蘭鐵

摘 要 對(duì)比分析福建省長(zhǎng)汀縣強(qiáng)度水土流失區(qū)2種不同草種治理模式的生物多樣性和土壤理化性質(zhì)，評(píng)價(jià)不同草種治理模式的恢復(fù)效果。結(jié)果表明：草種治理模式極大地增加了長(zhǎng)汀縣強(qiáng)度水土流失區(qū)的生物多樣性，改善了土壤物理性質(zhì)，提高了土壤養(yǎng)分含量，特別是土壤的速效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量。草種治理模式中，以種植類蘆草種的治理模式比以種植百喜草草種的治理模式效果更顯著。

關(guān)鍵詞 強(qiáng)度水土流失；草種治理；類蘆；植被恢復(fù)

中圖分類號(hào)：S157 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.18.058

長(zhǎng)汀縣位于福建省西部，其水土流失狀況十分嚴(yán)重。植被的恢復(fù)與重建是水土流失治理的關(guān)鍵，其中研究較多的治理模式就是生物治理模式。何鐘文的研究表明，侵蝕退化馬尾松林地四種治理措施的調(diào)控效益中，草灌喬混交措施對(duì)改善土壤理化形狀效果以及促進(jìn)森林群落演替方面的效果最好[1]；張華明認(rèn)為，果園套種是治理果園水土流失的一種合理生物模式，其中柑橘加狗牙根的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益最顯著[2]。在水土流失生物治理中，治理模式多種多樣，依據(jù)植物種類的不同，具有廣泛的選擇性。相對(duì)于治理水土流失的效果來(lái)看，還受著不同植物的配置模式以及種類數(shù)量的多變性影響。

根據(jù)不同地表形態(tài)、水土流失嚴(yán)重程度可采用不同生物治理模式。如20世紀(jì)80年代的飛播造林模式，水平溝種植灌木+草本植物模式，封育+補(bǔ)植經(jīng)濟(jì)林模式，以及補(bǔ)植喬木+灌木、穴邊播種草本植物混交模式等[3]。其中，以草先行、草種結(jié)合的模式在強(qiáng)度水土流失區(qū)應(yīng)用得到一致認(rèn)可[4]。黃龍為用林果草模式、油茶模式、喬灌草模式對(duì)紫色土區(qū)域水土流失治理效果研究表明，林果草模式的綜合治理效果最優(yōu)[5]。但南方草種種類繁多，目前對(duì)于不同鄉(xiāng)土草種的選擇和搭配，以及對(duì)南方水土流失區(qū)植被恢復(fù)效果評(píng)價(jià)有待進(jìn)一步探究。因此，通過(guò)對(duì)水土流失區(qū)的生物多樣性及土壤理化性質(zhì)影響的對(duì)比分析，評(píng)價(jià)兩種不同草種治理模式的恢復(fù)效果具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在強(qiáng)度水土流失區(qū)——福建省龍巖市長(zhǎng)汀縣的河田鎮(zhèn)（116°16′～116°30′E，25°25′～25°46′N）進(jìn)行。此地屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和濕潤(rùn)。年均氣溫為19 ℃，1月平均氣溫7.8 ℃，7月平均氣溫27.4 ℃，無(wú)霜期265 d。年均降雨量為1 700 mm，其中4—6月降雨量大，且降雨強(qiáng)度大。全鎮(zhèn)以低山高丘環(huán)繞四周，中部開(kāi)闊，土壤為粗晶花崗巖風(fēng)化的紅壤為主，含沙量大風(fēng)化層深厚，土壤剖面層次不完整，表土侵蝕殆盡，土壤肥力低下。由于長(zhǎng)期的水土流失和人為破壞，原生植被常綠闊葉林已破壞殆盡。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)30年的水土流失治理，大面積的侵蝕退化得到一定的治理效果，但人工植被出現(xiàn)小“老頭松”的現(xiàn)象，平均株高矮、冠幅小、密度低。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置

