南方紅壤區林下水土流失成因及其治理措施

何紹浪，何小武，李鳳英，郭小君

(江西農業大學 國土資源與環境學院，江西 南昌 330045)

南方紅壤區林下水土流失成因及其治理措施

何紹浪，何小武，李鳳英，郭小君

(江西農業大學 國土資源與環境學院，江西 南昌 330045)

林下水土流失；類型；成因；治理措施；南方紅壤區

經查閱相關資料和實地考察，發現南方紅壤區林下水土流失主要分布在馬尾松林、杉木林、桉樹林及山地茶果園，而樹種結構單一、林下植被匱乏、人為干擾頻繁是當前造成林下水土流失的主要原因。針對南方林下水土流失的特點及原因，總結了復合經營、人工補植、施肥改良等林下水土流失治理措施。

南方紅壤區是我國典型的水力侵蝕區，水土流失嚴重，曾一度被稱為“紅色沙漠”，已成為我國水土流失重點治理區域之一[1]。研究表明，我國南方紅壤區森林覆蓋率平均達到52.87%，但由于林下灌木或草本稀疏，土壤表面裸露程度很高，易造成中度甚至強烈以上的水土流失，呈現“遠看青山在，近看水土流”的現象，帶來嚴重的“林下流”的惡果[2]。其中，福建省長汀縣2009年林地(含荒草地)水土流失面積268.96 km2，占全縣水土流失面積的83.4%[3]。林下水土流失不僅破壞人類賴以生存的生態環境，而且阻礙廣大農村經濟的可持續發展，已成為我國南方水土保持關注的熱點和焦點之一。因此，為了更好地促進我國生態文明建設，應該對林下水土流失進行系統研究。筆者在前人研究的基礎上，結合實地考察，綜合分析了南方主要林分林下水土流失的特點和成因，并總結了復合經營、人工補植、施肥改良等林下水土流失治理措施，旨在為推動林下水土流失治理研究提供依據。

1 林下水土流失現狀

1.1 馬尾松林

20世紀80年代初我國南方馬尾松林面積已達到14.2萬km2，在全國針葉林中占首位，是最具代表性的森林類型之一[4]。在自然和人為擾動等影響下，20世紀90年代末，近1/4的馬尾松林群落存在著不同程度的水土流失，形成了許多名副其實的“老頭松”[5]。馬尾松林下水土流失主要發生在飛播造林和人工挖穴造林的低山丘陵區，以馬尾松中、幼齡為主。由于飛播地的立地條件較差，林下植被稀少或無，加之南方降雨量大且集中，因此易形成水土流失，其侵蝕強度一般在中度以上，土壤侵蝕模數較正常林地高出1 169.7 t/(km2·a)以上[6]。以福建省長汀縣為例[7]，河田生態園和三洲鄉20多年的馬尾松林林木高僅2.5～3.0 m，林地年均土壤侵蝕模數分別達到4 800和4 300 t/km2，是南方紅壤丘陵區年土壤容許流失量500 t/km2的9倍左右，土壤侵蝕強度屬于中度；而寧化淮土和方田鄉“老頭松”的植被覆蓋度僅10%，年均土壤侵蝕模數達9 031 t/km2，水力侵蝕強度為強烈到極強烈之間。

1.2 杉木林

杉木是重要的商品用材樹種，在南方得到廣泛種植。就目前而言，南方9省(區)杉木林面積占全國杉木林總面積的93.1%[8]。大面積營造杉木林在帶來經濟效益的同時也加劇了林地的水土流失。杉木林下水土流失以純林為主，其整地方式又以全墾挖穴或火燒煉山后挖穴較常見。南方雨量充沛，常有大雨、暴雨出現，容易造成地表徑流侵蝕和養分流失，水土流失大多發生在幼齡林內，并呈季節性分布。吳擢溪[9]研究表明，杉木幼林地水土流失隨降雨侵蝕力增大而增加，煉山的杉木林地水土流失隨降雨的年分布特點而呈明顯的季節性變化，雨季為嚴重水土流失期，雨季后期為中度水土流失期，旱季為輕度水土流失期。

