第二章土壤侵蚀及防治第五节

第二章土壤侵蚀及其防治第二章土壤侵蚀及其防治第一节土壤侵蚀的概念、营力、危害及类型第二节水蚀及其防治原理第三节风蚀及其防治原理第四节农田水土保持的农艺措施第五节农田水土保持林草措施第六节农田水土保持工程措施本章重点土壤侵蚀的概念、诱因、危害及类型，水蚀、风蚀的形成机制及其防治原理，水土保持耕作的定义、任务和种类，水土保持栽培技术措施的种类和重要性，农田水土保持工程的种类及应用，复合农林业的概念、基本原理、结构设计和应用。第五节农田水土保持林草措施一、复合农林业的基本概念二、复合农林业的基本原理三、农林复合系统的结构设计四、复合农林业的应用五、草类在农田水土保持中的应用一、复合农林业的基本概念（一）概念复合农林业是一种有效的土地利用方式，是人们有意识地在土地上将农作物、牲畜与树木或其他多年生植物混合种植或饲养，并从这些不同的成分或其相互作用中取得多种效益。两个主要特点是：①有目的的将多年生木本植物与农作物或动物结合在同一系统内，这种结合既可以是时序上的，又可以是空间上的。②这种土地利用形式存在着木本植物与其他成分在经济上或生态上的相互有益作用。（二）结构1．空间结构空间结构是各物种在农林复合经营模式内的空间分布，即物种的互相搭配、密度和所处的空间位置。空间结构又分为垂直结构和水平结构。(1)垂直结构。垂直结构又称主体层次结构，它包括地上空间、地下土壤和水域的水体层次。垂直结构可分为3种类型：单层次结构、双层次结构和多层次结构。单层次结构：森林采伐农粮复合，采伐迹地上栽培人参、黄连双层结构：华北地区的桐粮间作、枣粮间作、胶茶间作多层结构：一是平原地区水陆交互系统和庭院多层次结构；二是丘陵和山地依地形和海拔高度进行带状多层次布局。（2）水平结构水平结构是指农林复合模式的生物平面布局。①带状间作。如林农间作、果农间作。②团状混交。或称为丛状混交，海南岛的胶茶③均匀混交。华北地区的桐粮间作：稀疏型、密集型。（2）水平结构④水陆交互式。—是珠江三角洲的桑基鱼塘，二是太湖流域的沟垛相连的林—农—水生作物—鱼复合经营系统

⑤景观布局式。水流域、生态村和生态县的农林牧复合经营系统的水平配置多呈景观式结构。（2）水平结构⑥等高带混交种植。在丘陵山地农作为防止水土流失，常常依等高线带状种植，它有3种基本形式：Ⅰ坡地林农(草)带状混交种植；Ⅱ坡地梯田，田埂种植柿树、桑树等经济林木，田面种农作物；Ⅲ丘陵山地立体带状种植，山体上部造林(水源涵养林)，中部种草和果树等，山坡下部为农田。（2）水平结构⑦镶嵌式混交或称斑块混交。林、果、革、农田和鱼池(山塘)备成斑块状而组成农林牧渔复合生态系统。2．时间结构在农林复合系统中林草作物种植安排在时间序列上有7种形式，即轮作、替代间作、连续间作、短期间作，间断间作，套种和复合搭配式。(1)轮作。林粮轮作和林药轮作等。在采伐迹地上种植粮食作物或药材，循环种植(2)连续间作。如胶茶间作。2．时间结构(3)短期间作。如杉粮间作。杉木幼林期。(4)替代式间作。先农作2—3年再营造杉木林，行间栽油桐，头2—3年作物，后油桐，7—8年后杉木纯林，又称之为景观替代。(5)间断间作。我国东北区，作物一年一熟

2．时间结构(6)套种型。河北省二年三熟地区，采用小麦、玉米套种可一年两收。(7)复合搭配型。如在顶凌播种春小麦时留出西瓜种植行，4月中下旬套种西瓜，6月上旬小麦收获后种上秋玉米，西瓜成熟后种白菜，这样一年可四熟。（三）常见的复合农林业实践方式1．改进型轮耕制“刀耕火种”，在休闲期内以人工林代替自然休闲，如种植速生的豆科植物或其他固氮植物在休闲地上，提供薪材、饲料、绿肥等。2．汤亚(Taungya)模式在人工幼林中种植农作物，2～3年郁闭后才停止农作物的种植。3．巷式间作平行的树篱间种植农作物。树篱可提供薪材、饲料、绿肥等，控制水土流失。坡地上树篱种等高线上。（三）常见的复合农林业实践方式4．多层次经营根据不同树种和作物对太阳辐射要求和耐阴性的差异，将其种植在—起，形成多个冠层。