高志勤 胡緒海

( 1 寧波城市職業(yè)技術學院 景觀生態(tài)環(huán)境學院 浙江寧波 315100；2 浙江省奉化市林特技術服務推廣總站 浙江奉化 315500 )

坡地雷竹林不同墾復方式地表徑流和氮素養(yǎng)分流失特征研究

高志勤1胡緒海2

( 1 寧波城市職業(yè)技術學院 景觀生態(tài)環(huán)境學院 浙江寧波 315100；2 浙江省奉化市林特技術服務推廣總站 浙江奉化 315500 )

運用定位監(jiān)測研究了雷竹林不同墾復方式(塊狀墾復、沿等高線帶狀墾復和全墾)下地表徑流量和氮素養(yǎng)分流失狀況。結果表明：墾復措施在一定程度上減少了地表徑流，與未墾復林地相比，塊狀墾復減少幅度最大，平均減少23.49%；帶狀墾復次之，減少18.93%；全墾減少幅度7.52%。就土壤中全氮養(yǎng)分的維持而言，塊墾效果優(yōu)于帶墾，帶墾好于全墾；不同墾復方式對土壤中銨態(tài)氮含量的維持有一定差異，但差異未達到顯著水平。不同墾復方式徑流中的泥沙量由大到小的順序為：全墾>未墾復(對照)>帶墾>塊墾；塊墾和帶墾分別較全墾減少泥沙流失10.60%和8.02%，林地的水土保持效益十分明顯。

雷竹林；耕墾方式；林地墾復；地表徑流；氮素養(yǎng)分

雷竹(Phyllostachypraecox)又名早園竹，是禾本科竹亞科剛竹屬竹種，是江浙蘇皖地區(qū)優(yōu)良筍用散生竹種之一，分布廣，適應性強，利用價值高。雷竹林也是浙江省寧波市的重要經濟竹種，目前種植面積約4 866.7 hm2，其中集約經營的雷竹林面積達678.78 hm2。雷竹林覆蓋栽培的產量可以達到21.50萬～32.24萬t/hm2，扣除成本純收入達到17.40萬～26.85萬元/hm2，是其他經濟作物種植效益的5～6倍。施肥、林地墾復、林下割灌除雜等經營技術是雷竹林集約經營的主要措施，也是提高竹林經濟效益的主要技術手段。雷竹林雖然不具有明顯的大小年生長節(jié)律，但是連年高強度的耕作、施肥等已使得林地出現退化現象。為克服林地退化問題，浙江省寧波雷竹主產區(qū)自2010年以來有計劃地開展了覆蓋栽培試驗并推廣新型覆蓋模式，運用釀熱性質較好、輕型的有機物料如谷殼、礱糠等作為覆蓋材料，同時林地施入諸如豬糞、鴨泥等有機肥料以增加土壤養(yǎng)分和土壤溫度。每年11月中下旬集中覆蓋，翌年1月上中旬即可出筍，2月上中旬可大量上市，滿足了居民市場需求，成為當地冬季尤其是春節(jié)蔬菜市場的主要林產品。

目前，寧波雷竹產區(qū)集約經營與粗放經營并重，由于勞動力成本逐年上升，以及市場波動、氣候異常等多重因素影響，有相當一部分雷竹林結構衰敗，竹筍、竹材產量下降，陡坡林地倒竹、翻蔸現象普遍，不但造成林相景觀功能下降，也對生態(tài)系統(tǒng)功能發(fā)揮產生不利影響。針對集約經營措施，以林地墾復翻耕為控制因素，在緩坡地分別塊狀墾復、沿等高線帶狀墾復、全墾等3種墾復方式，設置地表徑流場，分析地表徑流與墾復措施、覆蓋條件、土壤理化性質及地形因素之間的關系，為雷竹林的合理經營方式選擇提供依據和參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況和樣地設置

