分析有無土保持截水工程措施板栗林土壤特性的差異

1、分析有無土保持截水工程措施板栗林土壤特性的差異隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營方式的改變，水土流失的方式、強(qiáng)度和類型都在發(fā)生變化，這些新的水土流失特征，給水土保持研究帶來了新的挑戰(zhàn)，其中經(jīng)濟(jì)林地水土流失就是這一新形勢下的典型。部分經(jīng)濟(jì)林地由于缺乏有效的水土保持措施，林下侵蝕導(dǎo)致林地土壤理化性質(zhì)變差，惡劣的土壤環(huán)境影響了經(jīng)濟(jì)林的發(fā)展，從而形成惡性循環(huán)。有研究表明山核桃（ Carya cathayensis） 林地土壤流失量為1 280 t/km2,有機(jī)質(zhì)流失量為691 kg/km2,而通過林下種植紫穗槐（ Amorpha fruticosa Linn. ） 和黑麥草（ Lolium per

2、enne L. ） 后，土壤流失量減少了80% ,有機(jī)質(zhì)流失量不足對照的 50% .橘（ Citrus re-ticulata Blanco） 園清耕地土壤流失量可超過 4 000 t /km2,而實(shí)施草帶治理措施后，基本不發(fā)生土壤流失,并且土壤理化性質(zhì)得到較好的改善.研究指出，水平梯田壁裸露的果園土壤理化性質(zhì)趨于惡化，而梯田裸露壁植草后土壤理化性質(zhì)明顯得到改善。在紅壤坡地上，橫坡耕作措施雖然有明顯的水土保持作用，但土壤流失量仍然超過南方紅壤區(qū)的容許土壤流失量； 因此，要從根本上控制水土流失，還需要與其他措施配合.例如橘園梯壁植草梯田的保土效益比梯壁裸露梯田高 30. 1%,緩坡梯田板栗（ C

3、astanea Mollissima） 林地實(shí)施林下套種、連種經(jīng)濟(jì)作物和梯邊生物地埂措施都具有明顯的攔沙效益,桃樹（ Amygdalus persica L. ） 林設(shè)置野生牧草金蕎麥（ Fagopyrum dibotrys （ D. Don） Hara） 植物籬可減少林地土壤流失量 92. 06%.張緯玲等研究得出在梯田臍橙（ Citrus aurantium L. ） 經(jīng)濟(jì)林的上、中、下坡位套種百喜草（ Paspalum notatumFlugge） 植物籬，其攔沙效益分別為 51% ,55% 和36% ,并對土壤密度、土壤肥力具有明顯的改善作用； 王昭艷等也認(rèn)為果園草本間作具有顯著的圖

4、1 坡面采樣點(diǎn)分布Fig. 1 Distribution of topsoil-sampling points on slope攔沙和改善土壤的作用。學(xué)者們主要從經(jīng)濟(jì)林林下草本植被恢復(fù)措施的水土保持效益和改善土壤特性的作用方面進(jìn)行了探討，而對水土保持截水工程措施對經(jīng)濟(jì)林地土壤特性的影響研究相對較少。筆者選擇浙江省安吉縣板栗林地為研究對象，通過采集坡面表層土壤樣品，對比分析有無水土保持截水工程措施板栗林土壤特性的差異，旨在弄清水土保持截水工程措施的生態(tài)環(huán)境效益，為本區(qū)域水土流失綜合治理措施布設(shè)規(guī)劃提供實(shí)踐依據(jù)。1 試驗(yàn)區(qū)概況試驗(yàn)區(qū)位于浙江省湖州市安吉縣（ E 119°41 ,N30&de

