王曉榮 萬(wàn)伏紅 崔鴻俠 龐宏?yáng)| 潘磊 唐華

摘要：選擇三峽庫(kù)區(qū)內(nèi)4種典型退耕還林模式，基于2004，2007，2010年3年的定位觀(guān)測(cè)，對(duì)三峽庫(kù)區(qū)退耕還林模式水土保持效益進(jìn)行動(dòng)態(tài)研究。結(jié)果表明：①與坡耕地相比，退耕還林促使土壤容重降低、孔隙度增加，但各模式變化存在差異。②地表徑流量、徑流系數(shù)、土壤侵蝕模數(shù)均呈現(xiàn)明顯的降低趨勢(shì)，其中地表徑流平均減少量8043%～8682%，變化趨勢(shì)為坡耕地>茶園>刺槐林>板栗林>柑橘+紫穗槐林；徑流系數(shù)變化減少范圍在0017～0025之間，柑橘+紫穗槐林8679%、板栗林8539%、茶園8333%、刺槐林8095%；土壤侵蝕模數(shù)減少1 40939～1 45815 t·（km2a）-1，為坡耕地>刺槐林>板栗林>茶園>柑橘+紫穗槐林。③隨著退耕年限的增加，除了板栗林表現(xiàn)為逐漸升高外，其他退耕還林模式土壤有機(jī)質(zhì)含量均表現(xiàn)為先降低后升高。全氮含量在刺槐林和柑橘+紫穗槐林表現(xiàn)為先降低后升高，而板栗林和茶園則表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì)。全磷含量在各退耕模式中不斷增加。除柑橘+紫穗槐林的全鉀含量增加35%外，其他模式都逐漸降低，分別為刺槐林3724%、板栗林1233%、茶園823%。

關(guān)鍵詞：三峽庫(kù)區(qū)；退耕還林模式；水土保持；定位監(jiān)測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：S7533文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004-3020（2014）04-0001-05

長(zhǎng)期以來(lái)，三峽庫(kù)區(qū)是我國(guó)水土流失最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，根據(jù)2007年遙感調(diào)查結(jié)果，三峽庫(kù)區(qū)水土流失面積為28 04210 km2＼[1＼]，而坡耕地分布廣且墾殖指數(shù)高是造成其水土流失嚴(yán)重的主要原因＼[2＼]。庫(kù)區(qū)嚴(yán)重的水土流失使得大量泥沙直接進(jìn)入水庫(kù)，對(duì)水庫(kù)的庫(kù)容和水質(zhì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響＼[3＼]，因此如何快速有效減少該區(qū)域水土流失對(duì)三峽庫(kù)區(qū)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

退耕還林工程是我國(guó)實(shí)施的一項(xiàng)重點(diǎn)林業(yè)生態(tài)工程，現(xiàn)已成為我國(guó)生態(tài)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和林業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)之一＼[4＼]。從2000年開(kāi)始，三峽庫(kù)區(qū)開(kāi)始實(shí)施大面積的退耕還林，退耕還林與植被恢復(fù)的程度究竟如何，其對(duì)水土流失的影響多大等等，目前沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)和科學(xué)的評(píng)估，以至影響到了該項(xiàng)工程的持續(xù)性＼[5-6＼]。為了及時(shí)、全面地反映退耕還林不同時(shí)段和不同模式的效益變化趨勢(shì)和工程建設(shè)中存在的問(wèn)題，必須開(kāi)展不同退耕還林模式及工程效益動(dòng)態(tài)分析工作，在此基礎(chǔ)上評(píng)價(jià)其綜合效益動(dòng)態(tài)＼[7-8＼]。

為此，本文選擇了三峽庫(kù)區(qū)4種典型退耕還林模式，在連續(xù)多年定位觀(guān)測(cè)基礎(chǔ)上，開(kāi)展了退耕還林水土保持方面的研究，以期為該區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)以及退耕還林效益評(píng)價(jià)提供相關(guān)的參考。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于湖北省秭歸縣境內(nèi)的蘭陵溪小流域，距長(zhǎng)江三峽大壩上游5 km處，地理坐標(biāo)為東經(jīng)110°54′30″～110°56′20″，北緯30°50′04″～30°52′09″，基巖為花崗巖。氣候類(lèi)型屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，冬夏氣候交替明顯，年平均氣溫180 ℃，≥10 ℃積溫為5 300 ℃，無(wú)霜期250 d，多年平均降雨量為1 150 mm，年內(nèi)分配不均，4～10月降水量約占全年的85%，年蒸發(fā)量為1 4215 mm。流域內(nèi)土壤以黃壤為主＼[4，8＼]。

