坡地栽种植物活篱笆防治水土流失的试验初报.doc

彭业轩在湖北水利2002年第4期发表共5400字坡耕地栽种植物篱笆防治水土流失的试验初报彭业轩(秭归县水土保持局 443600)摘 要： 本文以三峡库区紫色土坡耕地栽种植物活篱笆的试验资料为依据，对坡地上如何布置植物活篱笆以及活篱笆的生长和初其效益进行了初步阐述，分析了不同种类的植物活篱笆的生长高度、冠幅、生长量变化情况和不同植物篱防治坡面水土流失的效果进行了初步探讨。关键词： 坡耕地 植物篱 水土流失 1 引言： 我国是一个多山国家，坡耕地在国土中占相当大的比例，巨大的人口压力，有限的平地面积，使广大山区加速了坡地的开发和利用1。长期以来，我国南方把坡改梯作为坡地改良的一种主要措施2。但对广泛分布的紫色岩耕地而言，岩性松软易风化，成土周期短，改梯后的培坎极易风化、坍塌，而且石坎本身没有产生能力，修建时，又需要花费大量的人力、物力和资金。如何寻求一条投资少、见效快、效益显著的坡地改良措施，已引起中外学者的关注。在坡地栽种等高植物活篱笆，实行等高种植被称作实践中的持续农业。一方面具有一定的技术性，在推广应用上需有具体的设计和操作规范；另一方面又具有较强的区域性，需要根据自然环境和社会经济条件，设计不同的改良应用模式。 项目名称：“植物篱+经济林”水土流失综合防治模式示范与推广。长江上游水土保持局办公室资助项目采用不同植物篱（灌木、乔木或草本植物）为对象，实行等高耕作，从防治土壤侵蚀的角度入手，探求具有经济效益、生态效益和社会效益的农林复合系统技术，是合理有效开发利用坡耕地的关键。对改良利用坡耕地、扩大环境容量、改善生态环境具有实际应用价值和一定的理论研究意义。2 试验区自然概况及场地布设 试验场布设于秭归县良斗河流域，该区属中亚热带湿润季风气候区，温暖湿润，光照充足，雨量丰沛。多年平均温17.3，极端最高温度41.5,极端最低-5.2。多年平均相对湿度79%,多年平均日照率25%，汛期最早出现于4月，最迟结束于10月汛期雨量占年降水总量的81.9%,多年平均降雨量998.8mm,多年平均水面蒸发量794.6mm(E601实测值)。试验场海拔高度190-250mm,坡度20-31，岩性为紫红色长石、石英砂岩、页岩、泥岩。土壤为紫色土，水稻土。土壤养份特征为缺氮、少磷，钾肥含量适中，PH值为7.0左右。2.1 植物篱笆树种：选择适宜当地生长习性，基部萌枝力强的黄荆，马桑，新银合欢、木槿。马桑 、黄荆 属多年生根蘖苗，木槿为扦插苗，新银合欢为一九九三年育苗后一九九四年春季移栽。2.2 试验场地布设:坡地植物篱分两个试验区,分别为2号地和3号地。2号地为农耕区植物篱，共分设12个小区，布设时按照树种不同分三个对比组。A组为新银合欢篱笆；B组为黄荆篱笆，C组为马桑篱笆，另在2号样地布设辅助试验小区3个，分别为坡地农耕小区，石坎水平梯田农耕小区和荒坡刺槐小区。3号地为经济林林植物篱笆试验区。共建小区16个，分树种布设四组，其中A组设小区6个，篱笆品种为新银合欢。B组设小区 4个，篱笆为马桑。C组设小区5个，篱笆为黄荆。D组设小区一个，植物篱笆为木槿。2.3 观测内容及方法：坡地活篱笆农耕区主要研究在坡向、坡度、土层厚度相同条件下，不同植物篱的生长状况、不同带间宽、不同植物篱的挡土效果。观测项目有：植物篱的生长高度、冠幅、植株基部直径、基部萌枝数和分枝数，不同时期的生物量，篱笆生长高度和土壤水分变化情况，农作物的观测包括生长高度、投入产出及其效益； 坡地经济林区植物篱试验区的观测：主要研究在同一坡面上不同坡位、不同树种、不同株间距的植物篱生长状况及挡土效果，经济林（脐橙）的观测内容为生长高度、冠幅、地径、萌芽期及梢长，以及柑桔的投入产出效益。3 验结果分析3.1 植物篱布设植物篱的株距、带间距是坡地布设植物篱的技术关健。