黃承建，趙思毅

(達(dá)州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，四川達(dá)州 635000)

水土流失是中國面臨的重要環(huán)境問題之一，造成水土流失的一個(gè)主要原因是坡地耕作(特別是陡坡地耕作)。坡耕地占中國總耕地面積的1/3［1］，每年產(chǎn)生的土壤流失量約為15億t，占全國土壤流失總量的1/3［2］，長江來沙量的 60% ～78% 源于坡耕地［3］。坡耕地是我國重要的耕地資源，如何有效控制坡耕地水土流失、合理利用坡耕地成為生產(chǎn)中面臨的一個(gè)重要課題。近年來，在坡耕地種植水土保持植物以防止和減少水土流失成為研究熱點(diǎn)［4－6］。研究表明，種植苧麻能有效地減少和防治坡耕地特別是15°～25°坡耕地的水土流失［7－9］。前人對(duì)苧麻的水土保持功能做了較多研究，但對(duì)苧麻的水土保持機(jī)理研究尚不深入。因此，探討苧麻的水土保持機(jī)理對(duì)促進(jìn)苧麻種植、保持坡耕地水土、推動(dòng)苧麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1 苧麻的水土保持效果

據(jù)大竹縣水利局烏木灘水土保持觀測(cè)點(diǎn)多年連續(xù)觀測(cè)，不同坡度的耕地種植苧麻后均可明顯地減少土壤流失(見表 1):移栽苧麻當(dāng)年，5°、15°、25°麻地的土壤侵蝕量比對(duì)照分別減少了3 885、10 315、14 196 t/km2;從第二年開始，年土壤侵蝕量都在20 t/km2以下，其保持水土效果已超過5～6年生的幼林和6～7年生的牧草［7－9］。

2 苧麻水土保持機(jī)理

2.1 植株形態(tài)特征、生長特性對(duì)水土保持的適應(yīng)性

2.1.1 根蔸發(fā)達(dá)，持水性強(qiáng)，具有強(qiáng)大的固土能力

苧麻根系由蘿卜根、側(cè)根、細(xì)根等組成，蘿卜根粗壯，貯藏大量淀粉粒和水分，入土深度50 cm以上，細(xì)根主要分布在35 cm左右的耕作層內(nèi)［8］，根群大部分分布在30—50 cm深的土層中，根系入土深可超過2 m［9］。苧麻還具有發(fā)達(dá)的根狀地下莖，地下莖經(jīng)多次分枝，向四周和上方擴(kuò)展，并逐漸變粗。苧麻的地下莖具有良好的保護(hù)組織——木栓組織，并有豐富的貯藏物質(zhì)，能夠保持高度的持水性和營養(yǎng)穩(wěn)定［10］。苧麻根蔸由根系與地下莖組成，十分發(fā)達(dá)，在土壤耕作層中相互交叉、盤根錯(cuò)節(jié)，如同一張密集的大網(wǎng)，將麻園內(nèi)分散的土壤連結(jié)成為整體。因此，發(fā)達(dá)的苧麻根蔸具有強(qiáng)大的固土能力，即使在坡地也可抵御一般的雨水沖刷，能有效地防治水土流失。

表1 不同坡度耕地種植苧麻后土壤流失情況比較

2.1.2 植株生長速度快，新陳代謝迅速，生物產(chǎn)量高

苧麻根蔸生長速度快，生物量高，特別是栽植的第一、二年，根蔸生長極快。用傳統(tǒng)的分蔸繁殖法，栽植第二年，根蔸增重6倍;用切芽繁殖法，栽植第二年，根蔸增重達(dá)700～800倍。根生物量越高，保持水分和養(yǎng)分的能力就越強(qiáng)［11］。

苧麻地上莖生長也很快，上季麻打剝5～7天，下季麻就可達(dá)齊苗，15～20天內(nèi)可長到0.8～1.0 m，且分蘗力強(qiáng)，每窩分蘗為10～20株，稀植的可達(dá)數(shù)十株［8］;苧麻可栽植密度高，新栽麻園當(dāng)年植株可超過15萬株/hm2，壯齡麻園植株可達(dá) 30萬株/hm2以上［9］，我國長江流域是苧麻的主產(chǎn)區(qū)，一年收麻3～4次，因而地上部分生物產(chǎn)量大，成齡麻園每年可達(dá)60～90 t/hm2［12］。苧麻地上部分新陳代謝很快，生物產(chǎn)量大，為了維持地上部分的生長，龐大的根蔸新陳代謝迅速，新的根蔸不斷向土壤周圍和深處延伸，壯年根蔸不斷增大，起到了疏松麻地土壤的作用，降雨時(shí)能增加滲透量;另外，干旱時(shí)根蔸吸水蒸散使土壤水分含量變低，也增加了降雨時(shí)的滲透量。新陳代謝過程中腐爛的根蔸除增加土壤有機(jī)質(zhì)外，還能增加土壤孔隙率，使降雨時(shí)滲透及導(dǎo)水速率加快，滲透量加大，減少地表徑流。