在強(qiáng)度侵蝕區(qū)的坡地上采取兩種不同草種組合的治理模式。模式Ⅰ：以種植類蘆草種為主，補(bǔ)植喬木和灌木；模式Ⅱ：以種植百喜草草種為主，補(bǔ)植喬木和灌木；CK：對(duì)照樣地，無(wú)治理措施。

1.2.2 植被調(diào)查方法

于2016年7月，在試驗(yàn)地進(jìn)行面狀調(diào)查植物種類及樣方調(diào)查。分別在2種不同治理模式和1個(gè)對(duì)照區(qū)選取樣地3塊，每塊樣地面積為10 m×10 m，調(diào)查樣地植物，記錄樣地內(nèi)喬木和灌木的名稱、株數(shù)、胸徑、樹(shù)高、冠幅、郁閉度和總蓋度。在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)采取對(duì)角線布點(diǎn)法設(shè)置5個(gè)1 m×1 m小樣方進(jìn)行草本植被調(diào)查。記錄草本植物的物種名稱、株數(shù)、蓋度、生長(zhǎng)狀況和高度。

1.2.3 植被群落多樣性計(jì)算方法

通過(guò)均勻度指數(shù)、物種多樣性指數(shù)、物種豐富度指數(shù)來(lái)反映植被群落的多樣性：，其計(jì)算公式如下

物種豐富度指數(shù)：S=出現(xiàn)在樣地的植被豐富度

在上述關(guān)系式中：S為物種數(shù)；D為多樣性指數(shù)；H為生物多樣性指數(shù)；J為群落均勻度指數(shù)；在植物群落中，第i物種個(gè)數(shù)占群落各植物個(gè)數(shù)總和的百分比用Pi表示。

1.2.4 土壤采樣與實(shí)驗(yàn)方法

在植被調(diào)查區(qū)域進(jìn)行土壤采樣，深度為0～10 cm。在測(cè)定土壤的物理性質(zhì)時(shí)，應(yīng)采用環(huán)刀法。5個(gè)采樣點(diǎn)內(nèi)采用隨機(jī)多點(diǎn)混合取樣法，將每個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行土壤化學(xué)分析。

土壤物理性質(zhì)采用環(huán)刀取樣稱重法測(cè)定。使用重鉻酸鉀-硫酸氧化法測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量。此外，氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法的作用測(cè)定全磷；凱氏定氮法測(cè)定全氮；堿解擴(kuò)散法測(cè)定堿解氮；1 mol/L乙酸銨火焰光度法測(cè)定速效鉀[6]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2003和SPSS軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 對(duì)生物多樣性的影響

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，所有樣地試驗(yàn)前，原有植被僅有馬尾松、木荷、繼木、崗松、鷓鴣草及少量芒萁。其中喬木以小“老頭松”為主，平均株高2 m，冠幅1.8 m。山坡內(nèi)有少量的鷓鴣草和芒萁，植被覆蓋度10%左右。

由圖1可以看出，草種治理模式后，物種豐富度和對(duì)照的相比，均有所增加。但2種不同草種治理模式并無(wú)差別，即模式Ⅰ（16）=模式Ⅱ（16）>CK（7）。不同草種治理模式間的物種豐富度沒(méi)有差別，可能是跟治理的時(shí)間短有關(guān)[7]。由圖2和圖3可知，草種治理模式的植物多樣性Simpson指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)均比對(duì)照均有所增大，而且以類蘆為主的草種模式Ⅰ的指標(biāo)比模式Ⅱ的有明顯增加，即模式Ⅰ>模式Ⅱ>CK。在強(qiáng)度水土流失區(qū)，以草先行可以快速增加地表覆蓋，促進(jìn)其他植物的生長(zhǎng)，從而減少土壤侵蝕。而類蘆更能適應(yīng)貧瘠干旱的強(qiáng)度水土流失區(qū)，能更快速改善林下小氣候，增加濕度，讓芒萁快速繁殖，占領(lǐng)林下位置[8]。綜合3個(gè)多樣性指標(biāo)來(lái)看，在短期內(nèi)，以種植類蘆為主的治理模式主要對(duì)強(qiáng)度水土流失區(qū)的生物多樣性的增加和恢復(fù)更為有利。endprint

