术在改良坡耕地和防治水土流失方面，生态、经济、社会三大效益相当显著，极大地起到涵养水源、防治水土流失、改善土壤性状、增加土壤肥力、提高作物产量的作用，在我国山区坡耕地改良治理中应用前景广阔。该技术如能大面积的推广和应用，无疑将对山丘区坡耕地水土流失治理起到促进作用。

等高固氮植物篱技术除可用于控制坡耕地水土流失外，还能用于荒山荒坡的植被恢复，果园、经济植物的种植，小流域综合治理，退化山地系统的治理和畜牧业的发展等方面，也可以与坡改梯结合起来，在土埂上营造植物篱，以防止梯埂坍塌。宁南县的实践结果表明，该技术在我国中亚热带及其以南的地区能普遍应用，实践过程中筛选的植物篱树种可供相似地区引种。该技术无论是对山区坡地的改良及水土保持，还是对荒山荒坡的改造利用，以及公路、铁路和水利设施建设的水土流失防治都有较大的参考价值。

6 结语

水土流失是导致坡耕地土层减薄、养分流失、土地生产力降低、耕作价值丧失的主要因素，如何在有效控制坡耕地水土流失的同时，合理利用坡耕地，有效维持和提高坡耕地的土壤肥力及生产力，对实现坡耕地持续利用、增加农民收入和推进生态文明建设具有十分重要的意义。宁南县示范推广的等高固氮植物篱技术，为坡耕地持续耕作利用提供了一条有效途径，该技术是水土流失防治技术措施和发展生态经济方面取得的重大突破，为改善山区生态环境，发展生态经济积累了经验，应用范围和前景相当广阔，可以在其它类似地区推广应用。

〔1〕石培礼，唐 亚，陈克明.山地农林持续发展的有效途径——坡地农业技术[J].生态农业研究，1996，4(2)：44-49.

〔2〕孙 辉，唐 亚，陈克明，等.固氮植物篱防治土壤侵蚀效果的研究[J].水土保持通报，1999，19(6)：1-5.

〔3〕孙 辉，唐 亚，陈克明，等.固氮植物篱改善退化坡耕地土壤养分状况的效果[J].应用与环境生物学报，1999，5(5)：473-477.

〔4〕孙 辉，唐 亚，赵其国.干旱河谷区坡耕地植物篱种植系统土壤水分动态研究[J].水土保持学报，2002，16(1)：84-87.

〔5〕孙 辉，唐 亚，何永华，等.等高固氮植物篱对坡耕地不同层次土壤养分的影响[J].中国农业生态学报，2002，10(2)：79-82.

〔6〕张炎周，唐 亚，陈克明，等.等高固氮植物篱中套种桑树的桑叶产量及生物产量研究[J].应用与环境生物学报，2001，7(4)：303-307.

四川省科技支撑计划“四川省旱坡地调水保土改造技术研究(2015NZ0017)”

S

A

2095-1809(2017)01-0062-04