1.3 桉樹林

目前全國桉樹人工林面積有2.6萬km2以上，80%分布在廣西、廣東、海南、福建、江西、湖南等省(區)，是南方地區發展最為迅速的人工林[10]。據研究，2～6年的桉樹純林林地年土壤侵蝕模數為1 382～2 308 t/km2，年均土壤侵蝕模數為1 845 t/km2，屬于輕度侵蝕[11]。王會利等[12]通過徑流場觀測發現，煉山后種植桉樹第一年在無任何管護措施情況下土壤侵蝕量達35 000 t/km2，土壤侵蝕強度為劇烈，第二年土壤侵蝕量為650 t/km2，屬輕度侵蝕；與荒地相比桉樹人工林種植4年內土壤侵蝕量增加了18.86%～146.15%，土壤侵蝕量隨桉樹的生長呈逐年降低的變化趨勢。周國逸等[13]通過對廣東小良水土保持試驗站桉樹林的研究發現，桉樹林下土壤孔隙度小、結構致密、持水量低，平均徑流侵蝕率為1.725 t/(km2·mm)，是混交林的2.8倍，林下水土流失較為嚴重?？梢?，桉樹林地水土流失也主要分布在造林初期，以幼林為主。

1.4 山地茶果園

福建省和江西省是南方紅壤區茶果園水土流失典型地區。據統計，2003年福建省茶園和果園水土流失面積分別高達635.0、1 742.5km2，分別占各自種植總面積的46.62%、31.82%，其中近一半的茶園存在水土流失[14]。山地茶果園開發導致大面積不同程度的水土流失，尤以新開墾茶果園為主。陳小英等[15]研究表明，幼齡茶園年土壤流失量達4 500 t/km2以上，土壤侵蝕強度為中度甚至極強烈，而且同一茶園山腳土壤侵蝕較山頂、山腰嚴重，年土壤侵蝕量高達17 250 t/km2。孫永明等[16]研究發現，贛南臍橙果園水土流失總面積1 097 km2，占果園總面積的92%；輕度、中度、強烈流失面積各占53.92%、33.62%、12.46%，其中輕度、中度流失主要發生在3年以上的果園，而1～3年果園水土流失以強烈為主。

2 林下水土流失主要成因分析

2.1 人為干擾頻繁

人為活動是造成林下水土流失的主要原因之一。一方面煉山造林對林地的破壞極大，致使土壤理化性質惡化，林地水土流失加劇，尤其在造林初期林地水土流失最為嚴重。研究表明，在杉木幼林階段林地徑流量大，煉山后第一、二年杉木林地土壤侵蝕量遠大于該區土壤允許侵蝕量，而不煉山情況下均屬于微度侵蝕[17]。張玉榮等[18]研究也發現，煉山挖穴的第一年土壤流失量達2 200～2 800 t/km2，第二年由于林地植物覆蓋度不大，降水直接沖刷表土，加上全墾撫育松動了表土層，因此水土流失量仍較大。

人為活動另一方面體現在陡坡開荒和不合理的經營管理上。農民為了追求短暫利益，盲目在陡坡開荒種植商品林，且林地管理多沿用傳統耕作方式，比如順坡耕作及對商品林進行全面除草，林下幾乎全年無草覆蓋，使得林下土壤容易受雨水沖刷。此外，長期施用化肥，使得林地土壤酸化、板結，土壤結構破壞，導致土壤抗侵蝕能力下降。左長清等[19]研究發現，果園清耕、順坡耕作、橫坡耕作年均土壤侵蝕量分別為7 432.77、3 673.18、1 550.45 t/km2，分別為強烈侵蝕、中度侵蝕、輕度侵蝕，這充分體現了不同耕作措施水土保持效應差異很大。