1.1.1 研究區(qū)概況

浙江寧波奉化市山地總面積約801.58 km2，竹林資源十分豐富。試驗樣地設置在奉化市大堰鎮(zhèn)、具有20多年雷竹經營歷史的萬竹西堡岙村，該區(qū)地處北緯29°24′31″—29°24′33″、東經121°19′28″—121°20′31″，屬于天臺山和四明山脈的交匯地帶，試驗區(qū)距離奉化、寧波市區(qū)分別為19 km和51 km。試驗區(qū)域屬中亞熱帶氣候區(qū)，多年平均氣溫14.8～17.7 ℃，年均降水量為1 257～1 380 mm。當地雷竹林的經營年限約為20～30年，約有40%～60% 的山坡雷竹林進行以施肥、墾復、林下除雜等措施的集約化經營。

1.1.2 樣地設置

雷竹純林密度約850～1 070株/667 m2，郁閉度0.8～0.9，不進行鉤梢處理，3年進行1次擇伐。根據雷竹林墾復方式、經營年限和坡地條件，選擇不同墾復方式的雷竹林為試驗樣地。調查雷竹林近年來的施肥狀況，尤其是氮肥主要是尿素、碳銨和復合肥的施用情況，磷肥主要是過磷酸鈣、復合肥等施用情況。林地墾復主要在每年9月至10月間進行，主要目的是清除林下灌木和草本植物，改變林地土壤結構狀況，為冬季施肥、覆蓋創(chuàng)造條件，同時也能改善土壤環(huán)境，為鞭根生長提供良好的水肥氣熱環(huán)境。樣地基本情況見表1。

1.2 試驗設計與方法

1.2.1 坡地徑流場建造

根據坡地雷竹林分布、經營狀況、立竹密度等選擇不同坡向、坡位林地，建立沿山坡長20 m、沿等高線寬10 m的坡地徑流場[1]，共建設4只標準徑流場。

1.2.2 坡地雷竹林墾復試驗

根據試驗區(qū)雷竹林經營習慣和施肥、墾復方式，采用塊狀墾復、沿等高線條狀墾復、全墾等3種墾復方式作為試驗處理，以粗放經營雷竹林作為對照樣地(CK)。

表1 雷竹林樣地基本情況

1.2.3 地表徑流量和泥沙量收集

根據林內降雨特性和徑流產生特征，對每一徑流場進行全年監(jiān)測，選擇觀測時段和采樣階段。本文研究徑流和輸沙的監(jiān)測時間段分別為：2016-05-12—2016-07-27，共77 d。在觀測階段的最后一天，在流水堰的外池通過閥門放出所有徑流液，現場用大量筒測量體積后，取出1 000 mL裝入集水瓶，加入2～3滴甲醛防腐，當天攜帶回實驗室，及時進行過濾，烘干稱重，通過按徑流體積和取樣水分體積之比，以及樣品中的含沙量進行換算，求出徑流含沙量，加上徑流池內的泥沙沉積量，累加作為該觀測階段的產沙量。

1.2.4 徑流水中氮素養(yǎng)分測定與數據處理

測定徑流水樣中的全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、酸堿度(pH值)、總酸度等指標以及泥沙含量。具體測定方法為：全氮含量測定采用半微量凱氏法；銨態(tài)氮含量測定采用鈉氏試劑比色法；硝態(tài)氮含量測定采用酚二磺酸比色法；酸堿度用電位法測定，總酸度測定采用中和滴定法[1-2]。

