黃承標，韋宏民，韋智衛(wèi)，梁 運，韋國鈞，韋義尤

(1．廣西大學 林學院，廣西 南寧530005;2．東蘭縣退耕還林工作辦公室，廣西 東蘭547400)

(責任編輯 徐素霞)

板栗(Castanea mollissima)是我國優(yōu)良的干果樹種和重要的生態(tài)與經濟林樹種，全國26 個省市均有分布。近年來，我國科技工作者在板栗研究方面取得了較顯著的成果，發(fā)表有關板栗研究的學術論文多篇，這些文獻主要從板栗的良種選育、栽培技術、低產林改造、病蟲害防治、嫁接技術與管理、施肥、營養(yǎng)成分等方面進行了研究，但是有關退耕后板栗林地水土流失狀況的研究少見報道。廣西東蘭縣是全國“板栗之鄉(xiāng)”之一，實施退耕還林工程后，一部分陡坡耕地退耕改植為板栗人工林。我們根據退耕還林工程效益監(jiān)測的內容，于2006—2009年對退耕后改為板栗林地的水土流失規(guī)律進行了研究，以期為推動該縣乃至周邊地區(qū)板栗產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學依據和基礎數據。

1 研究區(qū)自然概況

研究區(qū)位于廣西東蘭縣東部約35 km 的丘陵地帶，據東蘭縣氣象站(地理位置107°22'E、24°31'N ，海拔286．5 m)資料，年均氣溫20．1 ℃，最熱月7月均溫27．3 ℃，最冷月1月均溫11．0 ℃，極端低溫－2．4 ℃，極端高溫39．2 ℃，年均降水量1 577．1 mm，其中4—9月降水量占全年降水量的88．6 %，年均蒸發(fā)量為1 370．7 mm，年均相對濕度79%，年均日照時數1 527．1 h，年均風速1．1 m/s，無霜期361 d，屬南亞熱帶季風濕潤氣候［1］。

研究地原為種植黃豆(Glycine max)的坡耕地，為了實施退耕還林工程，于2005年將黃豆坡耕地退耕改植板栗嫁接人工林。退耕后林下的灌草植物種類基本相似，灌木層以野牡丹(Melastoma candidum)、地桃花(Urena lobata)、杜莖山(Maesa japonica)、掌葉榕(Ficus simplicissima)為優(yōu)勢種，高度0．5 ～1．0 m，蓋度10% ～25%;草本層以弓果黍(Cyrtococcum patens)、雀稗(Paspalum thunbergii)、五節(jié)芒(Miscanthus floridulus)、纖毛鴨嘴草(Ischaemum ciliare)為優(yōu)勢種，高度0．1 ～0．7 m，蓋度15% ～60%。研究地土壤為磚紅壤性紅壤，厚度80 cm 以上。對研究地土壤理化性質的測定表明［2］，0—100 cm 土壤容重為0．876 ～1．398 g/cm3，土壤總孔隙度為47．7% ～51．5%，其中土壤非毛管孔隙度占1/4 ～1/3，土壤pH 值為4．14 ～4．62，有機質含量1．28 ～3．87 g/kg，全氮、全磷和全鉀含量分別為0．74～2．28、0．22 ～0．36 和6．69 ～20．68 g/kg。以未退耕黃豆坡耕地作為對照。

2 研究方法

2．1 地表徑流場的設置

在廣西東蘭縣常樂村相同海拔高度(246 m)、同一坡向(NE)共設置3 個徑流小區(qū)，其中2 個為不同坡度的退耕板栗林地，1 個為對照黃豆坡耕地，各小區(qū)概況見表1。每個徑流小區(qū)的規(guī)格為5 m×10 m，由隔水墻、集流溝、引水槽、接水池和排水設施等部分組成，用火磚及高標號水泥建造，接水池內徑為1．0 m(寬)×1．0 m(長)×1．0 m(高)。

表1 徑流小區(qū)概況(2009年12月調查)

2．2 水土流失量的觀測

每次降雨后，于次日8 時，用鋼尺測量徑流小區(qū)接水池中4 個底角的徑流水高度，計算平均值，然后再計算出1 次降雨過程的地表徑流量(mm)。每次測量完接水池中的產流高度后，全部排出池中的渾水，并用塑料壺收取水樣帶回室內，經沉淀求算其泥沙含量;同時，將接水池內的淤泥全部取出稱量，經烘干求算泥沙流失量(kg/hm2)。每年按不同雨量級各取水土流失量樣品，按國頒標準測定其主要養(yǎng)分(N、P、K)含量［3］。

