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摘要:為了恢復板栗經濟林生態系統功能，促進生態系統良性發展，以遼東山區丹東板栗園為例，分析板栗園修筑池臺田、板栗套種紅松、紫穗槐穿帶、自然生草覆蓋等水土保持技術對板栗經濟林土壤水文特性的影響。結果表明，在板栗園實施不同措施，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，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，促進板栗經濟林的生態系統向良性轉變。
關鍵詞:板栗經濟林;生態功能;恢復技術;土壤水文特性
丹東市的板栗栽培歷史悠久，已成為全國板栗生產和出口的重要基地。近年來，由于受果農傳統生產習慣和不合理的人為活動影響，板栗經濟林地水土流失問題加劇，生態功能逐漸退化，生態環境不斷惡化，嚴重影響了板栗果實產量與品質，阻礙了板栗產業的高效、可持續發展。本研究針對板栗經濟林生態退化和生態功能逆向發展的問題，采取板栗園修筑池臺田、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板栗園土壤水文特性的影響。研究結果對恢復板栗經濟林生態系統功能、改善板栗園土壤理化性質、促進生態系統良性發展以及保護和可持續利用丹東市板栗資源具有重要意義。
1研究區概況
遼寧省是我國板栗主產區之一，分布范圍主要是鴨綠江流域、遼東半島、渤海灣西側和長城沿線，因為上述區域的土壤、雨量及氣候條件適宜板栗樹生長，特別是遼東山區腹地的丹東市更是為板栗的生長提供了優越的環境。目前，丹東市板栗總面積已突破10萬hm2，8000多萬株，年產量達到8．3萬t，年產值4．8億元，總產量占遼寧省的95%、全國的8%。
2板栗經濟林生態功能恢復技術體系
2．1板栗園果樹池臺田技術。板栗園多分布在坡度較陡、土層相對較厚的區域，目前水土流失和生態退化較為嚴重，為了保護土地資源、恢復其生態系統功能、改善生態環境、提高栗園產量，選擇修筑果樹池臺田。田面長為沿原坡面橫向相鄰兩田埂之間的距離。如確定果樹的株距為3m，田面長度可為3m或6m，一般不超過8m，大于8m時應修新的竹節田塊。因果樹品種的不同，田面毛寬(M)也有所不同，一般為3～4m。按當地10a一遇24h最大降水量設計田埂高度，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。竹節梯田的田坎最大高度一般不超過1．8m，實際施工中微地形不規則地塊的坡度大多為8°～15°，田坎高度為0．6～1．1m。在設計田坎坡度時，要考慮土體的內摩擦角、田坎高度和土壤密度等影響因素，一般要求竹節梯田的坡角不超過60°。板栗園池臺梯田立體示意圖，如圖1所示。
2．2板栗套種紅松技術。紅松是丹東市山區地帶性經濟林優勢樹種，既是保持水土、涵養水源的最佳樹種，也是優良的用材樹種和經濟樹種，是更新替代丹東市板栗經濟林和改造老板栗園的主要樹種。魚鱗坑整地是治理坡耕地水土流失的重要措施，魚鱗坑的斷面尺寸和密度應根據徑流量和造林密度確定［1］。設計時按照10a一遇最大3～6h暴雨標準設計。根據當地降雨特征值計算魚鱗坑斷面為半圓形，短半徑為0．75m，深為0．5m。魚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。植物籬穿帶技術是減少坡面土壤侵蝕，改良土壤理化性質的重要技術手段［2－4］。該技術通過縮短坡長、增加地表糙度、減弱水流的流速和攜沙能力，有效減少土壤和養分的流失。同時該技術兼具造價低、操作簡便的優點。本研究選取紫穗槐(多年生的小灌木，根系發達，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)計算得出。本研究選取的地面坡度為3．5°、5°、10°、15°，計算得出其地埂帶狀間植帶間距分別為29．4、21．0、10．5、7．0m。實際應用時應以此為依據，同時考慮板栗樹分布，對帶間距理論值進行調整。實施時，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兩側溝壁放在溝內，覆土踩實。