株、带间距过大，植物篱的挡土效果就不明显；过小，则对植物生长不利。因此应根据坡面坡度、土层厚度和植物冠幅的大小以及林木栽种技术等因素综合考虑。3.1.1 植物篱株距的选择:在3号地作了20、30、40 cm的株距试验，在 11、12、13小区黄荆植物篱，20cm株距其植物篱坡面基部有大量的枝条形成篱笆带及堆积的土粒，挡土效果最好，30cm-40cm挡土效果依次减弱。3.1.2 植物篱埂梯田的形成过程：观测资料显示，带间宽在相邻两等高的垂直距离为2m时，坡面上被侵蚀的土粒经过多年的冲淤，被植物篱拦截，逐渐形成了水平梯田或小于5度的缓坡地。3.2 植物篱的生长状况分析3.2.1 从不同植物篱的生长高度和冠幅变化情况状况可以看出：黄荆的生长高峰期在59月，3个月生长高度可达150cm170cm。二次修剪后的生长速率同修剪前基本相同。在相同生长条件下，马桑与黄荆相比，生长高度和冠幅分别是黄荆的1/2和1/3。马桑的生长高度和冠幅比为1：1.2-1.5。二次修剪后马桑的生长高度和冠幅只占修剪前的1/5。新银合欢篱笆前期生长较慢，6月30日以后进入生长高峰期，年生长高度为190cm左右，冠幅为1.2m。木槿在生长期内生长速度平衡，年生长高度为160cm，冠幅为0.9m。3.2.2 不同植物篱生物量比较：植物篱的生物量是反映植物篱产出大小的指标之一。在3号地，我们作了马桑、黄荆2次平茬和全年不平茬的对比试验。试验结果如表（1），从表中可以看出马桑平茬后的生物量与不平茬后的生物量比为1：0.79，从而可以说明马桑不适宜二次平茬。黄荆植物篱两次平茬的生物总量与不平茬的生物总量比为：1.17:1,说明黄荆植物篱适宜二次平茬，从生长势看还可以考虑进行三次平茬修剪，木槿和新银合欢单株年生物量分别为555g和1660g。表（1）植物篱平茬与不平茬生物量对照树 种马 桑黄 荆木槿新银合欢一次平茬二次平茬合计年生物量一次平茬二次平茬合计年生物量鲜枝叶重(g)573102.0675.0851.51800700.02132.02500.0555.01660.0鲜枝重(g)243.554.0297.5521.0935.0382.51352.51317.5345.0820.0枝含水量(%)73.571.972.764.560.148.443.054.343.556.9枝叶干重(g)168.029.0197.0289.0612.0296.01087.0908.0297.0600.0枝叶含水率(%)70.771.471.166.066.057.649.061.853.563.8备 注不平茬不平茬3.3 不同植物篱的挡土效果分析,植物篱的挡土能力主要从坡面变化和篱坎高度来反映。3.3.1 不同植物篱对坡度的影响和形成的篱坎高度。由于植物种类不同，其基部直径、基部萌枝数和生长状况均有区别。表2（1-4）反映了农耕区和经济林区栽种植物篱两年后的坡度和篱坎高度变化。从中能看出黄荆植物篱2年可降坡3.5度，篱坎堆积高度为43.9cm，最高可达51.5cm。马桑植物篱2年可降坡1.0度，形成坎高12.4cm，最高可达14.0cm。新银合欢栽种后1年可降低1.7度，形成坎高10.0cm。木槿植物篱可降坡2.0度左右，形成坎高33.5cm。从表中还可以看出，由于植物株距不同，植物离的挡土效果也不一样，以黄荆植物篱为例，20、30、40cm株距栽种两年的篱坎平均高度分别为51.5、45.0、40.0cm。