2．3 統(tǒng)計分析方法

根據觀測資料數據，采用Excel 和SPSS 軟件進行制圖及統(tǒng)計分析。運用DPS、SAS、SPSS 等統(tǒng)計軟件進行平均數、標準差、變異系數、平均數差異顯著性檢驗及回歸分析等。

3 結果與分析

3．1 地表徑流量的變化

森林地表徑流量是森林水土保持效益評價的重要指標，其數值大小集中地反映了不同植被類型涵養(yǎng)水源、保持水土功能的強弱。由表2 可看出，研究區(qū)各徑流小區(qū)年均地表徑流量變化在117．1 ～142．1 mm 之間，徑流系數為10．1% ～12．2%。從退耕后的板栗林來看，坡度大的(板栗②)年地表徑流量(142．1 mm)要比坡度小的(板栗①)年地表徑流量(117．1 mm)大21．3%，經過平均數的差異顯著性檢驗，t =3．323 7 ＞t0．05=3．182 4，達到顯著水平，表明地表徑流量隨坡度的增大而增加。

表2 黃豆坡耕地改植板栗林后地表徑流量及降雨量的年變化

再比較坡度相當的黃豆坡耕地與板栗①的地表徑流量可看出，板栗①(117．1 mm)＜黃豆坡耕地(125．5 mm)，即退耕后的板栗林年地表徑流量比未退耕地減少6．7%。對退耕和未退耕兩種小區(qū)年均地表徑流量進行差異顯著性檢驗，結果為t =2．158 8 ＜t0．05=3．182 4，差異不顯著，表明黃豆坡耕地退耕為板栗林后對減少地表徑流量具有一定的作用，但效果不明顯。

地表徑流量的季節(jié)變化，各小區(qū)表現相一致，經統(tǒng)計，地表徑流量夏季(6—8月)占70．3% ～73．9%，春季(3—5月)占13．7% ～16．3%，秋季(9—11月)占10．7% ～15．2%，冬季(12—1月)占0，即夏季＞春季＞秋季＞冬季，表明該區(qū)地表徑流主要發(fā)生在夏季，其次在春、秋季節(jié)，冬季幾乎為零。這與該區(qū)降雨量的季節(jié)變化為夏季(占60．1% ～62．3%)＞春季(占17．7%～23．6%)＞秋季(占12．1% ～18．8%)＞冬季(占2．0% ～3．5%)相吻合。

3．2 土壤侵蝕量的變化

由表3 可看出，研究區(qū)各小區(qū)年均土壤侵蝕量在314．9 ～509．9 kg/hm2之間，年均變異系數為17．8%～21．6%。從退耕后的板栗林來看，坡度大的(板栗②)年土壤侵蝕量為427．5 kg/hm2，比坡度小的(板栗①)314．9 kg/hm2增加35．8%，經過平均數的差異顯著性檢驗，結果為t =8．032 6 ＞t0．01=5.840 9，達到極顯著水平，表明土壤侵蝕量隨坡度的增大而顯著增加。

表3 黃豆坡耕地改植板栗林后土壤侵蝕量的年變化

再從坡度相當的黃豆坡耕地與退耕后的板栗①的土壤侵蝕量來看，板栗①(314．9 kg/hm2)＜黃豆坡耕地(509．9 kg/hm2)，即退耕后的板栗林地年土壤侵蝕量比未退耕地減少34．2%。對退耕和未退耕兩種小區(qū)年均土壤侵蝕量進行差異顯著性檢驗，結果為t =9.404 2 ＞t0．01=5．840 9，差異達到極顯著水平，表明黃豆坡耕地退耕為板栗林后對減少土壤侵蝕量的作用極為顯著。這是黃豆坡耕地每年實施松土除草等人為經營措施而導致大量土壤流失的緣故。

土壤侵蝕量的季節(jié)變化特征，各小區(qū)表現相一致。經統(tǒng)計，土壤侵蝕量夏季(占58．6% ～76．4%)＞春季(占13．1% ～24．1%)＞秋季(占11．1% ～17．1%)＞冬季(0)，表明該區(qū)土壤侵蝕主要發(fā)生在夏季，其次在春、秋季節(jié)，冬季幾乎為零。這一變化規(guī)律與地表徑流量的季節(jié)變化相類似。