1.2研究方法

1.2.1樣地設(shè)置

選擇該區(qū)域退耕還林較為普遍的4種退耕還林模式（刺槐Robinia pseudoacacia林、柑橘 Citrus reticulata +紫穗槐Amorpha fruticosa林、板栗Castanea mollissima林、茶園）進(jìn)行監(jiān)測(cè)樣地的布設(shè)，各種退耕模式每年進(jìn)行1次穴式施肥。樣地設(shè)置采用典型取樣法，面積為20 m×20 m，每個(gè)模式5次重復(fù)。樣地基本情況具體見(jiàn)表1。

1.2.2監(jiān)測(cè)及調(diào)查方法

土壤理化性質(zhì)觀(guān)測(cè)。分別于2004，2007和2010年6月中旬在每個(gè)樣地對(duì)角線(xiàn)上選2個(gè)部位，各挖1個(gè)土壤剖面，土樣僅取0～30 cm的混合樣，帶回測(cè)定土壤養(yǎng)分指標(biāo)。同時(shí)，利用環(huán)刀于剖面中部采集土樣1份，帶回室內(nèi)測(cè)定土壤容重、孔隙度等指標(biāo)。

地表徑流量及產(chǎn)沙量觀(guān)測(cè)。通過(guò)在各類(lèi)退耕林地內(nèi)設(shè)立坡面徑流場(chǎng)，徑流場(chǎng)水平投影面積為20 m×10 m，下端設(shè)承水槽，并連接1 m3沉沙池，設(shè)水尺觀(guān)測(cè)徑流體積，底部設(shè)排水管。在觀(guān)測(cè)徑流的同時(shí)，將量水池中的水?dāng)嚢杈鶆蚝笕?，?jīng)過(guò)濾、烘干、稱(chēng)重求算徑流含沙量和侵蝕量。降雨量采取CR2型翻斗式電腦數(shù)字雨量計(jì)（成都產(chǎn)）觀(guān)測(cè)。于2004，2007，2010年6～8月間對(duì)各模式降雨數(shù)據(jù)和產(chǎn)流情況進(jìn)行調(diào)查。

土壤養(yǎng)分含量測(cè)定。土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法測(cè)定，全氮采用凱氏定氮法測(cè)定，全磷采用氫氧化鈉熔融—鉬銻抗比色法測(cè)定，全鉀采用堿熔—火焰光度法測(cè)定。

2結(jié)果與分析

2.1不同退耕還林模式土壤物理性質(zhì)動(dòng)態(tài)

一般而言，地上植被的生長(zhǎng)會(huì)對(duì)土壤質(zhì)地和物理性質(zhì)具有較大的改良作用，包括改變土壤結(jié)構(gòu)、土壤質(zhì)地以及空隙狀況，在一定程度上可以反映各種退耕模式對(duì)土壤改良效益。

從表2可知：土壤容重在不同模式間的變化趨勢(shì)為坡耕地>茶園>板栗林>刺槐林>柑橘+紫穗槐林，其中茶園減少1236%、板栗林1215%、刺槐林1128%、柑橘+紫穗槐林1085%。隨著退耕還林年限的增加，刺槐林和柑橘+紫穗槐林土壤容重具有減小的趨勢(shì)，而板栗和茶園則具有增加的趨勢(shì)，這可能與后兩種退耕模式受人為活動(dòng)影響更大造成。

孔隙度反映土壤孔隙所占容積的比例，亦可反映土壤的基本物理性質(zhì)屬性。從表2可知：土壤孔隙度在所有退耕模式中均存在不同程度的增加，其變化趨勢(shì)為板栗林>刺槐林>柑橘+紫穗槐林>茶園>坡耕地，分別較坡耕地增加了872%，609%，430%，223%；土壤非孔隙度變化趨勢(shì)為板栗林>柑橘+紫穗槐林>茶園>刺槐林>坡耕地，分別較坡耕地增加了15250%，14248%，13246%，7690%；土壤總孔隙度變化趨勢(shì)為板栗林>柑橘+紫穗槐林>刺槐林>茶園>坡耕地，分別較坡耕地增加了1180%，869%，699%，141%。同時(shí)，隨著退耕年限的增加，不同退耕還林模式對(duì)土壤孔隙的改良效果具有一定的差異，其中生態(tài)林則各指標(biāo)均向良好的方向發(fā)展，而經(jīng)濟(jì)林則變化較大，這與人為生產(chǎn)活動(dòng)干擾嚴(yán)重密切相關(guān)。

