大别山低山丘陵不同植被类型水土保持效益研究

崔鸿侠 史玉虎 胡文杰 张文 汪韩成 武世化

摘 要：   选择低山丘陵区杉木林、毛竹林和茶园等植被类型为研究对象，并以荒坡地作为对照，研究不同植被类型水土保持效益，结果表明：各植被类型土壤容重表现为荒坡地>茶园>杉木林>毛竹林;土壤总孔隙度变化规律与土壤容重相反;0～40 cm层土壤饱和蓄水量表现为毛竹林（161.78 mm）>杉木林（155.14 mm）>茶园（121.24 mm）>荒坡地（115.98 mm）。与荒坡地相比，林地及茶园可减少地表径流量达34.5%～49.7%，降低泥沙流失量达51.2%～78.6%。增加植被覆盖对水土流失具有很好的治理效果。

关键词：  低山丘陵;植被类型;土壤结构;水土保持

中图分类号： S715.3    文献标识码： A    文章编号： 1004-3020（2018）05-0001-04

Effects of Different Vegetation Types on Soil and Water Conservation

in Hilly Area of Dabie Mountain

Cui Hongxia  （1） Shi Yuhu  （1） Hu Wenjie  （1） Zhang Wen  （2） Wang Hancheng  （3） Wu Shihua  （3）

（1.Hubei Academy of Forestry Wuhan 430075;2.Hongan Ziyunzai State-owned Forest Farm Huanggang 438400;3. Hongan Service Center of Forest Science and Technology Development Huanggang 438400）

Abstract：   In order to study the water and soil conservation benefits of different vegetation in hilly area， we chose the Cunninghamia lanceolata forest， Phyllostachys heterocycla forest and tea plantation as the research objects， and the sloping wasteland as control. The results showed that： The soil density under different vegetations showed sloping wasteland>tea plantation>Cunninghamia lanceolata forest>Phyllostachys heterocycla forest， and the variation of soil total porosity was just contrary to that of soil density. The soil total capacity in 0～40 cm layer showed Phyllostachys heterocycla forest （161.78 mm）>  Cunninghamia lanceolata forest （155.14 mm）>tea plantation （121.24 mm）>sloping wasteland （115.98 mm）.Compared with sloping wasteland，forestland and tea plantation could reduce soil surface runoff from 34.5% to 49.7% and decrease soil loss from 51.2% to 78.6%. In a word， increasing vegetation coverage had a good effect to  control soil erosion.

Key words：  hilly area; vegetation type; soil structure; soil and water conservation

低山丘陵在長江中下游地区分布较广，占该区域国土面积的60%左右。该区长期存在着人口密度大，森林质量不高、生态功能及生物多样性下降和生产力衰退等问题，容易发生水土流失，进而导致土壤退化和面源污染，是长江水系泥沙淤积、江河污染的重要来源及长江中下游水土流失的主要源地  [1]。因此在该区域建立高效植被恢复模式、形成农林产业合理布局、构建小流域综合治理技术体系具有重要价值。

水土保持关系生态安全，是促进生态文明建设、保障经济社会可持续发展的重要基础。人们在认识和研究水土流失的过程中，已发现植被对水土流失具有很好的控制作用。植被的破坏会加速水土流失，反之，通过植被恢复可以减少水土流失。森林植被可以通过林冠截留、枯枝落叶层持水和土壤蓄水来发挥其水源涵养、水土保持、滞洪蓄洪和改善水质等生态服务功能  [2，3]。有关不同植被类型水土保持效益的差异研究，已有较多的研究报道  [4-9]。本文在大别山区红安县选择杉木林、毛竹林、茶园等3种类型，并以荒坡地作为对照，通过对不同植被类型下土壤蓄水能力和水土保持特征进行对比研究，为区域植被恢复及重建提供科学 依据。

1 研究区概况

红安县地处大别山南麓，位于鄂豫两省交界处，长江中游北岸。地势北高南低，海拔高度一般为200 m，属低山丘陵地区。红安县属亚热带季风气候，年平均气温为15.7 ℃，最高气温为41.5 ℃，最低气温为-14.5 ℃。全县无霜期平均为 236.4 d;年均总日照为1 998.8 h，占可照时数45%。全县年平降水量为1 116.2 mm，夏季降雨量占年总雨量的一半，年平降雪日为8.3 d，年平相对湿度77%。地带性土壤为黄棕壤，pH值在 5.5～6.5，一般土层深60～80 cm，主要树种有马尾松、湿地松、杉木、栎类、枫香等。

2 研究方法

2.1 观测设施建设

在红安县选择杉木林、毛竹林、茶园3种类型，并以荒坡地作为对照，每种类型设施3个样地，样地大小为20 m×20 m。在不同植被类型中分别选择1个坡度相近的样地，并在样地内修建5 m× 10 m的径流场。在径流场附近建设自动气象站一个，进行大气降水、空气温湿度、土壤温湿度、蒸发等观测。