試驗數據經Excel 2003整理歸類后，應用DPSV7.05版統(tǒng)計軟件進行回歸分析、方差分析和多重比較。

2結果與分析

2.1 坡地徑流產生量和氮素養(yǎng)分流失量

地表徑流量受林分結構、林分類型、立地環(huán)境、土壤質地和經營措施等多種因素的影響[3-4]。雷竹林不同墾復方式的徑流量和氮素流失量的測定結果見表2。從表2不難發(fā)現，墾復在一定程度上減少了地表徑流的產生，與未墾復林地比較，塊狀墾復減少幅度最大，平均達到23.49%；沿等高線2 m間隔的帶狀墾復次之，為18.93%；全墾略有減少，但是減少幅度僅為7.52%。徑流水樣的pH值變化范圍是6.02～6.65，屬于微酸性至中性范圍；水樣總酸度變化區(qū)間為0.056～0.085 mmol/L，其中全墾徑流水樣總酸度最高，未墾復林地高于塊墾和帶墾，pH值的變化規(guī)律與總酸度基本一致。墾復林地地表徑流中全氮養(yǎng)分的變動范圍為0.004 10～0.005 32 mg/kg，其中全墾徑流全氮含量最高，帶墾次之，塊墾最小，未墾復高于塊墾。因此，從全氮養(yǎng)分維持來說，塊墾效果優(yōu)于帶墾，帶墾好于全墾。林地墾復與否對徑流中銨態(tài)氮含量的影響不大，而不同墾復方式間徑流中銨態(tài)氮含量有一定差異，全墾高于帶墾，帶墾又大于塊墾，但差異未達到顯著水平(P<0.05)。徑流中硝態(tài)氮含量呈現帶墾>全墾>塊墾>未墾復對照的特征，方差分析顯示，帶墾與全墾差異不顯著，它們分別與塊墾差異顯著，帶墾、全墾、塊墾與對照未達到極顯著水平(P<0.01)。

由于調查試驗的雷竹林普遍采用夏季5—6月施用有機肥，秋冬季施無機肥經營模式，輸入土壤的有機肥料較多，通過有機質的腐殖化過程增加土壤養(yǎng)分。與徑流中的銨態(tài)氮相比，硝態(tài)氮高出一個數量級，可能與施用硝態(tài)氮肥如硝酸鉀、含硝復合肥較多有關。另外，也與林地墾復促使林地硝化細菌活躍、分解更多的硝酸鹽離子有關，徑流水樣中氮素的變化對水質量產生影響。

表2 雷竹林地表徑流量及徑流中的氮素養(yǎng)分含量

注：樣地1、2分布在大堰西堡岙后山東北坡，樣地3、4、5分布在后山東坡，觀測時段和采樣時間相同，水樣化學分析當天測定完成。

2.2 徑流輸沙量及變化

大尺度的土地利用和森林植被變化對流域降雨產水、產沙產生明顯影響[5]，小尺度的林分結構、經營措施和地面覆被狀況也對林地產沙量產生影響。地表徑流攜帶輸沙是造成土壤侵蝕、質量下降的直接原因，經營強度越高，坡度越大，地表覆被越低，在持續(xù)強降雨的外力驅動下，極易誘發(fā)水土流失。分析顯示(表3)，塊墾方式徑流的輸沙量平均為44.132 kg/hm2，帶墾平均為45.404 kg/hm2，全墾為49.362 kg/hm2。徑流輸沙量由大到小的順序為：全墾>未墾復(對照)>帶墾>塊墾；全墾高出對照2.07%，帶墾較對照減少6.12%，塊墾較對照減少8.74%，塊墾較帶墾減少2.80%；塊墾、帶墾2種墾復方式分別較全墾減少徑流輸沙10.60%和8.02%，林地的水土保持效益十分明顯。說明帶墾和塊墾方式均有利于減少侵蝕發(fā)生，全墾不利于土壤保持。

表3 雷竹林不同墾復方式的徑流輸沙量

根據2016年5月12日至2016年7月27日期間觀測的林內降水量、徑流量及徑流輸沙量數據分析顯示，徑流量與降水量呈線性正相關(Q=0.378P+5.12，R2=0.765)，徑流輸沙量與降水量、徑流量呈現線性相關(S=-0.024P+0.285Q-0.873，R2=0.813)，輸沙量與觀測期徑流量關系更密切，而與降水量關聯不密切。由此看出，不同經營方式尤其是土壤耕作措施對于地表徑流及輸沙量影響深刻，總體上表現為林地小斑塊狀的耕翻，保留間隔帶的墾復能增加水土保持能力，有利于增加地面粗糙度和植被覆蓋，減少漫流發(fā)生，增加水分入滲透，減少土壤沖刷。不同墾復方式與土壤物理、化學環(huán)境的變化有關，其變化的機制可能與土壤通氣狀況、熱量變化及微生物活動有一定關系。