2.1.3 具有“換蔸”的獨(dú)特生長特性

苧麻根蔸在其生命周期中存在一種奇特的生理現(xiàn)象——“換蔸”，即某一階段出現(xiàn)衰老的地下根莖大量死亡，新的地下根莖還沒有大量產(chǎn)生的現(xiàn)象。及時(shí)采取栽培管理措施后，新根蔸又會(huì)大量產(chǎn)生，第二、三年即恢復(fù)正常［10］。大量死亡的根莖增加了土壤有機(jī)質(zhì)，并形成土壤大孔隙，增加了土壤孔隙率和土壤透氣性、透水性，降雨時(shí)能增加滲透量，減少地表徑流。

2.2 保護(hù)性耕作方式對(duì)水土保持的適應(yīng)性

保護(hù)性耕作技術(shù)是通過對(duì)農(nóng)田實(shí)行少耕、免耕、休閑、輪作技術(shù)，盡可能用農(nóng)作物或農(nóng)作物秸稈殘茬覆蓋地表，以減少土壤水蝕、風(fēng)蝕，從而達(dá)到保水、保土、保肥、抗旱抑蒸的先進(jìn)耕作技術(shù)。美國20世紀(jì)30年代的“黑風(fēng)暴”導(dǎo)致了土壤少免耕作等現(xiàn)代意義的保護(hù)性耕作技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，全世界保護(hù)性耕作應(yīng)用面積已達(dá)到1.7億km2，占耕地總面積的11%［13］。苧麻在中國至少有5 000年的種植歷史［14］，自古以來苧麻的栽培便充分運(yùn)用了保護(hù)性耕作技術(shù)原理。苧麻栽植一次，可多年受益，長江流域每年可收獲3次，壯齡麻園能持續(xù)收獲10～30年，有些地區(qū)達(dá)40～50年甚至上百年［10］。在長期的苧麻栽培實(shí)踐中，形成了一套保護(hù)性耕作模式，即覆蓋栽培+少免耕栽培+休閑輪作栽培。

2.2.1 覆蓋栽培

覆蓋栽培即苧麻綠色覆蓋和殘茬覆蓋。苧麻分蘗力強(qiáng)，密度高，而且葉寬大，數(shù)量多，厚重密集，覆蓋度可達(dá)100%;覆蓋時(shí)間長，一般為9個(gè)月左右［7－9］。苧麻的收獲方式是只從麻株剝走韌皮部，其余95%的生物量就地還田覆蓋［15］，可防止收麻后覆蓋度低時(shí)土壤水分和熱量的散失。覆蓋栽培能有效防治水土流失，地表覆蓋達(dá)到20%時(shí)可減少土壤流失57%，達(dá)到50%時(shí)可減少土壤流失95%［16］。苧麻覆蓋栽培能增加地表的粗糙度，減緩徑流的速度，增加徑流水滯留地表的時(shí)間，提高滲透量;防止暴雨直接打擊地表和沖刷表土，減少水土流失;同時(shí)截留較大雨量，利于保持土壤水分。研究表明，覆蓋作物能截留相當(dāng)于本身質(zhì)量1.5～2.0倍的雨量［4］，按苧麻地上部分年生物產(chǎn)量60～90 t/hm2計(jì)算，栽植苧麻每年能截留雨量90～180 t/hm2。苧麻打剝后麻稈、麻葉還土，與腐敗的根蔸一起，可增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，增強(qiáng)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，降低土壤容重，提高麻地土壤滲透率及抗蝕力。