2．4自然生草覆蓋。生草覆蓋是改善果園土壤內部結構，保水保肥行之有效的方法。實施果園自然生草覆蓋技術，即果園內有什么品種的草，就利用這樣的草，與此同時對那些肥水能力長期消耗強、植株高大的惡性生長雜草品種進行有效地管理控制，在2～3a之后，選育出能夠適合在果園內生草覆蓋的優勢品種。在各種植物生長的初期，讓這種草在果園內自然生長，當草長到20～30cm時進行刈割，刈割后覆蓋在地面上，用以控制草的生長，在1a內刈割3～4次，同時覆蓋，形成穩定的草被［5］。
2．5傳統清耕模式。傳統的清耕模式是為了經營管理方便，每年在板栗生長季對板栗園林下植被進行2～3次的刈割，刈割掉的植物殘體清出板栗園。
3研究結果與分析
3．1不同措施土壤密度。土壤密度是非常重要的參數，因為它能夠反映土壤物理性質。若土壤密度偏小，則表明土壤較為疏松多孔、結構性良好，反之，則表明土壤較為緊實板結，缺少團粒結構［6］。由表1可知，在0～40cm土層內，土壤密度由小到大依次為板栗套種紅松、池臺田板栗林、紫穗槐穿帶、自然生草覆蓋、傳統清耕。傳統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非常重要的參數之一，是土壤中所含水、氣和微生物的重要活動場所和遷移的通道［7］。由表1可知，在0～40cm土層內5種措施的板栗林地土壤毛管孔隙度為板栗套種紅松＞池臺田板栗林＞紫穗槐穿帶＞自然生草覆蓋＞傳統清耕。土壤的毛管孔隙度越大，表明土壤中所含的能夠用于樹木本身生長發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，能夠充分發揮涵養水源的重要作用。不同措施板栗園土壤總孔隙度的變化趨勢與毛管孔隙度一致，結果表明不同林分土壤總孔隙度的變化趨勢與土壤密度的變化趨勢相反。
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價植物涵養水源的重要指標，其能力大小與土壤的厚度和土壤孔隙度的狀況有直接關系。因此，不同措施板栗林地土壤的非毛管孔隙度不同，其蓄水能力也會有所差異。根據表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出慢慢減少趨勢，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＞池臺田板栗林＞紫穗槐穿帶＞自然生草覆蓋＞傳統清耕，板栗套種紅松土壤貯蓄水分潛力是傳統清耕的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，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，傳統清耕最小，為7．11mm/min，板栗套種紅松的初滲速率是傳統清耕的2．02倍。隨著時間推移，入滲速率會慢慢減小，一段時間后便會趨于穩滲狀態，穩滲速率為0．45～3．12mm/min，大小順序為板栗套種紅松＞紫穗槐穿帶＞池臺田板栗林＞自然生草覆蓋＞傳統清耕。從水分入滲過程看，紫穗槐穿帶達到穩滲的時間最長，其次是板栗套種紅松和修筑池臺田措施，傳統清耕用時最短，僅7．82min。入滲速率與入滲時間之間存在著冪函數關系。
4結語
本研究以遼東山區丹東板栗園為研究區，針對板栗經濟林生態退化和生態功能逆向發展的問題，采取板栗園修筑池臺田、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板栗園土壤水文特性的影響，對恢復板栗經濟林生態系統功能、改善板栗園土壤理化性質、促進生態系統良性發展及丹東市板栗資源保護和可持續利用具有重要意義。
［參考文獻］
［1］胡淑萍，余新曉，岳永杰．北京百花山森林枯落物層和土壤層水文效應研究［J］．水土保持學報，2008，22(1):146－150．
［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［J］．水土保持研究，2013，20(6):54－58，70．
［3］陳光．東北黑土區水土流失綜合防治技術體系［J］．水土保持應用技術，2008(1):33－34．
作者:胡迪 單位:遼寧省水利事物服務中心