2.2不同退耕還林模式徑流及土壤侵蝕動(dòng)態(tài)

地表徑流是降雨經(jīng)過(guò)林冠截留、地被物的攔蓄以及填洼、入滲和蒸發(fā)等過(guò)程后，到達(dá)地表形成的徑流，它是土壤侵蝕和水土流失的主要驅(qū)動(dòng)力。在相同立地條件下，同一場(chǎng)降雨下，地表產(chǎn)流主要受地表地被物的特性影響，不同植被類(lèi)型其產(chǎn)流量大小差異較大＼[8＼]。

由表3可知：與坡耕地相比，退耕還林后，地表徑流量呈現(xiàn)明顯的減少趨勢(shì)，平均減少量為8043%～8682%，變化趨勢(shì)為坡耕地>茶園>刺槐林>板栗林>柑橘+紫穗槐林。在所有退耕還林模式中，茶園模式的地表徑流量最大，其平均值為32030 m3·hm-2，這主要是由于茶園地在采收、管理等人為干擾下，破壞了林地土壤的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，致使其地表徑流在所有退耕模式中最大＼[9＼]。各退耕還林地的徑流系數(shù)變化范圍在0017～0025之間，與坡耕地相比，各退耕模式明顯降低，其中柑橘+紫穗槐林8679%、板栗林8539%、茶園8333%、刺槐林8095%，由此可見(jiàn)，研究區(qū)坡耕地退耕還林后有效減弱了地表徑流的發(fā)生。土壤侵蝕模數(shù)也都表現(xiàn)出明顯的降低趨勢(shì)，與地表徑流變化趨勢(shì)一致，為坡耕地>刺槐林>板栗林>茶園>柑橘+紫穗槐林，減少的范圍為1 40939～1 45815 t·（km2·a）-1。隨著退耕年限的增加，坡耕地經(jīng)退耕還林后能有效減弱地表徑流和土壤侵蝕的發(fā)生，對(duì)水土流失起到了有效的抑制作用。

2.3不同退耕還林模式土壤養(yǎng)分動(dòng)態(tài)

不同退耕還林模式，植被對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收與歸還過(guò)程各有差異，從而就體現(xiàn)出不同植被模式對(duì)土壤改良效益的差異性＼[9＼]。如表4所示，隨著退耕年限的增加，除了板栗林表現(xiàn)為逐漸增加外，其他退耕還林模式土壤有機(jī)質(zhì)含量均表現(xiàn)為先降低后升高。就單一退耕還林模式而言，從2004～2010年，刺槐林增加了6129%、板栗林5195%、茶園2222%，而柑橘+紫穗槐林則降低了4088%，這主要是新造林地土壤通透性變好，由于土壤通氣條件的改善，土壤有機(jī)質(zhì)分解也較快。另外，新造林地處于林分形成階段，消耗了大量的土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)，土壤碳輸出往往大于輸入，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)暫時(shí)出現(xiàn)下降，但隨著退耕還林年限的增加，地上植被生長(zhǎng)狀況逐漸變好，返還于土壤的枯落物的含量也逐漸增加，導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量上升。

就土壤養(yǎng)分全含量而言，不同退耕還林模式的土壤全氮含量平均值變化為柑橘+紫穗槐林>板栗林>刺槐林>茶園，分別為0077%，0069%，0051%，0035%。隨著退耕還林年限的增加，刺槐林和柑橘+紫穗槐林表現(xiàn)為先降低后增加，而板栗林和茶園則表現(xiàn)為逐漸增加的趨勢(shì)。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)林較非經(jīng)濟(jì)林土壤有機(jī)氮增加的比例要高，這主要是由于經(jīng)濟(jì)林人為每年施用氮肥造成其土壤含量增加較多。不同退耕還林模式的土壤全磷含量平均值變化為刺槐林>柑橘+紫穗槐林>茶園>板栗林，分別為0180%，0120%，0085%，0082%，且隨著退耕還林年限的增加，各種退耕還林模式都表現(xiàn)為逐漸增加，分別為刺槐24428%、柑橘+紫穗槐林30975%、板栗林20487%、茶園10163%，可見(jiàn)退耕后土壤全磷增加比例相當(dāng)大，這更多的是因?yàn)槿藶槭┓蕦?dǎo)致土壤中磷元素含量極大的增加。不同退耕還林模式的土壤全鉀含量平均值變化為茶園>板栗林>刺槐林>柑橘+紫穗槐林，分別為184%，073%，068%，065%。隨著退耕還林年限的增加，除柑橘+紫穗槐林增加35%外，其他模式都表現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，分別為刺槐林3724%、板栗林1233%、茶園823%。