2.2 林分結構單一

南方紅壤區林分結構單一很大程度體現在林地針葉化嚴重。據統計，江西省以針葉純林為主，針葉林面積占全省森林面積的64.7%，其中馬尾松林水土流失最為突出[20]。就福建省而言，1987—1997年間營造的人工林中針葉林(杉木和馬尾松)占造林面積的97.25%[21]。大面積的林地針葉化影響土壤質量、生物多樣性和森林水文生態效益，表現為土壤酸化、地力衰退、林分生產力下降和病蟲害等，使得水土保持功能下降，林下水土流失加劇[22]。吳彩蓮[23]針對福建省安溪縣官橋鎮林地的大面積針葉化研究發現，馬尾松純林地土壤保持量最小，比闊葉林地多流失土壤7 442.7 t/(km2·a)，且隨著林地針葉化，地表裸露，土壤沙化，土壤抗蝕性下降，土壤養分含量較混交林地和闊葉林地分別降低了62.31%和88.61%。楊一松等[24]通過對15°紅壤坡地11種利用模式10年土壤侵蝕的研究，認為林作系統中水土保持效果以常綠闊葉林最好，其次為混交林、毛竹林和針葉林。

2.3 林下植被匱乏

林下植被作為森林生態系統的一個重要組成部分，在防止雨滴擊濺和徑流沖刷地表土壤，改善土壤理化性質等方面具有重要作用[25]。林下植被匱乏一方面體現在紅壤退化嚴重，土壤生產力低，植被生長緩慢甚至無法生長，使得大量林地出現“空中綠化”現象；另一方面說明部分樹種具有化感作用，比如馬尾松、桉樹等的皮、葉和根系會分泌含有抑制其他生物生長的水溶性或揮發性物質。曾群英等[26]研究表明，桉樹林下化感作用明顯，化感作用最強區域為5～10倍胸徑范圍，其中含羞草、山芝麻和桃金娘對化感作用較為敏感。段劍[27]研究發現馬尾松根系分泌物造成其林下植物群落組成單一及分布稀疏，主要表現為抑制周邊植物種子的萌發及幼苗生長。

此外，眾多南方農村地區存在農民收割林下植被和枯枝落葉現象。這不僅直接減少了土壤有機物料和養分的輸入量，還改變了林地地表覆蓋度，影響土壤溫濕度和土壤有機質礦化，進而影響土壤養分積累，導致土壤貧瘠，加劇了林地土壤侵蝕和養分流失。

3 南方林下水土流失治理措施

南方林下水土流失嚴重破壞森林生態環境，影響當地經濟的可持續發展，阻礙我國生態文明建設。因此，林下水土流失治理是當前水土保持工作的重點。針對當前林下水土流失的特點及原因，筆者結合前人的研究，總結了南方林下水土流失的治理措施體系，詳見圖1。

3.1 馬尾松林水土流失治理措施

南方馬尾松林大多屬于飛播林，長期的水土流失使土壤貧瘠化。通過人為的補植改造、施加有機肥、封山育林可以改善土壤結構，提高土壤肥力，有效治理林下水土流失，其中補植改造包括草灌補植、闊葉樹補植。對于侵蝕強度較高的地區，則應該結合工程措施和補植改造等措施進行治理，比如水平溝、水平臺地等。例如，閩東南沿海丘陵區大面積的馬尾松疏林經過15年的封山育林，植被覆蓋度從35.0%提高到91.4%，林分涵蓄水分能力提高56%以上，年均土壤侵蝕模數減少2 054 t/km2[28]。小區觀測試驗也表明，林地封育、人工補植年均減流率分別為47.5%、44.2%，年均減沙率分別為67.8%、62.3%，均有較好的減流減沙效果[29]。