2.2.2 少免耕栽培

少免耕栽培是利用生物松土替代機(jī)械松土和土壤自身的漿融或干濕變化帶來耕層自然疏松［17］，以及土壤自身對(duì)容重、養(yǎng)分、土壤微生物和孔隙度的自調(diào)能力［18］以維持土壤的自然結(jié)構(gòu)和孔隙呈有序分布，保持土體的原狀穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定和協(xié)調(diào)土壤肥力，有效地減少水土流失和土壤風(fēng)蝕，改善生態(tài)環(huán)境。苧麻栽培只在栽苗時(shí)深翻耕麻地，以利于多年生根系發(fā)展，此后直至麻園衰老、死亡的數(shù)年、數(shù)十年甚至上百年間，每年每季麻收獲后不耕或只進(jìn)行中耕。中耕一般只除草，不深翻地，并將雜草、麻稈和落葉一道埋入麻地行間，既可提供苧麻生長所需的有機(jī)肥料，又能促使土壤疏松透氣，提高保水保肥能力。研究表明，實(shí)行少免耕栽培有良好的水土保持效果，可使農(nóng)田揚(yáng)塵降低60%以上，地表徑流量減少50% ～60%，土壤流失量減少80% ～95%，土壤蓄水能力提高9% ～15%［19－20］。

2.2.3 冬季休閑、輪作栽培

苧麻每年的生長期約9個(gè)月，冬季的3個(gè)月時(shí)間，氣溫較低不利于苧麻生長，苧麻進(jìn)入休眠狀態(tài)。生產(chǎn)中，一是利用這3個(gè)月時(shí)間讓麻地休閑，不種植其他作物，給麻地以充分恢復(fù)地力的休養(yǎng)期，并利用這段時(shí)間貯存水分。冬季土層比較干燥，有強(qiáng)大的吸收降雨的能力;表土層滲透力較好，不易形成結(jié)皮;雨量小，次數(shù)多，有利于雨水滲透，土壤、氣候條件有助于水分的貯存。休閑種植有利于土壤蓄水，夏季休閑土壤蓄水率可達(dá)22%，冬季休閑效果更加顯著，土壤蓄水率高達(dá)48%［21］。苧麻冬季休閑栽培有利于麻地蓄水保水。二是實(shí)行輪作，種植豌豆、紫云英等豆科作物，豆科作物通過與根瘤菌共生固定空氣中游離態(tài)氮，能改善土壤中氮素狀況。以紫云英為例，每1 hm2紫云英可固定45～180 kg氮素;向土壤中翻壓1 000 kg紫云英，可向土壤提供3.3 kg氮素、0.8 kg磷素、2.3 kg鉀和120～150 kg新鮮活性有機(jī)質(zhì)［22］。紫云英經(jīng)翻埋腐爛后形成的活性腐殖質(zhì)具很強(qiáng)的膠結(jié)、團(tuán)聚能力，可使麻地土壤形成良好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，提高土壤保水保肥性能。

通過覆蓋栽培+少免耕栽培+休閑輪作栽培技術(shù)的運(yùn)用，既減少了土壤水分和熱量的散失，又減少了麻園的水土流失，培肥了地力，實(shí)現(xiàn)了抑蒸抗旱、保水保肥固土的功能。

3 結(jié)論和建議

坡耕地種植苧麻具有良好的水土保持效果，其原理如下:一是苧麻根蔸發(fā)達(dá)，固土能力強(qiáng);植株生長速度快，生物產(chǎn)量高，新陳代謝快;根蔸具有“換蔸”的獨(dú)特生長特性。二是栽培中廣泛運(yùn)用覆蓋栽培、少免耕栽培和休閑輪作栽培的保護(hù)性耕作技術(shù)。苧麻水土保持效果超過經(jīng)果林、水保林，坡耕地種植苧麻不僅能防止和減少水土流失，而且成本低，見效快，能緩解糧食與天然纖維生產(chǎn)爭(zhēng)地的矛盾［7，9］，經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益俱佳，對(duì)治理坡耕地水土流失具有廣闊的應(yīng)用前景。

在生產(chǎn)中，首先要廣泛推廣坡耕地種植苧麻以防治水土流失。國家已將苧麻列為防治水土流失的作物，計(jì)劃在長江流域發(fā)展苧麻400萬hm2［14］。除長江流域外，苧麻在我國分布較廣，凡適宜苧麻生長的地區(qū)都可推廣坡耕地種植苧麻。如果將適宜苧麻生長但不能種植糧食的坡耕地用來種植苧麻，不僅可以解決水土流失問題，還可使苧麻成為一個(gè)大產(chǎn)業(yè)。其次要建立坡耕地種植苧麻的水土保持技術(shù)體系，篩選優(yōu)良的水土保持苧麻品種，推廣苧麻保護(hù)性耕作技術(shù)，實(shí)現(xiàn)苧麻栽培的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益雙贏。

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