如从上层到下层依次有椰子、番木瓜、可可或咖啡及菠萝等。5．农地上的多用途树种将多用途经济树种种植在农地的边界或田埂上。如将果树、漆树、香椿、棕榈或竹子等种植在坡地边或地埂上。6．遮荫种植阳性树种可用来为某些经济作物遮荫，以利其生长和提高品质。如在云南一些地方，茶树、草果、砂仁等经济作物的种植都需要一定的蔽荫树种。（三）常见的复合农林业实践方式7．林牧混合模式在人工林下有意识地放牧或在牧场上种植饲料树木。牧地上的树可为牲畜提供饲料和庇护，同时还可缓解干旱季节牧草的短缺。在美国俄勒冈州西部，胡桃林下养火鸡，可以节约饲养用房。8.庭院经济在农户房屋周围或庭院内将多用途的乔灌木与一年生农作物，以及畜禽紧密结合在一起，“庭院林业’’。9．不规则间作我国不少地区有桐粮间作、果粮间作、松荞间作等不规则间作形式。二、复合农林业的基本原理（一）复合农林业的树种结构原理复合农林业是同一土地单元上多种生物成分的统一。不同成分的排列可以是时序上的，也可以是空间上的。空间上有周界型、行交型、巷式间作型和随机型等，在时序上有轮耕型、汤亚模式及连续混作型等巷式间作中固氮树作用示意图（二）复合农林业的树种选择原理1.适地适树栽植当地起源的种类总是更安全更容易。同样从外地或国外引进品种到自然条件类似的地方也较适宜。早期在云南干热河谷曾大量营造思茅松林，在南部种植蓝桉均告失败2.多用途树种多用途树种是指用来提供一个以上重要产品或用途的乔灌木。例如在中美洲及东南亚广泛种植甜荚豆可同时作薪材、饲料及绿肥等。（三）复合农林业的生态学原理1.互益作用如在养蜂的系统里，蜂蜜的产量与农作物果实或种子的产量一般呈正相关。2．互补作用如椰子的产量与其冠下其他作物产量的关系不大。3．竞争作用

树木产量与农作物产量呈负相关，应尽量避免。（四）复合农材业的作用(一)复合农林业系统的有利因素1．提高对空间和自然资源的利用率2．提高土壤养分改善土壤物理结构3．提高生产力4．减少水土流失5．改善小气候6．减小单一种植失败的风险土地利用方式土壤流失（t/hm2.年）最小中等最大多层次经营0.010.060.14天然雨林0.030.306.16轮耕（改进型）0.050.157.40人工林0.020.586.20具有枯叶的木本植物园0.100.755.60轮耕（原始型）0.402.7870.05汤亚模式0.635.2317.37无地表杂物的木本植物园1.2047.60182.90被烧或除去表物的人工林5.99253.40104.80热带土地利用方式与水土流失的关系（二）复合农林业系统中的不利因素1．种间竞争2．潜在的养分流失的增加：枯枝落叶返回地表。3．耕作及收获时的物理伤害4．家禽对植物成分的损害。5．化学相克作用一种植物种子的萌发或植株生长可被另—种植物的根、茎或叶中释放的化学物质所抑制，这就是化学相克作用。6．增加病虫害潜在的危险：中间寄主、鸟三、农林复合系统的结构设计（一）结构设计的内容与方法1、结构设计的内容1）确定系统的物种组成。即选择适宜共生的树种、作物品种及动物品种或其他搭配物种。2）确定所选定的物种在数量上的比例关系。3）确定所选定的组分的空间位置，安排种植的先后顺序。2、结构设计的方法(1)借鉴经验我国北方的栗粮混交、林粮混交以及南方水网地区的桑基鱼塘。(2)借鉴自然模拟自然系统系统的结构可能会大大提高人工生态系统时资源的利用效率。(3)应用生态学理论物种的生态学特性，种间、种内关系的理论和知识。(4)利用定位观察所积累的基础资料，运用数学工具利用资料分析动态变化，运用控制论、信息论、系统论，进行优化设计。建立数学模型，电子仿真模拟确定系统最优结构方案。（二）组分结构设计1、物种选择（1）考虑因素：①要考虑产品的种类及其用途。②要考虑物种对特定地点的适应性及多年生树种与当地草本农作物的共生性相互补能力及相生相克关系。③要考虑木本植物与草本农作物有改良土壤和改善小环境的能力。④物种要易于栽培。⑤要考虑物种的多样性，以避免毁灭性的病虫危害，同时为有益生物提供生存的条件。