圖1 南方林下水土流失治理措施體系

3.2 杉木林水土流失治理措施

杉木林是典型的人工林，在造林方式和管理方式上改變是防治林下水土流失的重點。免耕萌芽更新避免了傳統的煉山造林對林地的干擾和破壞，而復合經營可提高林下植被覆蓋度，有效防治林下水土流失，改善土壤肥力。此外，適度間伐可降低林分密度，改善杉木人工林群落結構，提高生物多樣性，維護土壤肥力。張鼎華等[30]研究表明，杉木-油桐-仙人草復合經營模式不僅能有效防止水土流失，改善土壤肥力，還能促進杉木生長，節約營林投資和提高經濟收入。李素艷等[31]對大崗山的人工杉木林研究發現，適度間伐后林分郁閉度降低，但林下植被發展迅速，林下覆蓋度增加，徑流系數較未間伐的林地小，間伐樣地的徑流含沙量明顯低于未間伐樣地。

3.3 桉樹林水土流失治理措施

根據對人工桉樹林的水土流失特點及其成因的分析，桉樹林地應該從改善造林方式和增加生物多樣性角度減輕水土流失，推進桉樹產業又好又快發展。與傳統造林方式相比，桉樹萌芽更新和復合經營可以增加林地生物多樣性，減少土壤養分流失，其中復合經營水土保持效果明顯。而對局部土壤極其貧瘠的桉樹林地，應適當施肥以改良土壤肥力，才有利于桉樹自身的生長及對林地的固土作用。王會利等[32]研究表明，桉樹+木薯復合經營模式與桉樹純林相比，年徑流量減少33.91%～38.71%，年土壤侵蝕量減少58.31%～94.74%，不僅提高了林地利用率，而且有效地控制了林下水土流失。

3.4 山地茶果園水土流失治理措施

發展茶果園是南方農民致富的途徑之一，但山地茶果園的水土流失治理是茶果產業可持續發展的關鍵。對于新建茶園，應該依照地方標準科學建園，采取套種、間作等復合經營模式和免耕法等改進耕作。而早期建的茶果園，特別是陡坡地改建的茶果園，需要結合工程措施等進行綜合治理。朱頌茜等[33]研究表明，茶果園采用以坡改梯和果—草—牧—沼—菌循環利用、分層立體種植為主的綜合治理模式后，植被覆蓋度可達到80%以上，無明顯土壤流失現象。

[1] 張會茹,鄭粉莉,耿曉東.地面坡度對紅壤坡面土壤侵蝕過程的影響研究[J].水土保持研究,2009,16(4):52-54.

[2] 趙其國.我國南方當前水土流失與生態安全中值得重視的問題[J].水土保持通報,2006,26(2):1-8.

[3] 徐義保.南方紅壤丘陵區馬尾松林下水土流失過程研究[D].福州:福建師范大學,2012:1-2.

[4] 汪邦穩,段劍,王凌云,等.紅壤侵蝕區馬尾松林下植被特征與土壤侵蝕的關系[J].中國水土保持科學,2014,12(5):9-16.

[5] 莫江明,彭少麟,BROWN S,等.鼎湖山馬尾松林群落生物量生產對人為干擾的響應[J].生態學報,2004,24(2):193-200.

[6] 何圣嘉,謝錦升,楊智杰,等.南方紅壤丘陵區馬尾松林下水土流失現狀、成因及防治[J].中國水土保持科學,2011,9(6):65-70.

[7] 陳宏榮,岳輝,彭紹云,等.侵蝕地劣質馬尾松林改造效果分析[J].中國水土保持科學,2007,5(4):62-65.

[8] 俞新妥.杉木栽培學[M].福州:福建科學技術出版社,1997:4-5.

[9] 吳擢溪.杉木幼林地水土流失與降雨特性關系研究[J].福建林學院學報,1996,16(4):304-309.

[10] 黃國勤,趙其國.廣西桉樹種植的歷史、現狀、生態問題及應對策略[J].生態學報,2014,34(18):5142-5152.

[11] 王震洪.桉樹作為云南省水土保持林主要樹種的思考[J].中國水土保持,1992(1):35-38.

