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摘要:為了恢復(fù)板栗經(jīng)濟(jì)林生態(tài)系統(tǒng)功能，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展，以遼東山區(qū)丹東板栗園為例，分析板栗園修筑池臺(tái)田、板栗套種紅松、紫穗槐穿帶、自然生草覆蓋等水土保持技術(shù)對(duì)板栗經(jīng)濟(jì)林土壤水文特性的影響。結(jié)果表明，在板栗園實(shí)施不同措施，不僅改善了板栗園土壤水文功能，也有效地改善了土壤物理性質(zhì)，降低了土壤密度，增加了孔隙度，有利于土壤水分入滲，提高了蓄水保土能力，促進(jìn)板栗經(jīng)濟(jì)林的生態(tài)系統(tǒng)向良性轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞:板栗經(jīng)濟(jì)林;生態(tài)功能;恢復(fù)技術(shù);土壤水文特性

丹東市的板栗栽培歷史悠久，已成為全國(guó)板栗生產(chǎn)和出口的重要基地。近年來(lái)，由于受果農(nóng)傳統(tǒng)生產(chǎn)習(xí)慣和不合理的人為活動(dòng)影響，板栗經(jīng)濟(jì)林地水土流失問(wèn)題加劇，生態(tài)功能逐漸退化，生態(tài)環(huán)境不斷惡化，嚴(yán)重影響了板栗果實(shí)產(chǎn)量與品質(zhì)，阻礙了板栗產(chǎn)業(yè)的高效、可持續(xù)發(fā)展。本研究針對(duì)板栗經(jīng)濟(jì)林生態(tài)退化和生態(tài)功能逆向發(fā)展的問(wèn)題，采取板栗園修筑池臺(tái)田、板栗套種紅松、紫穗槐穿帶、自然生草覆蓋等水土保持措施，分析不同治理措施對(duì)板栗園土壤水文特性的影響。研究結(jié)果對(duì)恢復(fù)板栗經(jīng)濟(jì)林生態(tài)系統(tǒng)功能、改善板栗園土壤理化性質(zhì)、促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展以及保護(hù)和可持續(xù)利用丹東市板栗資源具有重要意義。

1研究區(qū)概況

遼寧省是我國(guó)板栗主產(chǎn)區(qū)之一，分布范圍主要是鴨綠江流域、遼東半島、渤海灣西側(cè)和長(zhǎng)城沿線，因?yàn)樯鲜鰠^(qū)域的土壤、雨量及氣候條件適宜板栗樹(shù)生長(zhǎng)，特別是遼東山區(qū)腹地的丹東市更是為板栗的生長(zhǎng)提供了優(yōu)越的環(huán)境。目前，丹東市板栗總面積已突破10萬(wàn)hm2，8000多萬(wàn)株，年產(chǎn)量達(dá)到8．3萬(wàn)t，年產(chǎn)值4．8億元，總產(chǎn)量占遼寧省的95%、全國(guó)的8%。

2板栗經(jīng)濟(jì)林生態(tài)功能恢復(fù)技術(shù)體系

2．1板栗園果樹(shù)池臺(tái)田技術(shù)。板栗園多分布在坡度較陡、土層相對(duì)較厚的區(qū)域，目前水土流失和生態(tài)退化較為嚴(yán)重，為了保護(hù)土地資源、恢復(fù)其生態(tài)系統(tǒng)功能、改善生態(tài)環(huán)境、提高栗園產(chǎn)量，選擇修筑果樹(shù)池臺(tái)田。田面長(zhǎng)為沿原坡面橫向相鄰兩田埂之間的距離。如確定果樹(shù)的株距為3m，田面長(zhǎng)度可為3m或6m，一般不超過(guò)8m，大于8m時(shí)應(yīng)修新的竹節(jié)田塊。因果樹(shù)品種的不同，田面毛寬(M)也有所不同，一般為3～4m。按當(dāng)?shù)?0a一遇24h最大降水量設(shè)計(jì)田埂高度，田埂高度一般為0．25～0．35m，田埂頂寬為0．2～0．3m，坡比為1∶0．5～1∶1。竹節(jié)梯田的田坎最大高度一般不超過(guò)1．8m，實(shí)際施工中微地形不規(guī)則地塊的坡度大多為8°～15°，田坎高度為0．6～1．1m。在設(shè)計(jì)田坎坡度時(shí)，要考慮土體的內(nèi)摩擦角、田坎高度和土壤密度等影響因素，一般要求竹節(jié)梯田的坡角不超過(guò)60°。板栗園池臺(tái)梯田立體示意圖，如圖1所示。