⑥在可能的情况下可以把一些有特殊经济用途、物候性状特殊的物种用于农林复合系统。（2）组合模式的原则①与当地气候和土壤条件相适应，即以当地种为主，引进种为辅；②能够提高土壤的总体生产力；③在物种合理组合下少用肥料，尤其是化学肥料；④能够提高系统抵御各种自然灾害的能力，较长期的稳定农业生产力；⑤满足农村烧柴需要，使他们不再在本地或到外地砍伐森林以获取燃料。（3）生态学原则①选用生态位不重叠的种、以减缓或避免竞争。种群搭配时应选择：深根与浅根；喜光与耐荫；喜肥与耐瘠，喜水与耐旱。②尽量选择具有共生互利作用的物种。固氮植物③组分的搭配应以提高物质利用率和能量转化率为目标。循环利用④选择物种应适应于当地的环境条件。因地制宜⑤要注意植物分泌物对物种组合的影响。胡桃⑥避免选用有共同病虫害的物种。⑦上层树冠结构应尽量有利于光能的透过。2、系统组分间的配比关系具有食物链结构的系统，营养级种群数量之间要满足“营养级金字塔”定律。如桑基渔塘系统，基和塘的面积的比例为5：5。农林复合系统的组分均为植物性生产者，系统各组分之间的配比关系并不受生物性规律的制约，而是由生产者自身需求，市场供需状况，生物组分对环境的作用等因素所决定。需要：林粮间作系统，在农区，一般以粮食为主，在林区，则一般以林为主。市场：利润高的组分在系统中通常占有较大的份额。环境：生物对环境的改造作用是一种群体效应。农田防护林。（三）空间结构设计一方面必须考虑到系统所在地域内不同地点小地形和微地形的变化、土壤养分、湿度和盐渍化程度的不同，同时也要考虑到农林复合结构本身造成的差异。再考虑以下5个方面：①不同物种与其他物种共同生长在同一个土地单元时，表现出来的生长习性及要求。②通过空间结构的安排，尽量扩大组分之间有益的相互作用，避免不良的相互作用。③整个系统的结构便于实施各种管理措施。机械化④具有较好的环境保护效应。树木株行距⑤在同一地块上能提供多种产品。“山上林草山沟塘，山坡下部果与粮”（四）时间结构设计适当的时间结构提高光、热、水土资源的利用率，克服不利的相互作用，保持系统的持久稳定发展。1、实行轮作：①用地与养地相结合，②豆科作物与树木相结合，③促进树木生长与种植耐荫的经济作物生长结合。2、掌握树木与作物物候交替的规律性，在时间上按季节进行合理的作物安排：上层林木和下层作物的光照要求3、根据树木不同生长阶段、林下光照和空间可利用状况，安排农作物的间作4、随着时间的推移，调整系统空间结构和物种组成，以克服系统结构的时间演变对间作造成的不利影响，获得最大的效益：如对树木进行适当的修剪、间伐和疏伐等等。四、复合农林业的应用（一）黄土区复合农林的类型1、带状林。以护路林为主，有少量护渠林，以杨树为主，也有泡桐、柳树等。2、间作林。一般沿梯田地坎配置1行树木，以农桐间作、农椒间作为主。3、片状经济林。以苹果、柿、梨、桃、核桃、葡萄等经济林木为主，幼林期间作农作物，成林后间种绿肥等4、星散林。以单株或数株成簇，星散分布于农田、空地，树种多样。5、村庄林。分布于村庄周围、街道两侧、房前屋后及空地，以经济林木和速生用材树种为主。6、复合林。由以上两种或多种类型组合而成。（二）等高绿篱——坡地农业经营模式整个复合经营系统由沿等高线种植的绿篱和作物种植带组成。绿篱由种植非常密集、生长快、耐修剪、萌发力强又能固氮的树种组成。耕作带种植大田作物，如玉米、小麦、白薯、花生、大豆等，也种植经济作物及树木，如甘蔗、桑树、油桐、柑橘等。一般相隔3带种植一带多年生经济作物或树木，大田作物实行豆科与非豆科作物、深根系与浅根系作物轮作，在每种植带内进行间作或套作，种地与养地相结合，长期短期效益相结合。五、草类在农田水土保持中的应用（一）种草在农地水土保持中的意义和作用1、减少农田水土流失2、改良土壤、提高土壤肥力3、促进作物增产4、增产牧草、发展畜牧5、种草可以改善生态环境年份对照区粮草轮作区作物亩产（kg）作物亩产（kg）增产（%）注1969玉米37.5草木樨——收草1970谷子22.5草木樨——