南方红壤区林下水土流失成因及其治理措施

何绍浪，何小武，李凤英，郭小君

(江西农业大学 国土资源与环境学院，江西 南昌 330045)

南方红壤区林下水土流失成因及其治理措施

何绍浪，何小武，李凤英，郭小君

(江西农业大学 国土资源与环境学院，江西 南昌 330045)

林下水土流失；类型；成因；治理措施；南方红壤区

经查阅相关资料和实地考察，发现南方红壤区林下水土流失主要分布在马尾松林、杉木林、桉树林及山地茶果园，而树种结构单一、林下植被匮乏、人为干扰频繁是当前造成林下水土流失的主要原因。针对南方林下水土流失的特点及原因，总结了复合经营、人工补植、施肥改良等林下水土流失治理措施。

南方红壤区是我国典型的水力侵蚀区，水土流失严重，曾一度被称为“红色沙漠”，已成为我国水土流失重点治理区域之一[1]。研究表明，我国南方红壤区森林覆盖率平均达到52.87%，但由于林下灌木或草本稀疏，土壤表面裸露程度很高，易造成中度甚至强烈以上的水土流失，呈现“远看青山在，近看水土流”的现象，带来严重的“林下流”的恶果[2]。其中，福建省长汀县2009年林地(含荒草地)水土流失面积268.96 km2，占全县水土流失面积的83.4%[3]。林下水土流失不仅破坏人类赖以生存的生态环境，而且阻碍广大农村经济的可持续发展，已成为我国南方水土保持关注的热点和焦点之一。因此，为了更好地促进我国生态文明建设，应该对林下水土流失进行系统研究。笔者在前人研究的基础上，结合实地考察，综合分析了南方主要林分林下水土流失的特点和成因，并总结了复合经营、人工补植、施肥改良等林下水土流失治理措施，旨在为推动林下水土流失治理研究提供依据。

1 林下水土流失现状

1.1 马尾松林

20世纪80年代初我国南方马尾松林面积已达到14.2万km2，在全国针叶林中占首位，是最具代表性的森林类型之一[4]。在自然和人为扰动等影响下，20世纪90年代末，近1/4的马尾松林群落存在着不同程度的水土流失，形成了许多名副其实的“老头松”[5]。马尾松林下水土流失主要发生在飞播造林和人工挖穴造林的低山丘陵区，以马尾松中、幼龄为主。由于飞播地的立地条件较差，林下植被稀少或无，加之南方降雨量大且集中，因此易形成水土流失，其侵蚀强度一般在中度以上，土壤侵蚀模数较正常林地高出1 169.7 t/(km2·a)以上[6]。以福建省长汀县为例[7]，河田生态园和三洲乡20多年的马尾松林林木高仅2.5～3.0 m，林地年均土壤侵蚀模数分别达到4 800和4 300 t/km2，是南方红壤丘陵区年土壤容许流失量500 t/km2的9倍左右，土壤侵蚀强度属于中度；而宁化淮土和方田乡“老头松”的植被覆盖度仅10%，年均土壤侵蚀模数达9 031 t/km2，水力侵蚀强度为强烈到极强烈之间。

1.2 杉木林

杉木是重要的商品用材树种，在南方得到广泛种植。就目前而言，南方9省(区)杉木林面积占全国杉木林总面积的93.1%[8]。大面积营造杉木林在带来经济效益的同时也加剧了林地的水土流失。杉木林下水土流失以纯林为主，其整地方式又以全垦挖穴或火烧炼山后挖穴较常见。南方雨量充沛，常有大雨、暴雨出现，容易造成地表径流侵蚀和养分流失，水土流失大多发生在幼龄林内，并呈季节性分布。吴擢溪[9]研究表明，杉木幼林地水土流失随降雨侵蚀力增大而增加，炼山的杉木林地水土流失随降雨的年分布特点而呈明显的季节性变化，雨季为严重水土流失期，雨季后期为中度水土流失期，旱季为轻度水土流失期。

1.3 桉树林

目前全国桉树人工林面积有2.6万km2以上，80%分布在广西、广东、海南、福建、江西、湖南等省(区)，是南方地区发展最为迅速的人工林[10]。据研究，2～6年的桉树纯林林地年土壤侵蚀模数为1 382～2 308 t/km2，年均土壤侵蚀模数为1 845 t/km2，属于轻度侵蚀[11]。王会利等[12]通过径流场观测发现，炼山后种植桉树第一年在无任何管护措施情况下土壤侵蚀量达35 000 t/km2，土壤侵蚀强度为剧烈，第二年土壤侵蚀量为650 t/km2，属轻度侵蚀；与荒地相比桉树人工林种植4年内土壤侵蚀量增加了18.86%～146.15%，土壤侵蚀量随桉树的生长呈逐年降低的变化趋势。周国逸等[13]通过对广东小良水土保持试验站桉树林的研究发现，桉树林下土壤孔隙度小、结构致密、持水量低，平均径流侵蚀率为1.725 t/(km2·mm)，是混交林的2.8倍，林下水土流失较为严重。可见，桉树林地水土流失也主要分布在造林初期，以幼林为主。

