坡耕地植物篱在水土保持中的应用

 坡耕地植物篱种植模式是一种坡耕地可持续利用技术。结合已有研究成果,对坡耕地植物篱研究现状、效益等作了系统介绍。植物篱种植模式对改善土壤物理性质、提高土壤养分、减小坡耕地水土流失、防止土壤退化、促进农作物生长、增加作物产量、提供饲料、薪柴等方面具有良好的作用和效果,植物篱在坡耕地资源可持续利用中具有显著的生态效益和经济效益。对目前坡耕地植物篱认识上的问题及需要深入开展的工作进行了讨论,以促进我国植物篱技术和坡耕地整治的研究与发展。     

Review on Benefits and Evaluation of Hedgerow Techuique in Slope Land

植物篱技术作为水土保持与农业面源污染的源头控制措施,已被广泛地研究应用于世界各国.在介绍植物篱技术概念、分类的基础上,综述了植物篱技术的效益及其评价的国内外研究现状,植物篱的生态效益集中体现在保持水土,改善微地貌,提高土地生产力与控制农业面源污染上.植物篱的效益评价存在评价内容与指标片面,评价结果可比性差等不足之处,最后,就植物篱技术效益及评价研究的相关问题提出展望.     

坡地植物篱技术的效益及其评价研究综述

植物篱技术作为水土保持与农业面源污染的源头控制措施,已被广泛地研究应用于世界各国。在介绍植物篱技术概念、分类的基础上,综述了植物篱技术的效益及其评价的国内外研究现状。植物篱的生态效益集中体现在保持水土,改善微地貌,提高土地生产力与控制农业面源污染上。植物篱的效益评价存在评价内容与指标片面,评价结果可比性差等不足之处。最后,就植物篱技术效益及评价研究的相关问题提出展望。     

紫色土区坡耕地植物篱模式综合生态效益评价

科学评价植物篱模式提高坡耕地生态效益是进一步评价其生态经济社会综合效益的基础,可促进优化植物篱模式在山丘区的推广与应用。针对已有文献对植物篱模式生态效益评价存在评价指标片面等问题,选择植物篱模式下水土与农业面源污染物流失、土壤抗侵蚀力与土地生产力4方面指标,应用层次分析法与熵权法相结合计算评价指标权重,多因素综合评价法对西南紫色土区坡耕地紫穗槐、香根草、紫花苜蓿与蓑草4种植物篱模式进行综合生态效益评价。结果表明,植物篱模式的综合生态效益和不同类型生态效益较常规横坡农作模式明显提高,其中综合生态效益指数(A)、保持水土效益指数(B1)、控制农业面源污染效益指数(B2)、土壤抗侵蚀力效益指数(B3)、土地生产力效益指数(B4)分别增加206.4%~301.9%、228.6%~278.4%、212.6%~346.6%、93.7%~126.0%、23.6%~35.8%。植物篱模式不同类型生态效益指数大小顺序为B2(1.165)B1(0.962)B4(0.495)B3(0.332)。不同植物篱模式提高坡耕地综合生态效益的效应表现为20坡地紫穗槐模式香根草,13坡地紫花苜蓿蓑草。20坡耕地植物篱模式综合生态效益指数平均增加幅度(295.0%)大于13坡地植物篱模式(211.0%)。说明在西南紫色丘陵区的坡耕地,尤其是20以上坡耕地推广与实施灌木类植物篱可大幅提高其综合生态效益。     

三峡库区坡耕地植物篱模式效益评价研究

植物篱具有保持水土、增加土壤肥力、改善土壤物理性质等功能, 且能增加农民收入、扩大就业, 是一项具有生态、经济和社会效益的复合农林技术。以位于三峡库区的重庆市江津区常见6 种植物篱模式(柑橘、沙梨、花椒、黄荆、桑树、紫背天葵)为对象, 遵循层次分析法原理, 从生态、经济和社会效益3 方面建立了三峡库区坡耕地植物篱模式效益评价指标体系。应用熵值法与专家评分法相结合计算指标权重, 利用熵权决策法对6 种常见植物篱模式进行效益评价。结果表明: 生态效益以黄荆类植物篱最好, 紫背天葵类植物篱最差;经济效益以花椒类植物篱最高, 黄荆类植物篱最低; 社会效益以桑树类植物篱最好, 紫背天葵类植物篱最差。综合效益以花椒类植物篱最高, 其次是桑树、柑橘、沙梨、黄荆植物篱, 紫背天葵类植物篱最差。     