[12] 王會利,楊開太,黃開勇,等.廣林巨尾桉人工林土壤侵蝕和養分流失研究[J].西部林業科學,2012,41(4):84-87.

[13] 周國逸,余作岳,彭少麟.廣東小良水保站三種生態系統地表侵蝕的研究[J].熱帶亞熱帶植物學報,1995,3(2):70-76.

[14] 王維明,林敬蘭,陳文祥,等.福建省山地水土流失現狀及其防治對策[J].中國水土保持,2005(7):28-29.

[15] 陳小英,查軒,陳世發.山地茶園水土流失及生態調控措施研究[J].水土保持研究,2009,16(1):51-54.

[16] 孫永明,葉川,王學雄,等.贛南臍橙果園水土流失現狀調查分析[J].水土保持研究,2014,21(2):67-71.

[17] 俞新妥,楊玉盛,何智英.杉木幼林地水土流失規律的研究[J].林業科學,1993,29(1):25-32.

[18] 張玉榮,鐘武洪.湖南省大圍山杉木新造幼林水土流失的研究[J].林業科學,1999,35(增刊1):68-72.

[19] 左長清,馬良.紅壤坡地果園不同耕作措施的水土保持效應研究[J].水土保持學報,2004,18(3):12-15.

[20] 胡建民,宋月君,楊潔,等.南方紅壤區馬尾松林下水土流失與降雨量關系研究[J].水資源與水工程學報,2013(6):82-87.

[21] 查軒,黃少燕,林金堂.林地針葉化對土壤微生物特征影響研究[J].水土保持學報,2003,17(4):18-21.

[22] 林金堂.福建省林地針葉化及其對生態環境的影響[D].福州:福建師范大學,2002:1-3.

[23] 吳彩蓮.林地針葉化對土壤侵蝕特征及生態環境影響研究[D].福州:福建師范大學,2005:36-38.

[24] 楊一松,王兆騫,陳欣,等.南方紅壤坡地不同利用模式的水土保持及生態效益研究[J].水土保持學報,2004,18(5):84-87.

[25] 何小武,李鳳英.防治南方土壤侵蝕的新途徑——貼地表覆被[J].水土保持學報,2001,15(6):50-52.

[26] 曾群英,劉素青,周元滿,等.桉樹林下植被他感作用與植物多樣性分析[J].防護林科技,2010(4):18-20.

[27] 段劍.馬尾松根系分泌物的化學組成及其化感作用研究[D].南昌:江西農業大學,2014:34-46.

[28] 郭志民,黃傳偉.閩東南沿海丘陵區小流域生態修復效果[J].中國水土保持科學,2004,2(3):103-105.

[29] 李桂靜,崔明,周金星,等.南方紅壤區林下土壤侵蝕控制措施水土保持效益研究[J].水土保持學報,2014,28(5):1-5.

[30] 張鼎華,范必有,危林廷.杉木油桐仙人草復合經營模式的研究[J].應用與環境生物學報,1998,4(2):141-144.

[31] 李素艷,黃瑜,張建國.人工杉木林間伐對水土流失影響的研究[J].北京林業大學學報,2008,30(3):120-123.

[32] 王會利,蔣燚,曹繼釗,等.桉樹復合經營模式的水土保持效益分析[J].中國水土保持科學,2012,10(4):104-107.

[33] 朱頌茜,龔潔,林恩標,等.南方丘陵區林下水土流失特點及防治措施探討[J].亞熱帶水土保持,2013,25(3):24-30.

(責任編輯 徐素霞)

國家自然科學基金項目(31300594)

S157

A

1000-0941(2017)03-0016-04

何紹浪(1990—)，男，江西興國縣人，碩士研究生，從事水土保持研究工作；通信作者何小武(1970—)，男，江西石城縣人，副教授，博士，從事土壤侵蝕與水土保持等方面的研究工作。

2016-09-19