(表2-1)不同植物篱坡度，坎高变化对照 单位：度区 号12345678910原始坡度中下段252522272828.532.5282622上段312825303026.528333327两年后坡度中下段23222325.328.527.530262029上段272723.52925.526.52927.527.521平 均原坡2824.523.528.529.027.030.330.529.524.5变坡2526.523.327.22727.529.526.823.825.0减坡度数3.02.00.21.32.00.50.83.75.7-0.5(表2-2)2号地农作物植物篱坎高对照 单位：cm树 种新银合欢马桑黄荆区 号123456789坎高上16.514.016.015.011.53303444下15.011.817.572.05354038平 均15.812.916.811.06.84.032.53741(表2-3)）3号地经济林区植物篱坡度变化对照 单位：度区号12345678910111213141516原始坡度35272932292931-32.5303134303431333031变化后坡度31262927272630-31.5293132.528.528.527.52725.529减坡度数4105231101.51.55.53.564.52(表2-4)3号地经济林区植物篱坎高对照 单位：cm树种新银合欢马桑黄荆 木槿区号12345678910111213141516篱坎高度13.010.57.533.015.05.511.514.012.511.551.545.040.047.036.533.5平均10.317.812.444.033.5试验期间，我们作了相同树种不同定植移栽方式的试验，结果表明采用双行移栽的植物篱与单行植物篱相比，在同等条件下，前者的挡土能力要强得多，因为双行移栽起到了二次拦蓄泥沙的作用，从而加速了成坎速度。以新银合欢为例，3号地单行移栽的1、2、3小区坎高分别为13.0、10.5、7.5cm，双行移栽的4、5、6小区分别为33、15、5.5cm，平均是单行移栽的1.73倍。3.3.2 不同坡位植物篱与形成篱坎高度的关系。坡地由于顺坡耕作和暴雨侵蚀，大量泥沙自上而下移动加速了下部坡位篱坎的成坎速度，从表3可以看出，在同一坡面上植物篱坎高度坡体下部大于中部，中部大于上部。表3 不同坡位篱坎高度对照 单位：cm坡位区 号坎 高平均上3610137.55.511.540.016.13中2591210.515.012.545.020.75下1481113.033.014.051.527.883.4 植物篱占地比例和投资分析。活篱笆在坡地中所占面积的大小是选择植物篱种标准之一，也是检验坡耕地产出效益的一项重要指标。植物篱占地全年耕作中分为两个阶段，即植物篱进入休眠阶段和植物篱生长旺盛阶段。当植物篱进入休眠阶段，正好是冬季作物播种至作物基本成熟阶段，这段时间植物篱带占地宽约为2030cm；植物篱进入生长旺盛阶段的411月，当植物生长到一定高度后，通过平茬修剪，植物高度和冠幅一般控制在10050cm以内。结果表明：活篱笆带的占地宽全年平均约为2040cm。植物篱生物工程的投资以及植物篱本身的产出效益是检验坡地改良利用方式的一个重要指标。植物篱的投资一般包括种苗费和平茬修剪用工。种苗费一般为一次性投入，每公顷坡耕地大约20002700元，修剪用工每公顷每年投工60个左右，平均按710年植物篱形成水平田推算，每公顷总投资为800012000元左右。上述试验数据表明：每株植物篱每年可向坡地提供0.52.5kg的鲜枝叶绿肥；按每公顷移栽18000株植物计算，植物篱每年可向坡地提供800030000kg的鲜枝叶绿肥，若鲜枝叶按0.10元/kg计算，每年每公顷产出价值可达800元以上。若在相同条件下，修建石坎梯田，据调查，石坎梯田的培砍占地约占单位水平面积的6.720%,修建一公顷水平石坎梯田投资大约6万元以上。同时，石坎梯田的维护每年也需投入，二者相比，仅植物篱本身的产出效益一项就