黄锦祥
（福建省宁化县水土保持站，福建宁化365400）
摘要：以福建省宁化县紫色土区的土地侵蚀地为研究对象，针对不同的土地利用类型分别采取相应的水土流失治理措施，通过样地和径流小区的观测，分析林地、坡耕地、茶果园的水土保持效果。结果表明，通过林草治理，随着治理年限的增长林草覆盖度明显提高，林草覆盖度2 号（95%）>3 号（80%）>4 号（50%）>1号（35%）；并且提高了土壤有机质、水解氮、速效钾、速效磷的含量，增强了土壤肥力；从径流量及侵蚀量可以看出，鱼鳞坑种植油茶+生物带措施控制土壤侵蚀效果最显著，径流量及侵蚀量分别达到61.09%、97.33%，为宁化县紫色土地区的水土流失治理提供科学依据，为宁化县农业可持续发展提供服务。
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关键词 ：土地利用方式；水土流失措施；径流量；侵蚀量；宁化县
中图分类号：S157.9 文献标志码：A 论文编号：2014-0453
基金项目：福建省科技重大专项专题“水土流失初步治理区生态循环与产业提升技术研发与示范”(2012NZ0002-1)；国家科技支撑计划课题“南方红壤水土流失治理技术示范”(2013BAC08B03)。
作者简介：黄锦祥，男，1964 年出生，福建宁化人，农艺师，大专，主要从事水土保持试验、水土保持技术推广及水土保持监测工作。通信地址：365400福建省宁化县中环路财福源广场4楼，E-mail：841051621@qq.com。
收稿日期：2014-09-05，修回日期：2014-11-23。
Benefits of Soil and Water Conservation Measures Under Different Land-use Patterns in Ninghua
Huang Jinxiang(Soil and Water Conservation Station of Ninghua, Ninghua 365400, Fujian, China)Abstract: Based on land erosion of purple soil in Ninghua, different land-use patterns taken soil and waterconservation measures and effect of soil and water conservation with 3 measures (forest land, slop land and teaorchard) were investigated by observing sample plots and runoff plots. The results showed that as the time wenton vegetation coverage significantly by forest management, that were No.2(95%)>No.3(80%)>No.4(50%)>No.1(35%), the contents of soil organic matter, hydrolyzable nitrogen, available potassium and available phosphoruswere increased and soil fertility improved. The runoff and sediment could be seen that it was the mostsignificant that fish-scale pits planted tea-oil tree +biological measures control soil erosion, runoff and erosionwere 61.09%, 97.33% respectively. The research provided the scientific basis for controlling soil erosion inpurple soil region and provided services for the sustainable development of agriculture in Ninghua.
Key words: Land-use Patterns; Soil Erosion Measures; Runoff Amount; Erosion Amount; Ninghua
0 引言