3 小結與討論

丘陵坡地植被覆蓋率增加、坡耕地減少在一定程度上可以減輕小流域產流、產沙和輸沙現象的發(fā)生，雷竹林作為江浙蘇皖等亞熱帶丘陵山區(qū)的重要經濟林種[6]，在產生經濟效益同時，也發(fā)揮了水源涵養(yǎng)和水土保持等多種功能。土壤作為雷竹鞭根、筍芽生長更新的物質基礎和養(yǎng)分供給載體，其土壤保持和水源涵養(yǎng)功能與經營方式有著密切關系。土壤氮素含量是表征土壤生產力和養(yǎng)分水平高低的重要尺度，而徑流損失和強度則是水土保持和水源涵養(yǎng)能力的直接綜合表現，與林分結構、植被經營狀況和立地條件有密切關系。

目前，關于土壤侵蝕的研究成果較多，主要涉及不同類型植被和土地覆被狀況[7-8]。不同森林和經營目標，林分的經營管理措施、耕作方式也對土壤徑流產生深刻影響，人為經營干擾下的雷竹林，隨著經營年限的增加，尤其是在多年連續(xù)集約經營措施實施下，改變了土壤的微生物、物理環(huán)境，對于土壤侵蝕的特征產生深刻影響，甚至會引起土壤性質劣變、土壤流失、養(yǎng)分失衡現象發(fā)生，進而影響其林地質量和林分可持續(xù)經營。

定位研究表明，坡地雷竹林徑流和氮素損失特征具有季節(jié)性, 同時與經營方式關系密切。對比不同墾復方式對于徑流量及土壤侵蝕量、氮素養(yǎng)分狀態(tài)的損失影響，得出塊狀墾復減少地表徑流的幅度最大，平均達到23.49%；沿等高線2 m間隔的帶狀墾復次之，為18.93%；全墾僅為7.52%。全墾徑流全氮含量最高，帶墾次之，塊墾最小，未墾復高于塊墾。水樣總酸度變化區(qū)間為0.056～0.085 m mol/L，徑流中全氮養(yǎng)分的變動范圍為0.004 10～0.005 32 mg/kg，從徑流量、輸沙量與林內降水量、林地墾復方式等之間的變化關系，揭示出徑流量與降水量呈線性正相關(Q=0.378P+5.12，R2=0.765)，徑流輸沙量與降水量、徑流量呈現線性相關(S=-0.024P+0.285Q-0.873，R2=0.813)。從氮素養(yǎng)分的損失可反映土壤肥力演變，研究結果可為改良雷竹林分經營方式、合理施肥和坡耕地管理提供理論參考。

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A Study on the Characteristics of Surface Runoff and Nitrogen Nutrient Loss with Different Soil Reclamation Models inPhyllostachyspraecoxStands on Slop-land

Gao Zhiqin1Hu Xuhai2

(1 Faculty of Landscape Ecology and Environment, Ningbo City Vocation Technology College, Ningbo 315100, China; The Central of Forestry Technology Spread and Services of Fenghua County, Fenghua 315500, China)

Phyllostachyspraecox, tillage manners, stands reclamation, surface runoff, nitrogen nutrient

2016年度寧波市自然科學基金項目“雷竹筍用林土壤酸度演變特征及其反饋機制的研究”(編號：2016A610037)。

高志勤，男，副教授，博士，研究方向為森林、觀賞植物培育與利用。E-mail: 996974867@qq.com。

10.13640/j.cnki.wbr.2017.03.002