1.4 山地茶果园

福建省和江西省是南方红壤区茶果园水土流失典型地区。据统计，2003年福建省茶园和果园水土流失面积分别高达635.0、1 742.5km2，分别占各自种植总面积的46.62%、31.82%，其中近一半的茶园存在水土流失[14]。山地茶果园开发导致大面积不同程度的水土流失，尤以新开垦茶果园为主。陈小英等[15]研究表明，幼龄茶园年土壤流失量达4 500 t/km2以上，土壤侵蚀强度为中度甚至极强烈，而且同一茶园山脚土壤侵蚀较山顶、山腰严重，年土壤侵蚀量高达17 250 t/km2。孙永明等[16]研究发现，赣南脐橙果园水土流失总面积1 097 km2，占果园总面积的92%；轻度、中度、强烈流失面积各占53.92%、33.62%、12.46%，其中轻度、中度流失主要发生在3年以上的果园，而1～3年果园水土流失以强烈为主。

2 林下水土流失主要成因分析

2.1 人为干扰频繁

人为活动是造成林下水土流失的主要原因之一。一方面炼山造林对林地的破坏极大，致使土壤理化性质恶化，林地水土流失加剧，尤其在造林初期林地水土流失最为严重。研究表明，在杉木幼林阶段林地径流量大，炼山后第一、二年杉木林地土壤侵蚀量远大于该区土壤允许侵蚀量，而不炼山情况下均属于微度侵蚀[17]。张玉荣等[18]研究也发现，炼山挖穴的第一年土壤流失量达2 200～2 800 t/km2，第二年由于林地植物覆盖度不大，降水直接冲刷表土，加上全垦抚育松动了表土层，因此水土流失量仍较大。

人为活动另一方面体现在陡坡开荒和不合理的经营管理上。农民为了追求短暂利益，盲目在陡坡开荒种植商品林，且林地管理多沿用传统耕作方式，比如顺坡耕作及对商品林进行全面除草，林下几乎全年无草覆盖，使得林下土壤容易受雨水冲刷。此外，长期施用化肥，使得林地土壤酸化、板结，土壤结构破坏，导致土壤抗侵蚀能力下降。左长清等[19]研究发现，果园清耕、顺坡耕作、横坡耕作年均土壤侵蚀量分别为7 432.77、3 673.18、1 550.45 t/km2，分别为强烈侵蚀、中度侵蚀、轻度侵蚀，这充分体现了不同耕作措施水土保持效应差异很大。

2.2 林分结构单一

南方红壤区林分结构单一很大程度体现在林地针叶化严重。据统计，江西省以针叶纯林为主，针叶林面积占全省森林面积的64.7%，其中马尾松林水土流失最为突出[20]。就福建省而言，1987—1997年间营造的人工林中针叶林(杉木和马尾松)占造林面积的97.25%[21]。大面积的林地针叶化影响土壤质量、生物多样性和森林水文生态效益，表现为土壤酸化、地力衰退、林分生产力下降和病虫害等，使得水土保持功能下降，林下水土流失加剧[22]。吴彩莲[23]针对福建省安溪县官桥镇林地的大面积针叶化研究发现，马尾松纯林地土壤保持量最小，比阔叶林地多流失土壤7 442.7 t/(km2·a)，且随着林地针叶化，地表裸露，土壤沙化，土壤抗蚀性下降，土壤养分含量较混交林地和阔叶林地分别降低了62.31%和88.61%。杨一松等[24]通过对15°红壤坡地11种利用模式10年土壤侵蚀的研究，认为林作系统中水土保持效果以常绿阔叶林最好，其次为混交林、毛竹林和针叶林。

2.3 林下植被匮乏

林下植被作为森林生态系统的一个重要组成部分，在防止雨滴击溅和径流冲刷地表土壤，改善土壤理化性质等方面具有重要作用[25]。林下植被匮乏一方面体现在红壤退化严重，土壤生产力低，植被生长缓慢甚至无法生长，使得大量林地出现“空中绿化”现象；另一方面说明部分树种具有化感作用，比如马尾松、桉树等的皮、叶和根系会分泌含有抑制其他生物生长的水溶性或挥发性物质。曾群英等[26]研究表明，桉树林下化感作用明显，化感作用最强区域为5～10倍胸径范围，其中含羞草、山芝麻和桃金娘对化感作用较为敏感。段剑[27]研究发现马尾松根系分泌物造成其林下植物群落组成单一及分布稀疏，主要表现为抑制周边植物种子的萌发及幼苗生长。

