资源与环境科学 现代农业科技２０１７年第４期 滇中山地经果林水土保持功能研究 李玲 侯春镁 申佳艳 温昌焘 （ 西南林业大学环境科学与工程学院，云南昆明６５０２２４； 玉溪市红塔区水土保持工作站） 摘要采用标准径流小区法，研究了滇中荒草地和经果林地径流泥沙特征和径流产沙特征。结果表明：相比荒草地，经果林能够有效 拦截地表径流，减少土壤泥沙量，达到蓄水保墒、保土的效果。因此，经果林的水土保持功能优于荒草地。经果林作为我国退耕还林主要林 种之一，具有经营周期短、经济效益高的特点，同时也具有良好的蓄水保土效益，适宜推广种植。 关键词经果林；土地利用类型；径流泥沙特征；水土保持功能；滇中山地 中图分类号Ｓ１５７ 文献标识码Ａ 文章编号１００７—５７３９（２０１７）０４—０１７２—０３ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｆｒｕｉｔ Ｆｏｒｅｓｔ ｉｎ Ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ Ａｒｅａ ｏｆ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｙｕｎｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ＬＩ Ｌｉｎｇ Ｈ０Ｕ Ｃｈｕｎ－ｍｅｉ ＳＨＥＮ Ｊｉａ－ｙａｎ ＷＥＮ Ｃｈａｎｇ－ｔａｏ １ ＣｏＵｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｕｎｎａｎ Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０２２４；。Ｈｏｎｇｔａ Ｓｏｉｌ ａｎｄ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｓｔｍｉｏｎ ｉｎ Ｙｕｘｉ Ｃｉｔｙ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｕｓｉｎｇ ｓｔａｎｄａｒｄ ｐｌｏｔ ｍｅｔｈｏｄ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｕｎｏｆｆ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｏｆ ｇｒａｓｓｌａｎｄ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｆｒｕｉｔ ｆｏｒｅｓｔ ｉｎ ｃｅｎｔｒａｌ Ｙｕｎｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｗｅｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｆｒｕｉｔ ｆｏｒｅｓｔ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖ￣ｉｏｎ ｂｅｃａｕｓｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｇｒａｓｓｌａｎｄ，ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ ｓｕｒｆａｃｅ ｒｕｎｏｆ ｍｏｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｆｒｕｉｔ ｆｏｒｅｓｔ ｗａｓ ｂｅｔｔｅｒ ｔｈａｎ ｇｒａｓｓｌａｎｄ．Ａｓ ｏｎｅ ｏｆ ｍａｉｎ ｆｏｒｅｓｔｓ ｉｎ ｒｅｔｕｒｎｉｎｇ ｆａｒｍｌａｎｄ ｔｏ ｆｏｒｅｓｔ．ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｆｕｉｒｔ ｆｏｒｅｓｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｈｏｒｔ ｏｐｅｒ￣ｉｎｇ ｃｙｃｌｅ ｎｄ ａｈｉｇｈ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ，ｉｔ ｌａｓｏ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｂｅｎｅｆｉｔｓ，ＳＯ ｉｔ ｗａｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｔｏ ｐｌａｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｆｒｕｉｔ ｆｏｒｅｓｔ：ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｙｐｅ：ｒｕｎｏｆ ａｎｄ ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｓｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ｍｏｕｎｔｍ＇ｎｏｕｓ ａｒｅａ ｏｆ ｃｅｎｔｒａｌ Ｙｕｎｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ 我国是世界上水土流失最为严重的国家之一，由于特 殊的自然地理和社会经济条件，使水土流失成为了主要的 环境问题。经调查表明：我国水土流失状况表现出分布范围 广、面积大的特点Ⅲ。严重的水土流失会给我国的社会经济 发展和人民群众的生产生活带来许多方面的危害【２】．一方 面，水土流失会带走大量肥沃的土壤，从而使土层变薄、土 地石化和砂砾化，导致土地严重退化，耕地面积逐渐减少， 最终失去农业利用价值１３１；另一方面，大量泥沙下泄淤积江 肥力。本文以研究经果林和荒草地的水土保持功能为出发 点，通过观测径流小区内地表径流泥沙规律，进一步探究经 果林的水土保持功能。 １区域概况与研究方法 １．１试验地概况 试验地位于珠江流域西江水系南盘江上游玉溪大河支 流的红塔区二龙潭小流域，地处云南省玉溪市中心城区东南 部，地理位置为北纬２４。０８ ３０”～２４。３２ １８ ，东经１０２。３１ ４０＂一 １０２。３７ １２”，流域南发源于红塔区高仓镇龙树村，由南向北 河湖库，降低了水利设施的调蓄功能和天然河道的泄洪能 力，从而加剧了下游的洪涝灾害 。 近年来，由于特殊的地理位置、复杂的自然条件，加上 人地矛盾突出，致使云南省水土流失越来越严重。据统计， 云南省水土流失面积达１４．１３万ｋｍ２，占土地面积的３７％， 直接汇入东风水库，属东风水库三大径流区之一，是玉溪市 重要供水水源地东风水库径流区。流域总面积１８．６２９ ｋｍ ． 主沟道长度为ｌ５．５ ｋｍ。 二龙潭小流域属北亚热带半湿润冷冬高原季风气候， 地貌属波状起伏线切割中山区，多年平均降雨量９０９．１ ｍｍ， 最大年降雨量１ ４１３．７ ｍｍ，最小年降雨量５９１．５ ｍｍ。多年平 均暴雨天数为ｌ５ ｄ／年，年均蒸发量为１ ６２４．９ ｍｍ。 １．２试验设计 年流失土壤５．１８亿ｔ，主要发生在＞８。的坡地上，占总面积的 ９０％以上四。因此。防治水土流失显得尤为重要，水土流失的 防治是发展经济、保护国土、保护环境的一项重要工作［６１。 随着生产的发展和科学技术的进步，人类对于水土流 失危害的认识日益深刻和系统。经果林作为重要的水土资 根据小流域地形条件，选择荒草地和经果林地２种不 同土地利用类型，在小流域典型地段布设了水平投影面积 源开发性治理措施之一，不但经济效益高，而且保水保土保 肥能力强，生态效益明显，成为我国退耕还林工程建设的主 要林种用；在农业人口众多的丘陵地区或山区，由于耕地少、 坡耕地所占比重很大，发展经果林成为这些地区广大农民 增收致富的主要经济来源。