5、g;38‘） ,屬于亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，光照充足、氣候溫和、四季分明、雨量充沛，年平均降雨量 1 480mm,全年降雨主要集中在 3-9 月，約占全年降雨量的 75%; 年均氣溫 16. 6 ； 土壤以花崗巖母質(zhì)發(fā)育的紅壤為主； 林木覆蓋面積達(dá) 71%,境內(nèi)經(jīng)濟(jì)林面積分布較廣，其中板栗林是該區(qū)主要經(jīng)濟(jì)林樹種之一。本研究選擇境內(nèi)約 20 多年生板栗林作為研究對象，在林地設(shè)置水土保持截水工程措施和無水土保持措施進(jìn)行對比分析，其中有水土保持截水工程措施板栗林位于安吉縣繅舍村，坡面坡向?yàn)?ES28°，坡長 45. 2 m,坡面不等距設(shè)置兩道橫向土質(zhì)截水溝，把坡面分成 3 個(gè)區(qū)域

6、，溝內(nèi)有自然生長的荒草，其中第 1 道截水溝距坡頂約 23 m,第 2 道截水溝距坡頂約 40 m,截水溝攔截坡面水流后流入縱向排水溝，最后匯入天然溝道。無水土保持措施板栗林位于杭垓鎮(zhèn)九畝垅，坡面坡向 ES20°，坡長 48. 0 m,板栗株行距約 6 m ×4 m.2 研究方法2. 1 取樣方法根據(jù)坡面自然坡度，并按坡度相近原則，從坡頂向坡腳采集土壤表層土樣，表層土樣為 25 cm 深度內(nèi)分 3 層采集的混合樣，其中有水土保持截水溝措施板栗林共采集 8 個(gè)表層土壤，無水土保持措施板栗林共采集 10 個(gè)土壤。采樣點(diǎn)在坡面上的位置分布見圖 1（ 圖中圓點(diǎn)表示取樣點(diǎn)） .2.

7、2 指標(biāo)測定方法將野外采集的土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室分析土樣的有機(jī)質(zhì)、速效鉀、堿解氮、有效磷以及土壤顆粒組成，每個(gè)土壤樣品重復(fù)測定 3 次，取平均值進(jìn)行分析。其中： 土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定； 速效鉀采用 NH4OAC 浸提，火焰光度法測定； 堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定； 有效磷采用 0. 05 mol/LHCl-0. 025 mol / L （ 1 /2H2SO4） 鉬銻抗比色法測定。土壤顆粒組成采用比重計(jì)測定，根據(jù)國標(biāo)測定了砂粒（ 1 0. 05 mm） 、粉粒（ 0. 05 0. 002 mm） 和黏粒（3 結(jié)果與分析3. 1 有無坡面截水措施對土壤養(yǎng)分的影響2 種典型板栗林土

8、壤表層平均養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表 1.根據(jù)南方紅壤區(qū)土壤養(yǎng)分貧瘠化的劃分標(biāo)準(zhǔn),2 種林地土壤有機(jī)質(zhì)均屬肥沃，氮、鉀屬于中度貧瘠，而磷屬于嚴(yán)重貧瘠。板栗林實(shí)施坡面截水措施后，除堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)比無截水溝林地高6. 61% 外，土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀和有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別比無截水溝林地低 5. 88%、6. 68% 和 33. 54%.可見坡面截水溝措施對林地土壤表層養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒有明顯的改善作用。大量研究表明坡面截水溝措施有較好的攔截泥沙的作用,但從改善土壤結(jié)構(gòu)和提高土壤養(yǎng)分角度評價(jià)時(shí)，工程措施的效益明顯小于植物措施以及工程植物結(jié)合措施.一方面截水溝只是攔截了坡面流失的徑流泥沙，并將流失泥沙匯集在溝道內(nèi)，但不