自从20 世纪20 年代Hugh Bennet 在美国倡导了一场水土保持运动，水土流失问题逐渐受到人们的关注与重视，严重的水土流失使生态环境更趋恶化，在中国水土流失已成为重要的环境问题之一[1]。宁化县地处“三江源头”，是福建省水土流失最严重的地区之一，也是中国南方紫色土丘陵区水利侵蚀的典型代表，境内水土流失已有上百年历史，严重制约了社会、经济的可持续发展，加剧了区域贫困和生态环境恶化[2]。南土所[3]研究表明，石灰岩发育成土壤需要经历3000 多年的时间，而紫色土从岩石暴露地面到成土仅仅需要10 年的时间。1939 年中国开始了紫色丘陵区土壤侵蚀的研究，坡地试验小区设立在四川省内江甘蔗试验场，从事不同耕作方法对水土流失量及作物产量影响的试验研究[4-5]。1941 年以后，在四川北培又建立了水土保持实验区，采用径流小区和小流域泥沙观测，并引种国内外优良的水土保持树种、草种，对水土流失规律、水土保持措施及效益等进行了研究[6-7]。张奇等[8-10]分析了川中丘陵区小流域7 年观测数据，得出水土流失区侵蚀模数与降雨侵蚀力成正比关系。陈晓燕[11]通过运用WEEP模型对遂宁市紫色土产流、产沙侵蚀的观测，认为WEEP模型对紫色土侵蚀过程预测合理，为进一步研究WEEP模型对紫色土多年侵蚀预测提供和参考。陈一兵等[12]对遂宁组紫色土的渗透性能进行了研究，结果表明，雨强和翻耕对土壤稳定入渗速率无显著影响。
国内外的专家通过遥感技术对土壤侵蚀方面做了大量的研究工作[13-15]。现阶段人们更多研究水土保持综合治理效果，而且多集中研究对治理过程中单因子的研究，而对整个水土保持效益的研究较少[16-17]。由于长期研究的侧重点不同，中国南方紫色土丘陵区水土流失理论、生态恢复与重建实践等工作相对滞后，而已有的研究大多集中于室内、坡面等小尺度范围内，研究空间窄，时间跨度短。调整农业结构，扩大林草系统，恢复和增加植被覆盖度是重要的途径[3]。因此，本研究主要以福建省宁化县紫色土区的土地侵蚀地为研究对象，以径流小区实测资料为依据，分析不同的土地利用类型采取的水土流失治理措施的水土保持成效，以期为福建省宁化县紫色土侵蚀区的水土流失治理工作提供科学指导。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
2008 年1 月在宁化县石壁镇立新村水保站后山典型侵蚀紫色土进行，室内土壤化验于2008年5 月进行。宁化县位于福建省的西部，根据遥感调查的统计结果，全县的水土流失面积430.66 km2，占土地总面积17.89%，轻度、中度、强度、极强度、剧烈水土流失面积分别为166.49、104.68、73.63、82.78、3.08 km2。水土流失集中于县域西部的石壁、淮土、方田、济村等乡镇，形成连片的水土流失流失面积达128.33 km2。地处中亚热带季风气候，兼具有大陆性气候特点，是福建省气温低、相对湿度大而降雨量丰富的地区，表现为冷热交替，四季分明，昼夜温差变化大，冬长夏短，温凉潮湿。境内风向季节切换明显，冬季以西北—北风为主，夏季多偏南风。降雨时空分布不均，雨季与旱季明显，每年4—6 月降雨量最大，11—3 月为少，暴雨多集中5—7月，枯水期（11—3 月）的降雨量占全年的30%左右。该区域水土流失严重，不仅造成水库、渠道的淤积，缩短水利工程使用寿命，而且表土流失，地力衰退，易涝易旱，严重影响农业生产，群众形象地描述为：“下雨一刻水冲沙，三天无雨干巴巴”。夏秋季因地表温度过高，导致树草停止生长，甚至灼伤死亡，受破坏的植被其恢复的难度很大。
1.2 样地设置
宁化县试验样地设置在宁化县水土保持站后山，面积为0.3 km2，选择坡向、坡长、坡度、工程措施、生物措施等作为试验因子，具体实施情况如表1 所示。
1.3 研究方法
1.3.1 侵蚀劣地植被恢复措施宁化县域西部林地，因植被受到破坏，土壤侵蚀严重，多以马尾松、油茶为主，林下灌草盖度低，不能有效拦蓄径流和泥沙。针对这种情况，对中强度水土流失地采用工程措施结合造水保林，实施以草促灌，草、灌、乔相结合的治理措施。具体做法：采用挖鱼鳞坑，木荷和马尾松1:1 混交种植。株行距2 m×2 m，隔行品字型种植，种植穴规格60 cm×60 cm×50 cm，每穴下土杂肥2 kg 做基肥，幼林分次追肥施复合肥0.25 kg/株；灌木以胡枝子为主，株距0.5 m，种植穴规格30 cm×30 cm×25 cm，穴施土杂肥0.5 kg。沿坡面每隔6 m挖水平沟，沟上口宽0.5 m，底宽0.3 m，土埂顶宽0.3 m，沟埂上穴播马唐、宽叶雀稗、本地草等草种，加快地表植被的恢复。
1.3.2 茶果园水土保持措施应当选择坡面较为平缓，交通方便，山顶戴帽的地段开辟成茶果园，茶果园上方开挖截排水沟，通过截排水沟将径流水引入蓄水池后排出到自然排水沟内，通过坡面径流调控，防止地表径流无序乱流造成对茶果园冲刷。顺坡耕作的坡地茶果园采用坡改梯工程，梯田田面宽2.5 m以上；田坎倾角65°—75°；梯田保持前有田埂，后有竹节沟，田埂及梯坎高度、宽度整齐一致。竹节沟上宽40 cm×下宽30 cm×深30 cm×长200 cm为1节，竹节沟要低于园面5~10 cm，以便排水；田埂上宽20 cm×下宽40 cm×高10 cm，断面呈等腰梯形，夯实成型，梯田与作业区便道交接处设排水沟道。同时，在田埂、梯壁穴播马唐、宽叶雀稗等速生草籽，增加田埂、梯壁植被覆盖，防止水土流失，同时田面种植绿肥，增施有机肥改良土壤结构，以提高土壤蓄水保土能力。