但由于在树种选择、品种搭配、 种植模式和林分结构等方面不合理，导致大多数经果林地 依然存在严重的水土流失１８］。刘斌等 的研究结果表明，林 为５ ｍ￣２０ ｍ的标准径流小区，观测地表径流和土壤侵蚀 量。在２个小区的附近布设了一个重庆水文仪器厂制造的 ＪＤＺ１型数字自记雨量计测定每场降雨的降雨量、降雨历时。 径流小区基本特征见表１。 １．３指标测定 按《水土保持试验规程》（ＳＬ４１９－－２００７）进行径流小区 观测，观测内容包括降雨场次降雨日期、降雨量、降雨历时、 径流深、径流量、泥沙总量、土壤流失量等。 为便于试验分析，将经果林径流小区和荒草地径流小区 草植被通过林冠截流、林下草灌和枯枝落叶层的拦蓄及植 物根系对土壤的固结作用来保持水土、涵养水源、改善土壤 作者简介收稿日期１７２ 李玲（１９９１一），女，云南楚雄人，在读硕士研究生。研究方向 水土保持与生态修复。 ２０１６—１２—２６ 分别编号，其中经果林径流小区编为１ ，荒草地径流小区编 为 。 李玲等：滇中山地经果林水土保持功能研究 ２结果与分析 ２．１降雨分析 表２ ２０１６年５ｍｌＯ月试验小区雨季单次降雨情况 根据国家气象局颁布的降水强度等级划分标准，单次 降雨的降雨强度可以用平均雨强或时段雨强来描述。试验 期间（２０１６年５—１０月），二龙潭小流域共有２３次降雨．其 中小雨３次、中雨７次、大雨１２次、暴雨１次，可见大雨和 中雨是试验区产生地表径流、造成水土流失的主要雨型。最 大降雨出现在２０１６年７月７日，为８２ ｍｍ，最小降雨量出 现在２０１６年６月７日；平均雨强最大值出现在２０１６年６ 月６日．为１６ ｍｍ／ｈ。平均雨强最小值出现在２０１６年６月７ 日．为０．７ ｍｍ／ｈ。试验小区雨季单次降雨数据见表２。 ２．２大雨条件下径流泥沙特征分析 为明确大雨条件下径流深、径流系数、径流量、泥沙总 量、土壤流失量之间的关系，利用ＳＰＳＳ软件分析对２０１６年 １２次大雨的径流深、径流系数、径流量、泥沙总量、土壤流失 量进行皮尔逊相关分析，结果表明：经果林径流小区中，径 流深与径流系数呈显著相关；径流深与径流量、泥沙总量呈 极显著相关；径流深与土壤流失量呈显著相关。径流量与泥 沙总量呈极显著相关；径流量与土壤流失量呈显著相关。荒 草地径流小区中，径流深与径流系数、径流量、泥沙总量呈 极显著相关；径流系数与径流量、泥沙总量呈极显著相关： 径流量与泥沙总量呈极显著相关。大雨条件下经果林各降 雨特征因子相关关系见表３，大雨条件下荒草地各降雨特征 因子相关关系分析见表４。 ２．３中雨条件下径流泥沙特征分析 为明确中雨条件下径流深、径流系数、径流量、泥沙总 表３大雨条件下经果林各降雨特征因子相关关系分析 量、土壤流失量之间的关系，利用ＳＰＳＳ软件分析对２０１６年 ７次中雨的径流深、径流系数、径流量、泥沙总量、土壤流失 量进行皮尔逊相关分析。结果表明：经果林径流小区中，径 关：泥沙总量与土壤流失量呈极显著相关。中雨条件下经果 林各降雨特征因子相关关系分析见表５，中雨条件下荒草地 各降雨特征因子相关关系分析见表６。 流深与径流量、泥沙总量呈极显著相关；径流深与土壤流失 量呈显著相关；径流量与泥沙总量、土壤流失量呈显著相 关；泥沙总量与土壤流失量呈极显著相关。荒草地径流小区 中，雨量与径流深呈极显著相关；雨量与泥沙总量、土壤流 降雨是产生地表径流的先决条件。降雨量在很大程度 上决定了地表径流量的大小 。降雨及其产生的地表径流又 是造成土壤侵蚀的动力，进而产沙量随着地表径流量的增 加而增加［１ｌ】。降雨强度是影响地表径流和土壤侵蚀的重要因 子。