3結(jié)論

（1）退耕還林后，各退耕模式土壤的通氣狀況大為改觀(guān)，土壤孔隙數(shù)量增加，總孔隙度增大，毛管孔隙度與非毛管孔隙度也相應(yīng)增加，通氣透水性增強(qiáng)，表明隨著還林年限的增加，土壤的通氣、保水能力在緩慢增強(qiáng)。

（2）與坡耕地相比，退耕還林各模式地表徑流量呈現(xiàn)明顯的減少趨勢(shì)，平均減少量為8043%～8682%，變化趨勢(shì)為坡耕地>茶園>刺槐林>板栗林>柑橘+紫穗槐林。徑流系數(shù)變化范圍在0017～0025之間，與坡耕地相比，各退耕模式明顯降低，其中柑橘+紫穗槐林8679%、板栗林8539%、茶園8333%、刺槐林8095%。土壤侵蝕模數(shù)也都表現(xiàn)出明顯的降低趨勢(shì)，為坡耕地>刺槐林>板栗林>茶園>柑橘+紫穗槐林，減少的范圍為1 40939 ～1 45815 T·（km2·a）-1。可見(jiàn)，不同的退耕還林模式比坡耕地都具有更好的固持土壤和減少土壤侵蝕的作用，且隨著退耕年限的增加，植被生長(zhǎng)狀況更加良好，植被土壤的固持作用和減少侵蝕的作用會(huì)越來(lái)越明顯

（3）隨著退耕年限的增加，除了板栗林表現(xiàn)為逐漸增加外，其他退耕還林模式土壤有機(jī)質(zhì)含量均表現(xiàn)為先降低后升高。土壤全氮含量在刺槐林和柑橘+紫穗槐林表現(xiàn)為先降低后增加，而板栗林和茶園則表現(xiàn)為逐漸增加。全磷含量則在各種退耕還林模式都表現(xiàn)為逐漸增加，分別為刺槐24428%、柑橘+紫穗槐林30975%、

板栗林20487%、茶園10163%。全鉀含量除柑橘+紫穗槐林增加3500%外，其他模式都表現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)，分別為刺槐林3724%、板栗林1233%、茶園823%，這與鉀元素容易溶水有關(guān)，隨著降雨的沖刷往往使得土壤鉀元素含量呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，而柑橘+紫穗槐林的增加的原因還有待于進(jìn)一步的觀(guān)察和探討。從中可以看出，由于植被特性和人為干擾程度的不同，不同類(lèi)型的退耕還林土壤質(zhì)量恢復(fù)具有明顯的差異，但整體而言，說(shuō)明退耕還林有利于土壤養(yǎng)分提高，土壤保存養(yǎng)分能力也隨之增強(qiáng)＼[10＼]。

（4）通過(guò)對(duì)三峽庫(kù)區(qū)不同退耕模式的水土保持監(jiān)測(cè)研究發(fā)現(xiàn)，坡耕地經(jīng)過(guò)植被的建設(shè)和恢復(fù)，其水土流失在短期內(nèi)即可得到一定程度控制，而且隨著退耕還林年限的延長(zhǎng)，水土保持效益均會(huì)朝著良好的方向發(fā)展，但以短期內(nèi)觀(guān)測(cè)到數(shù)據(jù)還不能夠衡量各退耕模式的優(yōu)劣，因?yàn)槿藶榛顒?dòng)的干擾在一定程度上會(huì)影響水土規(guī)律的變化，這還需要長(zhǎng)期進(jìn)一步的觀(guān)測(cè)和研究。

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（責(zé)任編輯：鄭京津）