2．2板栗套種紅松技術(shù)。紅松是丹東市山區(qū)地帶性經(jīng)濟(jì)林優(yōu)勢(shì)樹(shù)種，既是保持水土、涵養(yǎng)水源的最佳樹(shù)種，也是優(yōu)良的用材樹(shù)種和經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，是更新替代丹東市板栗經(jīng)濟(jì)林和改造老板栗園的主要樹(shù)種。魚(yú)鱗坑整地是治理坡耕地水土流失的重要措施，魚(yú)鱗坑的斷面尺寸和密度應(yīng)根據(jù)徑流量和造林密度確定［1］。設(shè)計(jì)時(shí)按照10a一遇最大3～6h暴雨標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤晏卣髦涤?jì)算魚(yú)鱗坑斷面為半圓形，短半徑為0．75m，深為0．5m。魚(yú)鱗坑密度與紅松的造林密度相同，株行距2．0m×2．0m，上下行品字型排列。

2．3植物籬穿帶技術(shù)。植物籬穿帶技術(shù)是減少坡面土壤侵蝕，改良土壤理化性質(zhì)的重要技術(shù)手段［2－4］。該技術(shù)通過(guò)縮短坡長(zhǎng)、增加地表糙度、減弱水流的流速和攜沙能力，有效減少土壤和養(yǎng)分的流失。同時(shí)該技術(shù)兼具造價(jià)低、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。本研究選取紫穗槐(多年生的小灌木，根系發(fā)達(dá)，并有大量的根瘤菌)作為帶狀間植植物。株距定為0．1m，雙排品字排列。坡地帶狀間植帶間距的確定由公式(L=4H/sin2α)計(jì)算得出。本研究選取的地面坡度為3．5°、5°、10°、15°，計(jì)算得出其地埂帶狀間植帶間距分別為29．4、21．0、10．5、7．0m。實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)以此為依據(jù)，同時(shí)考慮板栗樹(shù)分布，對(duì)帶間距理論值進(jìn)行調(diào)整。實(shí)施時(shí)，需在板栗園中沿等高線挖深0．25m、寬0．25m的單行栽植溝，并按品字型將紫穗槐苗靠?jī)蓚?cè)溝壁放在溝內(nèi)，覆土踩實(shí)。

2．4自然生草覆蓋。生草覆蓋是改善果園土壤內(nèi)部結(jié)構(gòu)，保水保肥行之有效的方法。實(shí)施果園自然生草覆蓋技術(shù)，即果園內(nèi)有什么品種的草，就利用這樣的草，與此同時(shí)對(duì)那些肥水能力長(zhǎng)期消耗強(qiáng)、植株高大的惡性生長(zhǎng)雜草品種進(jìn)行有效地管理控制，在2～3a之后，選育出能夠適合在果園內(nèi)生草覆蓋的優(yōu)勢(shì)品種。在各種植物生長(zhǎng)的初期，讓這種草在果園內(nèi)自然生長(zhǎng)，當(dāng)草長(zhǎng)到20～30cm時(shí)進(jìn)行刈割，刈割后覆蓋在地面上，用以控制草的生長(zhǎng)，在1a內(nèi)刈割3～4次，同時(shí)覆蓋，形成穩(wěn)定的草被［5］。

2．5傳統(tǒng)清耕模式。傳統(tǒng)的清耕模式是為了經(jīng)營(yíng)管理方便，每年在板栗生長(zhǎng)季對(duì)板栗園林下植被進(jìn)行2～3次的刈割，刈割掉的植物殘?bào)w清出板栗園。

3研究結(jié)果與分析

3．1不同措施土壤密度。土壤密度是非常重要的參數(shù)，因?yàn)樗軌蚍从惩寥牢锢硇再|(zhì)。若土壤密度偏小，則表明土壤較為疏松多孔、結(jié)構(gòu)性良好，反之，則表明土壤較為緊實(shí)板結(jié)，缺少團(tuán)粒結(jié)構(gòu)［6］。由表1可知，在0～40cm土層內(nèi)，土壤密度由小到大依次為板栗套種紅松、池臺(tái)田板栗林、紫穗槐穿帶、自然生草覆蓋、傳統(tǒng)清耕。傳統(tǒng)清耕密度不論是均值還是各層值都是最大的，0～10cm為1．43g/cm3，20～40cm為1．46g/cm3;板栗套種紅松密度最小，0～10cm的為1．33g/cm3，20～40cm的密度為1．36g/cm3。