相关研究认为，雨强对土壤侵蚀的作用大于对地表径流 失量呈显著相关；径流深与径流量、泥沙总量、土壤流失量 呈极显著相关；径流量与泥沙总量、土壤流失量呈极显著相 的作用。降雨强度越大，雨滴终极速度和打击动能越大，对 】７３ 资源与环境科学 现代农业科技２０１７年第４期 目 憔 ５ ４ ４ ３ ３ ２ ２ １ １ Ｏ Ｏ ５ Ｏ ５ Ｏ ５ ０ ５ ０ ５ ０ 表土稳定性的破坏越大，从而土壤侵蚀就越严重旧。 ２．４经果林与荒草地径流产流特征对比分析 经果林与荒草地降雨、产沙特征因子对比分析见图１￣４。 可以看出，经果林与荒草地径流深最大值出现在９月１０日． 其中：经果林为１．８ ｍｍ，荒草地为４．３ ｍｍ。经果林与荒草地 径流量最大值出现在９月１０日，其中：经果林为０．１８１ ｍ３， 蝴 奄 崤 荒草地为０．４３０ ｍ。。经果林与荒草地泥沙总量最大值亦出 Ｏ ８ ６ ４ ２ Ｏ ８ ６ ４ ２ 现在２０１６年９月１０日，其中：经果林为Ｏ．５ｌ９ ｋｇ，荒草地为 ０ Ｏ Ｏ ０ Ｏ Ｏ Ｏ 巧 加 ｍ ＝兮 Ｏ １．７５ ｋｇ。经果林土壤流失量最大值出现在５月２１日和５月 ２４日，为０．０７ ｔ／ｈｍ２，荒草地土壤流失量最大值出现在８月 ｌ０目和８月１１日。为０．３ ｔ／ｈｍ２。 颦｝ ＩＩ Ｉ Ｉ昌昌宝高昌８ Ｉ Ｉ ｌ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ答霉罱骂军 ｌ ｌ Ｉ Ｉ Ｉ 日期 ＝兮昌昌害ｇ ｇ ｇ答答害８害窨２宝宝 日期 图１ ２０１６年５—１Ｏ月径流深对比分析 图４ ２０１６年Ｓ一１Ｏ月土壤流失量对比分析 量、土壤流失量小于荒草地的径流深、径流量、泥沙总量、土 壤流失量。 经分析，试验期间经果林径流小区累积径流量为０．７１７ 娴 蜒 ｍ ，累积泥沙总量为０．０７４ ｋｇ，累积土壤流失量为０．３５ ｔ］ｈｌｎ２。 荒草地径流小区累积径流量为１－３５ ｍ３，累积泥沙总量为 ４．８６ ｋｇ，累积土壤流失量为１．３２ ｔ］ｈｍ２ｏ综合经果林和荒草地 径流产沙特征分析，经果林的累积径流量、累积泥沙总量、 累积土壤流失量均小于荒草地。从减流减沙角度看，经果林 地优于荒草地。 ３结论与讨论 综合以上分析，通过研究经果林径流小区与荒草地径 （下转第１７９页） 何冲祝等：广州市稻田土壤大孔隙特征研究 （７５００－３００００个），中后期先骤减（从３５０００个降至１５０００个）， ２．２土壤大孔隙沿深度变化分析 在等级７到等级８区间孔隙数量处于稳定，后期快速下降。 ２处土壤都呈现先缓慢增加再快速上升，最后分２个 阶段下降，但增城区土壤的前期缓慢增加时存在“平台”，而 萝岗区土壤在后期下降的过程中有小幅反弹。土壤大孔隙 在０．０ｌ１—０．０１９ ａｍ区间的孔隙数量占比最大。 大孔隙度，％ ０ １０ ２０ ３０ 由图２可知，增城、萝岗两地土壤均随着土层深度的加 深，大孔隙度逐渐减小。在２～８ ａｍ深度范围内，萝岗土壤大 孔隙度减少幅度大，从１５．９％下降到９．７％；而增城土壤则变 化较为平缓，从２０．６％下降到１７．４％。在１２—１６ ｃｍ深度范 ２ ４ ６ ８ ｍ￡！ 加 围内，增城土壤大孔隙度变化幅度大，从ｌ４．７％下降到３．１％； 大孔隙度，％ ０ ５ ｌＯ １５ ２Ｏ 昌 鲁 聪 蜷 图２增城区（ａ）和萝岗区（ｂ）沿深度土壤大孔隙度分布 而萝岗土壤则呈现出平缓的趋势，从７．４％下降到５．７％。２个 地区土壤中各个孔径等级沿深度的变化曲线相似。萝岗区 曲线先是呈小幅度的波动增加状态，到１０ ｃｍ处开始大的 ２ ４ ６ ８ ｍ￡！ 加 大孔隙数目等指标在不同的土壤时期也不相同，土壤大孔 隙在０．０ｌ１—０．０１９ ａｍ区间的孔隙数量占比最大，同一地区土 壤不同孔隙直径沿深度分布情况相似，两地土壤均随着土 层深度的加深，大孔隙度逐渐减小。 ４参考文献 ｆ１１ ＧＥＲＭＡＮＮ Ｐ Ｆ，ＥＤＷＡＲＤＳ Ｗ Ｍ，ＯＷＥＮＳ Ｌ Ｂ．Ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｏｆｂｒｏｍｉｄｅ ａｎｄ 波动，到１６ ａｍ时又开始平稳的变化。增城区曲线先是呈大 幅度的波动增加，６ ｃｍ深度之后趋于平缓，并有下降趋势， 于１２—１４ ｃｍ有小幅波动。 动物和植物根系都可以形成管状大孔隙，增城土壤利 ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ａｆｔｅｒ ｉｎｆｉｈｍｔｉｏｎ ｉｎｔｏ ｓｏｉｌｓ ｗｉｔｈ ｍａｃｒｏｐｏｒｅｓ［Ｊ］．Ｓｏｉｌ Ｓｃｉ Ｏｃ ＳＡｍ Ｊ。１９８４，４８：２３７—２４＿４． 用土壤生物活动［６１，当动物活动圈和根系腐烂ｔＴ－Ｓｌ就形成大量 的大孔隙系统。因此，增城区土壤为刚收割完的土壤。前茬栽 植的水稻根系大部分腐烂在耕作层中；增城土壤２—１２ ｃｍ 范围内含有丰富的相互连通的孔隙、孔洞和洞穴，是根系、 【２】王彬俨，程金花，张洪江，等．北京昌平区农地土壤大孔隙特征［Ｊ］．水 土保持学报，２０１２，２６（３）：１８９—１９３． 【３】余长洪，周明耀．两种土壤大孔隙结构差异的数字图像分析［Ｊ】．广东 水利水电，２００７，１（１）：２７—３５． ［４］郑飞．年份不同压实度黏性土微细观孔隙结构研究及分形表征【Ｄ】．武 汉：湖北工业大学，２０ｌ４． 『５１ ＯＭ佣Ｕ。ＷＩＬＤ Ａ．Ｕｓｅ ｏｆ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｄｙｅｓ ｔｏ ｍａｒｋ ｔｈｅ ｐａｔｈｗａｙｓ ｏｆ ｏｌｕｔｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｏｉｌｓ ｕｎｄｅｒ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．２．Ｆｉｅｌｄ 蚂蚁和蚯蚓的活动所产生的。萝岗区土壤已收割完一段时间， 表面已开始长有杂草，表层土存在根系呼吸。微小动物活动 位于浅层根系。 ３结论与讨论 ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ［Ｊ］．Ｓｏｉｌ Ｓｃｉ，１９７９，１２８（２）：９８—１０４． 『６１ ＭＵＲＰＨＹ Ｃ Ｐ，ＢＡＮＦＩＥＬＤ Ｃ Ｆ．Ｐｏｒｅ ｓｐａｃｅ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ａ ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ ｈｏｒｉｚｏｎｏｆｔｏｗｓｏｉｌｓ［Ｊ］．ＪＳｏｉｌＳｏｉ。１９７８，２９：ｌ５６一ｌ６６． 『７１ ＰＥＮＭＡＮ Ｈ Ｌ，ＳＣＨ０ｎＥＬＤ Ｒ Ｋ．Ｄｒａｉｎａｇｅ ａｎｄ ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｆａｌｌｏｗ 通过使用数字图像制备分析技术对广州２个地区的２ 类土壤的分布规律和变化特征进行分析，结果２类土壤大 ｓｏｉｌ ａｔ Ｒｏｔｈ Ａｍｓｔｅｄ［Ｊ］．Ｊ Ａｇｒｉｃ Ｓｃｉ，１９４１，３１：７４—１ｏ９． 【８】刘伟．土壤大孔隙及其研究方法［Ｊ］．应用生态学报，２００１，１２（３）：４６５— ４６８． 孔隙系统变化存在着差异，也存在共同点，主要规律为土壤 （上接第１７４页） 流小区径流泥沙特征和径流产沙特征，结果表明，相比荒草 地，经果林能有效拦截地表径流，减少土壤泥沙量，达到蓄 水保墒、保土的效果。出现该结果，一方面是荒草地因人畜 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