3．3 養(yǎng)分流失量的變化

水土養(yǎng)分流失量受地表徑流量(又稱液體流失量)和泥沙流失量(又稱固體流失量)兩者的綜合影響。由表4 可看出，研究區(qū)各徑流小區(qū)年均水土主要養(yǎng)分(N、P、K)流失量變化在0．348 ～0．560 kg/hm2之間，年均變異系數為17．4% ～21．9%。從黃豆坡耕地退耕后的板栗林來看，坡度大的(板栗②)年水土養(yǎng)分流失量為0．471 kg/hm2，比坡度小的(板栗①)(0．348 kg/hm2)增加35．3%。經過平均數的差異顯著性檢驗，結果為t=8．155 4 ＞t0．01=5．840 9，達到極顯著水平，表明水土養(yǎng)分流失量隨坡度的增大而增加的趨勢極為顯著。

再從坡度相當的黃豆坡耕地與退耕后的板栗林(板栗①)的水土養(yǎng)分流失量來看，板栗①(0．348 kg/hm2)＜黃豆坡耕地(0．560 kg/hm2)，即實施退耕后的板栗林地年養(yǎng)分流失量比未退耕地減少了37．9%。通過對退耕和未退耕兩種小區(qū)的年均水土養(yǎng)分流失量進行差異顯著性檢驗，結果為t = 9．292 7 ＞t0．01=5.840 9，差異達到極顯著水平，表明黃豆坡耕地退耕為板栗林后對減少養(yǎng)分流失量的作用極大。

表4 黃豆坡耕地改植板栗林后水土養(yǎng)分流失量的年變化

水土養(yǎng)分流失量的季節(jié)變化特征與地表徑流量和土壤流失量的季節(jié)變化趨勢相似，均為夏季＞春季＞秋季＞冬季，表明該區(qū)水土養(yǎng)分流失量主要受水土流失量的大小和降雨量的季節(jié)變化所左右。

3．4 地表徑流量與降雨量的關系

對4年連續(xù)觀測數據統(tǒng)計一次降雨過程(即當日早上8 時至次日早上8 時，與降雨量同步)，各小區(qū)分別產生地表徑流46 次。用5 種數學模型(直線、冪、指數、對數、多項式)對地表徑流量與降雨量進行擬合，以決定系數(R2)最大者作為選取的最佳模型。各植被類型一次產流過程的地表徑流量(y)與降雨量(x)的關系均以多項式模型為最佳(圖1—3)，分別為

因此，可以通過一次降雨過程的降雨量來預測同期的地表徑流量。

4 小 結

(1)連續(xù)4年在廣西東蘭縣對黃豆坡耕地退耕改植板栗林后的效益進行監(jiān)測，得出退耕后的板栗林地表徑流量比未退耕的黃豆坡耕地減少6．7%，土壤流失量減少34．2%，主要養(yǎng)分流失量減少37．9%，表明該區(qū)實施退耕還林工程后的生態(tài)效益是顯著的。

圖1 板栗①地表徑流量與降雨量的關系

圖2 板栗②地表徑流量與降雨量的關系

圖3 黃豆坡耕地地表徑流量與降雨量的關系

(2)各植被類型水土流失量與降雨量的季節(jié)變化相匹配，均以夏季流失為主，占全年流失總量的58.6% ～76．4%;其次是春季和秋季，各占20%左右;冬季流失幾乎為零。一次降雨過程的地表徑流量與同期降雨量呈緊密的多項式相關關系，因此可以用不同雨量級來預測地表徑流量。

(3)在實施板栗退耕還林工程研究中發(fā)現，坡度對水土流失量的影響顯著，研究得出坡度為35．2°比坡度26．0°的水土流失量增大21．3% ～35．8%。由此可進一步證明，在25°以上坡地耕作會引起嚴重的水土流失。

［1］李艷蘭，何慧，黃雪松．南寧市近50年氣候變化特征［J］．廣西大學學報:自然科學版，2007，32(2):159－162．

［2］黃承標，李保平，賴家業(yè)，等．桂西北主要退耕還林模式土壤水文－物理性質研究［J］．水土保持通報，2009，29(3):108－112，169．

［3］鮑士旦．土壤農化分析［M］．北京:中國農業(yè)出版社，2005．