2.2 對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

土壤容重、土壤持水力、土壤水分狀況是土壤物理性質(zhì)的主要表現(xiàn)，也是衡量土壤的肥力的重要指標(biāo)，能夠直接或間接影響土壤的氣、水、熱、肥等條件[9-10]。

土壤容重直接反映了土壤松緊度、土壤孔隙狀況以及土壤顆粒情況。由表1可知，不同草種治理模式的土壤容重顯著低于對(duì)照，且這兩種草種治理模式之間存在差異。樣地為強(qiáng)度水土流失區(qū)，表土層被剝蝕殆盡，下層土壤質(zhì)地粗，顆粒間排列更緊密，而經(jīng)過(guò)植被恢復(fù)治理，表土層厚度增加，根系侵入，質(zhì)地更松散，所以容重明顯變小。

土壤孔隙的數(shù)量與土壤透氣性、透水性、緊實(shí)度及導(dǎo)熱性密切相關(guān)。而毛管孔隙度直接反映土壤的持水力。由表1可以看出，經(jīng)過(guò)草種治理后，土壤的毛管孔隙度和總孔隙度都有顯著的增加。但是，只有毛管孔隙度在不同草種模式之間存在顯著差別；總孔隙度并無(wú)明顯差異。

土壤水分狀況是土壤運(yùn)移以及系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的載體。由表1可知，土壤的供水保水能力在不同的草種治理模式下都得到不同程度的改善。其毛管持水量為模式

Ⅰ>模式Ⅱ>CK。

2.3 對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

由表2可以看出，經(jīng)過(guò)植被恢復(fù)治理后，土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著升高（P<0.05），模式Ⅰ和模式Ⅱ的有機(jī)質(zhì)含量是對(duì)照的10倍左右。但兩種草種治理模式之間并無(wú)明顯差異。植被恢復(fù)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響主要與植被細(xì)根歸還、植被生物量等因素有關(guān)[11]。本實(shí)驗(yàn)兩種模式對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量并無(wú)明顯差異，可能是因林下芒萁的生物量決定植被生物量。類蘆及百喜草種植1年后，使水土流失區(qū)芒萁覆蓋度不相上下，從而并沒(méi)有影響土壤有機(jī)質(zhì)含量。

土壤速效養(yǎng)分是能夠被植物直接吸收利用的土壤養(yǎng)分，能夠表征土壤肥力水平的高低。從表2可以看出，不同草種模式對(duì)速效養(yǎng)分的影響為模式Ⅰ>模式Ⅱ>對(duì)照，且都存在顯著差異。在強(qiáng)度水土流失區(qū)，風(fēng)化強(qiáng)烈、表土層薄，植被恢復(fù)可以顯著降低地表徑流及防風(fēng)固土，從而增加土壤養(yǎng)分。而土壤速效養(yǎng)分還與土壤的VA菌根真菌數(shù)量有關(guān)，土壤里的VA菌根真菌數(shù)量增加，VA菌根可以將土壤中的氮、磷、鉀元素提供給宿主。類蘆的種植能夠促進(jìn)土壤VA菌根真菌數(shù)量[12]。

不同草種模式下，土壤全量養(yǎng)分與土壤速效養(yǎng)分對(duì)比基本相似，土壤全量養(yǎng)分均顯著高于對(duì)照。但模式Ⅰ和模式Ⅱ的土壤全氮含量并無(wú)顯著差異，全磷和全鉀則存在顯著差異，即模式Ⅰ>模式Ⅱ。土壤的全氮含量與土壤有機(jī)質(zhì)含量密切相關(guān)。即印證了楊麗霞等人的試驗(yàn)，不同植被類型全氮與有機(jī)質(zhì)含量變化規(guī)律相似[13]。

3 結(jié)論

草種治理模式極大地增加了長(zhǎng)汀強(qiáng)度水土流失區(qū)的生物多樣性、改善了土壤的物理性質(zhì)、提高了土壤養(yǎng)分含量，并且以類蘆為主要鄉(xiāng)土草種比用百喜草為主要草種治理模式的效果更明顯。

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（責(zé)任編輯：劉昀）endprint