此外，众多南方农村地区存在农民收割林下植被和枯枝落叶现象。这不仅直接减少了土壤有机物料和养分的输入量，还改变了林地地表覆盖度，影响土壤温湿度和土壤有机质矿化，进而影响土壤养分积累，导致土壤贫瘠，加剧了林地土壤侵蚀和养分流失。

3 南方林下水土流失治理措施

南方林下水土流失严重破坏森林生态环境，影响当地经济的可持续发展，阻碍我国生态文明建设。因此，林下水土流失治理是当前水土保持工作的重点。针对当前林下水土流失的特点及原因，笔者结合前人的研究，总结了南方林下水土流失的治理措施体系，详见图1。

3.1 马尾松林水土流失治理措施

南方马尾松林大多属于飞播林，长期的水土流失使土壤贫瘠化。通过人为的补植改造、施加有机肥、封山育林可以改善土壤结构，提高土壤肥力，有效治理林下水土流失，其中补植改造包括草灌补植、阔叶树补植。对于侵蚀强度较高的地区，则应该结合工程措施和补植改造等措施进行治理，比如水平沟、水平台地等。例如，闽东南沿海丘陵区大面积的马尾松疏林经过15年的封山育林，植被覆盖度从35.0%提高到91.4%，林分涵蓄水分能力提高56%以上，年均土壤侵蚀模数减少2 054 t/km2[28]。小区观测试验也表明，林地封育、人工补植年均减流率分别为47.5%、44.2%，年均减沙率分别为67.8%、62.3%，均有较好的减流减沙效果[29]。

图1 南方林下水土流失治理措施体系

3.2 杉木林水土流失治理措施

杉木林是典型的人工林，在造林方式和管理方式上改变是防治林下水土流失的重点。免耕萌芽更新避免了传统的炼山造林对林地的干扰和破坏，而复合经营可提高林下植被覆盖度，有效防治林下水土流失，改善土壤肥力。此外，适度间伐可降低林分密度，改善杉木人工林群落结构，提高生物多样性，维护土壤肥力。张鼎华等[30]研究表明，杉木-油桐-仙人草复合经营模式不仅能有效防止水土流失，改善土壤肥力，还能促进杉木生长，节约营林投资和提高经济收入。李素艳等[31]对大岗山的人工杉木林研究发现，适度间伐后林分郁闭度降低，但林下植被发展迅速，林下覆盖度增加，径流系数较未间伐的林地小，间伐样地的径流含沙量明显低于未间伐样地。

3.3 桉树林水土流失治理措施

根据对人工桉树林的水土流失特点及其成因的分析，桉树林地应该从改善造林方式和增加生物多样性角度减轻水土流失，推进桉树产业又好又快发展。与传统造林方式相比，桉树萌芽更新和复合经营可以增加林地生物多样性，减少土壤养分流失，其中复合经营水土保持效果明显。而对局部土壤极其贫瘠的桉树林地，应适当施肥以改良土壤肥力，才有利于桉树自身的生长及对林地的固土作用。王会利等[32]研究表明，桉树+木薯复合经营模式与桉树纯林相比，年径流量减少33.91%～38.71%，年土壤侵蚀量减少58.31%～94.74%，不仅提高了林地利用率，而且有效地控制了林下水土流失。

3.4 山地茶果园水土流失治理措施

发展茶果园是南方农民致富的途径之一，但山地茶果园的水土流失治理是茶果产业可持续发展的关键。对于新建茶园，应该依照地方标准科学建园，采取套种、间作等复合经营模式和免耕法等改进耕作。而早期建的茶果园，特别是陡坡地改建的茶果园，需要结合工程措施等进行综合治理。朱颂茜等[33]研究表明，茶果园采用以坡改梯和果—草—牧—沼—菌循环利用、分层立体种植为主的综合治理模式后，植被覆盖度可达到80%以上，无明显土壤流失现象。

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(责任编辑 徐素霞)

国家自然科学基金项目(31300594)

S157

A

1000-0941(2017)03-0016-04

何绍浪(1990—)，男，江西兴国县人，硕士研究生，从事水土保持研究工作；通信作者何小武(1970—)，男，江西石城县人，副教授，博士，从事土壤侵蚀与水土保持等方面的研究工作。

2016-09-19