3．2不同措施土壤孔隙度。土壤的孔隙度是能夠反映土壤物理性質(zhì)非常重要的參數(shù)之一，是土壤中所含水、氣和微生物的重要活動(dòng)場(chǎng)所和遷移的通道［7］。由表1可知，在0～40cm土層內(nèi)5種措施的板栗林地土壤毛管孔隙度為板栗套種紅松＞池臺(tái)田板栗林＞紫穗槐穿帶＞自然生草覆蓋＞傳統(tǒng)清耕。土壤的毛管孔隙度越大，表明土壤中所含的能夠用于樹(shù)木本身生長(zhǎng)發(fā)育的有效水分貯存量也越大。不同措施板栗園的土壤非毛管孔隙度大小順序與毛管孔隙度一致。非毛管孔隙度越大的林分，其土壤的通透性也就越高，就越有利于自然降水下滲，從而也就有效減少地表徑流量，能夠充分發(fā)揮涵養(yǎng)水源的重要作用。不同措施板栗園土壤總孔隙度的變化趨勢(shì)與毛管孔隙度一致，結(jié)果表明不同林分土壤總孔隙度的變化趨勢(shì)與土壤密度的變化趨勢(shì)相反。

3．3不同措施土壤蓄水能力。板栗林地土壤的蓄水能力是可以評(píng)價(jià)植物涵養(yǎng)水源的重要指標(biāo)，其能力大小與土壤的厚度和土壤孔隙度的狀況有直接關(guān)系。因此，不同措施板栗林地土壤的非毛管孔隙度不同，其蓄水能力也會(huì)有所差異。根據(jù)表1可知，不同措施土壤的蓄水性能存在一定差異，而且各措施土壤的蓄水性能均隨土層深度增加呈現(xiàn)出慢慢減少趨勢(shì)，從每10cm土壤厚度飽和持水量看，由大到小的順序依次是板栗套種紅松＞池臺(tái)田板栗林＞紫穗槐穿帶＞自然生草覆蓋＞傳統(tǒng)清耕，板栗套種紅松土壤貯蓄水分潛力是傳統(tǒng)清耕的1．39倍。土壤有效持水量的大小取決于土壤的非毛管孔隙度大小，從每10cm土壤厚度的有效持水量看，其由大到小的順序與蓄水能力一致。

3．4不同措施土壤入滲特征地表徑流量的大小，可以反映土壤滲透性的好壞，地表的徑流量越少，表明土壤的滲透性能越好，土壤侵蝕量也就越少。表2為5種措施土壤的入滲特性指標(biāo)，可以看出不同措施初滲速率相差較大，其中板栗套種紅松的初滲速率最大，為14．39mm/min，傳統(tǒng)清耕最小，為7．11mm/min，板栗套種紅松的初滲速率是傳統(tǒng)清耕的2．02倍。隨著時(shí)間推移，入滲速率會(huì)慢慢減小，一段時(shí)間后便會(huì)趨于穩(wěn)滲狀態(tài)，穩(wěn)滲速率為0．45～3．12mm/min，大小順序?yàn)榘謇跆追N紅松＞紫穗槐穿帶＞池臺(tái)田板栗林＞自然生草覆蓋＞傳統(tǒng)清耕。從水分入滲過(guò)程看，紫穗槐穿帶達(dá)到穩(wěn)滲的時(shí)間最長(zhǎng)，其次是板栗套種紅松和修筑池臺(tái)田措施，傳統(tǒng)清耕用時(shí)最短，僅7．82min。入滲速率與入滲時(shí)間之間存在著冪函數(shù)關(guān)系。

4結(jié)語(yǔ)

本研究以遼東山區(qū)丹東板栗園為研究區(qū)，針對(duì)板栗經(jīng)濟(jì)林生態(tài)退化和生態(tài)功能逆向發(fā)展的問(wèn)題，采取板栗園修筑池臺(tái)田、板栗套種紅松、紫穗槐穿帶、自然生草覆蓋等水土保持措施，分析了不同治理措施對(duì)板栗園土壤水文特性的影響，對(duì)恢復(fù)板栗經(jīng)濟(jì)林生態(tài)系統(tǒng)功能、改善板栗園土壤理化性質(zhì)、促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)良性發(fā)展及丹東市板栗資源保護(hù)和可持續(xù)利用具有重要意義。

［參考文獻(xiàn)］

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［2］魯紹偉，陳波，潘青華，等．北京山地不同海拔人工油松林枯落物及其土壤水文效應(yīng)［J］．水土保持研究，2013，20(6):54－58，70．

［3］陳光．東北黑土區(qū)水土流失綜合防治技術(shù)體系［J］．水土保持應(yīng)用技術(shù)，2008(1):33－34．

作者:胡迪 單位:遼寧省水利事物服務(wù)中心