9、能防止雨滴濺蝕和溝道間坡面的養(yǎng)分流失，因此有截水溝措施的林地溝道間坡面表層土壤養(yǎng)分與無措施林地沒有較大差異；另一方面可能由于截水溝設(shè)置距離不在有效減緩徑流距離內(nèi)，導(dǎo)致溝間坡面土壤侵蝕嚴(yán)重?？梢?，要改善林地土壤肥力不能單靠截水溝措施。圖 2 反映了表層土壤養(yǎng)分在坡面上的變化趨勢。有措施板栗林地土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀和堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨坡面位置的變化波動(dòng)相對較小； 其中土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈階梯狀下降，而有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降明顯，從坡頂?shù)?2. 14 mg/kg 下降到坡腳的0. 70 mg / kg,坡頂是坡腳的 3 倍。在坡面 26. 8 m處，有機(jī)質(zhì)、速效鉀和有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)都出現(xiàn)較小值，而該處正好也是

10、坡度發(fā)生較大變化之處，由于坡度陡增 7°，徑流沖刷較為劇烈，肥沃的土壤幾乎侵蝕殆盡。無措施板栗林地土壤養(yǎng)分沿坡面變化較為復(fù)雜（ 圖 2） .土壤有機(jī)質(zhì)與堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)整體上呈現(xiàn)階狀下降的趨勢，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈微弱的上升趨勢，而有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 23 35 m 段（ 中坡段） 高于上坡段和下坡段。在坡面 10 18 m 段坡度較大，土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較低； 從 18 m 段之后，坡度逐漸變緩 4°，土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較高，可見在坡度發(fā)生較大改變的區(qū)段也是土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化明顯的區(qū)段，坡面坡度的增加，使得土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降。根據(jù)調(diào)查，管理者為了提高板栗雌花量，采樣前期板栗林

11、地施用了磷肥，而在坡面 33 m 處的采樣點(diǎn)位于撒施磷肥附近，因此導(dǎo)致了土壤有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)的突增。對比有無措施板栗林土壤養(yǎng)分變化可知： 0 20m 坡段（ 上坡段） 無措施坡面土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于有措施坡面，有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)則相反，而速效鉀和堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈交替變化； 在坡長大于 30 m段，有無措施坡面土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)都下降明顯。3. 2 有無坡面截水措施對土壤顆粒組成的影響從土壤顆粒組成方面來看（ 表 2） ,有截水溝措施板栗林和無措施板栗林土壤顆粒組成均以粉粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，其次為砂粒，黏粒最低。有措施板栗林平均砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)比無措施板栗林高 10. 57%,而粉粒和黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)比

12、無措施板栗林低 8. 75% 和1. 82% .可見有措施板栗林土壤粗化更加嚴(yán)重，可能的原因在于截水溝距離較遠(yuǎn)，溝間坡面徑流沖刷仍較為嚴(yán)重，侵蝕的細(xì)顆粒土壤被沉積于截水溝內(nèi)，溝間坡面上留下的是較粗的土壤顆粒。而無措施板栗林，細(xì)土顆粒既有被徑流帶走的過程也有重新沉積于坡面的過程，因此粗化程度相對弱于有截水溝板栗林。從圖 3 可以看出，有措施板栗林坡面不同部位土壤顆粒組成主要以砂粒和粉粒為主，并且砂粒、粉粒和黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)在坡面不同部位較為一致，表明截水溝的設(shè)置，使坡面不同位置土壤顆粒組成相對穩(wěn)定。對于無措施板栗林（ 圖 3） ,坡面不同部位土壤顆粒組成主要以粉粒為主，但在坡度發(fā)生變化的區(qū)段，土壤顆粒組成也發(fā)生較明顯的變化。坡面 0 15 m 區(qū)段，砂粒、粉粒和黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)較為穩(wěn)定；15 23 m 段是坡度發(fā)生較大改變的區(qū)段（ 坡度逐漸增加） ,土壤顆粒各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化也大，其中砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，粉粒和黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對減少； 而坡面 23 48 m 區(qū)段，坡度變緩并且均勻，粉粒和黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈增加的趨勢，砂粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈減少趨勢，這可能是由于侵蝕土壤細(xì)顆粒的沉積作用導(dǎo)致。對于無措施板栗林（ 圖 3） ,坡面不同部位土壤顆粒組成主要以粉粒為主，但在坡度