1.3.3 坡耕地水土保持措施通过改变坡面微小地形，增加植被覆盖或增强土壤有机质抗蚀力等方法，促进坡耕地保土蓄水，达到改良土壤的目的。具体采用等高耕作、等高带状间作、覆盖、免耕少耕、增施有机肥等措施。坡度大于25°的坡耕地实行退耕还林还草。1.3.4 统计分析植株高度、冠幅、胸径为平均值；覆盖度采用对角线段法测定；土壤侵蚀强度根据土壤侵蚀强度分级标准确定；土壤化学性质测定将风干后的土壤全部过2 mm筛，过2 mm筛用于土壤速效养分的测定，包括水解性氮、速效钾和有效磷等，其中水解性氮采用碱解扩散法；速效钾采用乙酸铵浸提法；有效磷采用碳酸氢钠浸提法。后按四分法取一部分土壤过0.25 mm筛，用于测定全量养分的测定，包括有机碳、全氮、全磷和全钾等，其中有机碳含量测定用重铬酸氧化-外加热法；全氮的测定采用扩散吸收法；全磷和全钾的测定用NaOH熔融法[18]。
2 水土流失治理措施效果分析
2.1 侵蚀劣地林草恢复效果观测结果与分析在不同治理年限的侵蚀劣地治理区选择样地，在样地内观测树木品种、个体数量、生长情况、覆盖度、水土流失情况及土壤肥力状况等（见表2），并分析其治理效果。
2.1.1 林相结构变化由表2 可知，通过林草治理，提高单位面积植物品种数量，增加单位面积乔灌草个体数，乔灌草多层次的林相结构逐步形成，林相结构逐步趋于合理。乔灌树种3 号样地8 种＞2 号样地7 种＞4 号样2 种＞1 号样地乔灌树种2 种，乔灌密度2 号样地＞178 株/400 m2＞3 号样地71 株/400 m2 ＞4 号样地47株/400 m2＞1 号样地30 株/400 m2。
2.1.2 植被覆盖度及水土流失强度的变化由表2 可见：1 号样地林草覆盖度35%，2 号样地林草覆盖度95% ，3 号样地林草覆盖度80% ，4 号林草覆盖度50%。与非治理的覆盖度比较，2 号样地提高60%，3号样地提高45%，4 号样地提高15%，通过林草治理，林草覆盖度的提高，减缓地表径流对土壤的冲刷，水土流失强度降低，土壤侵蚀强度由强度侵蚀变为轻中度流失。
2.1.3 土壤肥力变化紫色土壤含磷钾丰富，含氮及有机质少，由表3 可知，全氮2 号样地1.82 g/kg＞3 号样地0.83 g/kg＞4 号样地0.38 g/kg＝1 号样地0.38 g/kg；有机碳含量2号样地16.91 g/kg＞3号样地10.15 g/kg＞1 号样地2.46 g/kg＞4 号样地2.13 g/kg；速效钾2 号样地190 mg/kg＞3 号样地176.5 mg/kg＞1 号样地150 mg/kg＞4 号样地149 mg/kg；有效磷含量2 号样地1.42 mg/kg＞4号样地1.13 mg/kg＞4号样地1.03 mg/kg=1 号样地1.03 mg/kg。通过林草治理措施，大大提高了土壤有机质、水解氮、速效钾、有效磷含量，提高了土壤肥力（见表3）。
2.2 茶果园与坡耕地水土保持措施效果分析根据试验目的，观测不同坡面茶果园措施和坡耕地措施下的侵蚀量与径流量的状况（见表4）。
由表4 可见：不同处理与光板地进行比较：径流量及侵蚀量为处理6＞处理7＞处理4＞处理5＞处理3＞处理1＞处理2。台地种植茶叶措施与光板地比较，减少径流量69.03%，减少土壤侵蚀量84.84%；水平梯田种植茶叶措施减少径流量80.49%，减少土壤侵蚀量99.04%；鱼鳞坑种植油茶＋生物带措施减少径流量61.09%，减少土壤侵蚀量97.33%；顺坡种植油茶增加径流量8.24%，增加土壤侵蚀量34.51%；等高种植黄花菜减少径流量45.24%，减少土壤侵蚀量88.48%；顺坡种植当地主要农作物增加径流量40.11%，增加土壤侵蚀量23.58%；通过台地、梯田、鱼鳞坑+生物带、等高种植对减少地表径流控制土壤侵蚀效果显著。顺坡种植农作物及顺坡种植油茶等不合理的耕作措施增加径流量和侵蚀量。
3 结论
（1）林草治理能在短时期内提高植被覆盖度，乔灌草多层次结构逐步形成，改善和提高土壤肥力，减轻水土流失强度，紫色土区植被覆盖度和物种多样性在一定时期内就可以得到很好恢复。因此，对轻中度水土流失地应当补植适宜当地种植的阔叶树种，并加强管护，通过生态自我修复，达到控制水土流失，改善生态环境，提高单位面积生产能力。
（2）坡改梯及台地、竹节沟等水保工程措施调控坡面径流，是解决山地茶果园水土流失主要措施，通过工程措施的实施，达到蓄、排、引有序调节径流，做到旱则能灌，涝则能排，防治茶果园水土流失，提高农作物产量。（3）对坡耕地改变传统耕作方式，通过等高种植、坡改梯等措施，同时加强其他农业技术措施的应用，达到防止坡耕地水土流失的同时，提高坡耕地改造经济效益。
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