分析有无土保持截水工程措施板栗林土壤特性的差异,生态环境保护论文

分析有无土保持截水工程措施板栗林土壤特性的差异,生态环境保护论文随着经济的发展、产业构造和农业生产经营方式的改变，水土流失的方式、强度和类型都在发生变化，这些新的水土流失特征，给水土保持研究带来了新的挑战，华而不实经济林地水土流失就是这一新形势下的典型。部分经济林地由于缺乏有效的水土保持措施，林下侵蚀导致林地土壤理化性质变差，恶劣的土壤环境影响了经济林的发展，进而构成恶性循环。有研究表示清楚山核桃〔Caryacathayensis〕林地土壤流失量为1280t/km2,有机质流失量为691kg/km2,而通过林下种植紫穗槐〔AmorphafruticosaLinn.〕和黑麦草〔LoliumperenneL.〕后，土壤流失量减少了80%,有机质流失量缺乏对照的50%.橘〔Citrusre-ticulataBlanco〕园清耕地土壤流失量可超过4000t/km2,而施行草带治理措施后，基本不发生土壤流失,并且土壤理化性质得到较好的改善.研究指出，水平梯田壁裸露的果园土壤理化性质趋于恶化，而梯田裸露壁植草后土壤理化性质明显得到改善。在红壤坡地上，横坡耕作措施固然有明显的水土保持作用，但土壤流失量仍然超过南方红壤区的容许土壤流失量；因而，要从根本上控制水土流失，还需要与其他措施配合.例如橘园梯壁植草梯田的保土效益比梯壁裸露梯田高30.1%,缓坡梯田板栗〔CastaneaMollissima〕林地施行林下套种、连种经济作物和梯边生物地埂措施都具有明显的拦沙效益,桃树〔AmygdaluspersicaL.〕林设置野生牧草金荞麦〔Fagopyrumdibotrys〔D.Don〕Hara〕植物篱可减少林地土壤流失量92.06%.张纬玲等研究得出在梯田脐橙〔CitrusaurantiumL.〕经济林的上、中、下坡位套种百喜草〔PaspalumnotatumFlugge〕植物篱，其拦沙效益分别为51%,55%和36%,并对土壤密度、土壤肥力具有明显的改善作用；王昭艳等也以为果园草本间作具有显着的图1坡面采样点分布Fig.1Distributionoftopsoil-samplingpointsonslope拦沙和改善土壤的作用。学者们主要从经济林林下草本植被恢复措施的水土保持效益和改善土壤特性的作用方面进行了讨论，而对水土保持截水工程措施对经济林地土壤特性的影响研究相对较少。笔者选择浙江省安吉县板栗林地为研究对象，通过采集坡面表层土壤样品，比照分析有无水土保持截水工程措施板栗林土壤特性的差异，旨在弄清水土保持截水工程措施的生态环境效益，为本区域水土流失综合治理措施布设规划提供实践根据。1试验区大概情况试验区位于浙江省湖州市安吉县〔E11941,N3038〕,属于亚热带海洋性季风气候区，光照充足、气候温和、四季分明、雨量充沛，年平均降雨量1480mm,全年降雨主要集中在3-9月，约占全年降雨量的75%;年均气温16.6℃；土壤以花岗岩母质发育的红壤为主；林木覆盖面积达71%,境内经济林面积分布较广，华而不实板栗林是该区主要经济林树种之一。本研究选择境内约20多年生板栗林作为研究对象，在林地设置水土保持截水工程措施和无水土保持措施进行比照分析，华而不实有水土保持截水工程措施板栗林位于安吉县缫舍村，坡面坡向为ES28，坡长45.2m,坡面不等距设置两道横向土质截水沟，把坡面分成3个区域，沟内有自然生长的荒草，华而不实第1道截水沟距坡顶约23m,第2道截水沟距坡顶约40m,截水沟拦截坡面水流后流入纵向排水沟，最后汇入天然沟道。无水土保持措施板栗林位于杭垓镇九亩垅，坡面坡向ES20，坡长48.0m,板栗株行距约6m4m.2研究方式方法2.1取样方式方法根据坡面自然坡度，并按坡度相近原则，从坡顶向坡脚采集土壤表层土样，表层土样为25cm深度内分3层采集的混合样，华而不实有水土保持截水沟措施板栗林共采集8个表层土壤，无水土保持措施板栗林共采集10个土壤。采样点在坡面上的位置分布见图1〔图中圆点表示取样点〕.【图1】2.2指标测定方式方法将野外采集的土壤样品带回实验室分析土样的有机质、速效钾、碱解氮、有效磷以及土壤颗粒组成，每个土壤样品重复测定3次，取平均值进行分析。