2.2 土壤蓄水量测定

在每个样地按照0～20 cm和20～40 cm兩层分别采集土样，并重复3次。土壤容重和孔隙度采用环刀法测定，土壤饱和蓄水量采用如下公式 计算：

W=1 000PH

式中， W 为饱和蓄水量（mm）; P 为总孔隙度（%）;H为计算土层厚度（cm）。

2.3 水土流失量测定

每次降水后，量取径流场集水池中的水沙总量，然后将集水池中的水沙搅拌均匀，用量筒取500 ml水样，通过过滤、烘干测定泥沙含量。

3 结果与分析

3.1 土壤容重

土壤容重是土壤的一个基本物理性质，与土壤质地、结构及腐殖质含量的多少关系密切，对土壤的透气性、入渗性能、持水能力以及土壤的抗侵蚀能力都有非常大的影响。不同植被覆盖下发育的土壤，其土壤容重存在较大差别。从表1可知：各类型土壤容重相差较大，在0～20 cm土壤层， 土壤容重最大的是荒坡地1.47 g·cm  -3，其后依次是茶园 1.41 g·cm  -3和杉木林1.38 g·cm  -3，毛竹林土壤容重最小为1.35 g·cm  -3;在20～40 cm土壤层，土壤容重变化范围在1.36～1.51 g·cm  -3，大小顺序与0～20 cm土壤层一致。与上层土壤相比，下层土壤容重均有一定程度增加。与荒坡地相比，其他植被类型土壤容重均较低，说明植被覆盖对土壤结构具有较好的改良作用。茶叶虽然是当地一种较好的经济林模式，但由于常受到人为的干扰，也导致土壤容重较大，如果对该模式加强管理和维护，在发挥经济效益的同时，也能产生较好的生态效益。

3.2 土壤孔隙状况

土壤孔隙是表征土壤结构的重要指标之一，土壤孔隙状况的评价常用总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度作为指标。从表1可以看出：不同植被类型土壤非毛管孔隙度在0～20 cm深度变化范围为3.36%～7.18%，在20～40 cm深度变化范围为2.81%～7.12%，毛竹林土壤非毛管孔隙度最大，其后依次是杉木林、茶园和荒坡地。 土壤毛管孔隙度在0～20 cm深度变化范围为 26.47%～35.29%，在20～40 cm深度变化范围为25.35%～33.38%，杉木林土壤毛管孔隙度最大，其后依次是毛竹林、茶园和荒坡地。土壤总孔隙度在0～20 cm深度变化范围为29.83%～41.64%，在20～40 cm深度变化范围为28.16%～ 39.25%，毛竹林土壤总孔隙度最大，其后依次是杉木林、茶园和荒坡地。与荒坡地相比，其他植被类型非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度均有不同程度增加，且杉木林和毛竹林2种森林类型增加明显，这可能是林木的根系比较发达，能够对土壤的孔隙状况带来明显的改善作用。

3.3 土壤饱和蓄水量

土壤饱和蓄水量是指土壤孔隙全吸水后的饱和持水量，能够反映土壤的最大水分储存能力。利用孔隙度测定结果及公式计算不同植被类型下的土壤饱和蓄水量，可以发现各植被类型土壤饱和蓄水量的变化存在一定差异（见图1）。毛竹林 0～40 cm层土壤饱和蓄水量最大（161.78 mm），其次是杉木林（155.14 mm）、茶园（121.24 mm），荒坡地土壤饱和蓄水量最小（115.98 mm）。与荒坡地相比，杉木林、毛竹林和茶园0～40 cm土壤饱和蓄水量分别增加33.76%、39.48%和4.54%，这说明植被覆盖较好的林地土壤蓄水能力明显高于其它无林地。土壤水分是影响低丘地区植被恢复的一个重要因素，因此培育土壤蓄水能力应该成为低丘生态恢复的重要内容。

4 结论

从土壤结构和水土流失2个方面对比分析了不同植被类型对大别山低山丘陵区水土流失的控制作用。与荒坡地相比，林地及茶园均能增加土壤孔隙度和蓄水能力，有效改善土壤结构，发挥水土保持效益。与茶园相比，乔木林土壤蓄水功能较强，对调节径流、减少降雨对坡面侵蚀的效果更 明显。

与荒坡地相比，林地及茶园可减少地表径流量达34.5%～49.7%，对土壤流失的控制率达到 51.2%～78.6%，该结果说明在低山丘陵区为了削减地表径流、防治水土流失，选择合理的植被恢复模式及措施，可以获得很好的治理效果。因此，从水土保持的角度来考虑，在裸露的荒坡地上，增加植被覆盖度对减少水土流失有重大意义。

参 考 文 献

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