华而不实：土壤有机质采用重铬酸钾容量法-外加热法测定；速效钾采用NH4OAC浸提，火焰光度法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；有效磷采用0.05mol/LHCl-0.025mol/L〔1/2H2SO4〕钼锑抗比色法测定。土壤颗粒组成采用比重计测定，根据国标测定了砂粒〔1~0.05mm〕、粉粒〔0.05~0.002mm〕和黏粒〔0.002mm〕的质量分数。3结果与分析3.1有无坡面截水措施对土壤养分的影响2种典型板栗林土壤表层平均养分质量分数见表1.根据南方红壤区土壤养分贫瘠化的划分标准,2种林地土壤有机质均属肥沃，氮、钾属于中度贫瘠，而磷属于严重贫瘠。板栗林施行坡面截水措施后，除碱解氮质量分数比无截水沟林地高6.61%外，土壤有机质、速效钾和有效磷质量分数分别比无截水沟林地低5.88%、6.68%和33.54%.可见坡面截水沟措施对林地土壤表层养分质量分数没有明显的改善作用。大量研究表示清楚坡面截水沟措施有较好的拦截泥沙的作用,但从改善土壤构造和提高土壤养分角度评价时，工程措施的效益明显小于植物措施以及工程植物结合措施.一方面截水沟只是拦截了坡面流失的径流泥沙，并将流失泥沙聚集在沟道内，但不能防止雨滴溅蚀和沟道间坡面的养分流失，因而有截水沟措施的林地沟道间坡面表层土壤养分与无措施林地没有较大差异；另一方面可能由于截水沟设置距离不在有效减缓径流距离内，导致沟间坡面土壤侵蚀严重。可见，要改善林地土壤肥力不能单靠截水沟措施。【表1】图2反映了表层土壤养分在坡面上的变化趋势。有措施板栗林地土壤有机质、速效钾和碱解氮质量分数随坡面位置的变化波动相对较小；华而不实土壤有机质质量分数呈阶梯状下降，而有效磷质量分数下降明显，从坡顶的2.14mg/kg下降到坡脚的0.70mg/kg,坡顶是坡脚的3倍。在坡面26.8m处，有机质、速效钾和有效磷质量分数都出现较小值，而该处正好也是坡度发生较大变化之处，由于坡度陡增7，径流冲刷较为剧烈，肥沃的土壤几乎侵蚀殆尽。无措施板栗林地土壤养分沿坡面变化较为复杂〔图2〕.土壤有机质与碱解氮质量分数整体上呈现阶状下降的趋势，速效钾质量分数呈微弱的上升趋势，而有效磷质量分数在23~35m段〔中坡段〕高于上坡段和下坡段。在坡面10~18m段坡度较大，土壤养分质量分数相对较低；从18m段之后，坡度逐步变缓4，土壤养分质量分数相对较高，可见在坡度发生较大改变的区段也是土壤养分质量分数变化明显的区段，坡面坡度的增加，使得土壤养分质量分数下降。根据调查，管理者为了提高板栗雌花量，采样前期板栗林地施用了磷肥，而在坡面33m处的采样点位于撒施磷肥附近，因而导致了土壤有效磷质量分数的突增。【图2】比照有无措施板栗林土壤养分变化可知：0~20m坡段〔上坡段〕无措施坡面土壤有机质质量分数高于有措施坡面，有效磷质量分数则相反，而速效钾和碱解氮质量分数呈交替变化；在坡长大于30m段，有无措施坡面土壤有机质和碱解氮质量分数都下降明显。3.2有无坡面截水措施对土壤颗粒组成的影响从土壤颗粒组成方面来看〔表2〕,有截水沟措施板栗林和无措施板栗林土壤颗粒组成均以粉粒质量分数最高，其次为砂粒，黏粒最低。有措施板栗林平均砂粒质量分数比无措施板栗林高10.57%,而粉粒和黏粒质量分数比无措施板栗林低8.75%和1.82%.可见有措施板栗林土壤粗化愈加严重，可能的原因在于截水沟距离较远，沟间坡面径流冲刷仍较为严重，侵蚀的细颗粒土壤被沉积于截水沟内，沟间坡面上留下的是较粗的土壤颗粒。而无措施板栗林，细土颗粒既有被径流带走的经过也有重新沉积于坡面的经过，因而粗化程度相对弱于有截水沟板栗林。【表2】从图3能够看出，有措施板栗林坡面不同部位土壤颗粒组成主要以砂粒和粉粒为主，并且砂粒、粉粒和黏粒质量分数在坡面不同部位较为一致，表示清楚截水沟的设置，使坡面不同位置土壤颗粒组成相对稳定。对于无措施板栗林〔图3〕,坡面不同部位土壤颗粒组成主要以粉粒为主，但在坡度发生变化的区段，土壤颗粒组成也发生较明显的变化。坡面0~15m区段，砂粒、粉粒和黏粒质量分数较为稳定；15~23m段是坡度发生较大改变的区段〔坡度逐步增加〕,土壤颗粒各组分质量分数变化也大，华而不实砂粒质量分数增加，粉粒和黏粒质量分数相对减少；而坡面23~48m区段，坡度变缓并且均匀，粉粒和黏粒质量分数呈增加的趋势，砂粒质量分数呈减少趋势，这可能是由于侵蚀土壤细颗粒的沉积作用导致。【图3】对于无措施板栗林〔图3〕,坡面不同部位土壤颗粒组成主要以粉粒为主，但在坡度发生