三峡库区坡耕地植物篱对土壤特性的影响研究

植物篱在减少坡耕地径流、控制土壤侵蚀和降低非点源污染方面具有重要的作用。采用中国科学院万州典型区生态环境监测重点站监测的三峡库区坡耕地皇竹草植物篱小区和对照小区连续6年的监测资料,研究了坡耕地皇竹草植物篱对土壤特性的影响,结果表明植物篱能有效地改善坡耕地土壤结构、提高土壤养分含量。植物篱的实施有利于三峡库区坡耕地的可持续利用。     

基于水动力学的紫色土区植物篱控制面源污染的临界带间距确定

为了分析确定紫色土区植物篱控制面源污染合适的带间距,该研究基于坡面水流动力学,利用四川省遂宁市水土保持试验站多年观测资料,分析了紫色土区新银合欢植物篱带间距对10°、15°农耕地面源污染的控制机理。结果表明：紫色土区在天然降雨条件下,为保证植物篱带间距能有效地控制篱带间的土壤流失,坡面发生细沟侵蚀时的径流流速应不大于颗粒粒径<0.02 mm土粒的起动流速。通过对坡面细沟发育过程推导表明,紫色土区坡度为10°、15°的坡面布设植物篱时带间距最大分别应为13.73、9.00 m。当坡面开始产生细沟侵蚀时的径流流速与颗粒粒径<0.02 mm土粒的起动流速刚好处于临界状态时,10°、15°坡面产生细沟侵蚀的最小径流流速分别为0.183、0.190 m/s。坡面表土养分流失主要是通过土壤颗粒流失的,植物篱控制坡面土壤颗粒的流失对控制农业面源污染具有重要意义。     

植物篱-农作坡耕地土壤微团聚体组成及分形特征

利用植物篱控制水土流失的长期定位实验,采用数理统计法研究了13 a期植物篱-农作坡耕地土壤微团聚体组成及分形特征。结果表明,与传统横坡农作模式相比,植物篱能明显增加0.2 mm粒级土壤微团粒含量,尤其是0.2～0.05 mm粒级,提高了土壤微团聚体分形维数与团聚度,降低了坡耕地土壤小粒级微团聚体在下坡位的相对富集程度,优化了土壤大小粒级微团聚体的坡面分布。紫色丘陵区植物篱-农作模式下土壤微团聚体分形维数反映了坡耕地土壤的物理性质、养分肥力与抗蚀能力。     

植物篱-农作模式坡耕地土壤综合抗蚀性特征

土壤抗剪强度、抗蚀性与抗冲性不仅反映了土壤对水力侵蚀不同发育阶段（雨滴溅蚀、薄层水流片蚀与股流沟蚀）的侵蚀力大小,还通过共存、耦合决定对抗水力侵蚀的综合能力（综合抗蚀性）的大小。利用植物篱控制水土流失的长期定位试验,采用数理统计法研究了植物篱-农作坡耕地土壤综合抗蚀性特征。结果表明,由于植物篱模式下土壤理化性质得以改善,加之网状植物篱根系的固结等作用促使土壤综合抗蚀性增强。紫穗槐、香根草、紫花苜蓿和蓑草植物篱-农作模式土壤综合抗蚀指数分别比常规横坡农作模式增加102.9%、91.9%、87.9%、82.9%。不同植物篱模式增强土壤综合抗蚀性效应的大小为,20o坡地紫穗槐>香根草,13o坡地紫花苜蓿>蓑草。植物篱模式也增强了各坡位土壤综合抗蚀性,改善了土壤综合抗蚀性的过大坡面异质性。该论文为进一步探究植物篱模式控制水土及氮磷等污染物流失提供参考。     

等高植物篱模式下土壤物理性质变化与水土保持效果研究进展

等高植物篱模式就是在坡耕地上每隔4~8m的距离沿等高线将植物篱与作物种植带相间分布的一种农林复合经营模式,用于坡耕地的水土保持。已有的研究结果表明,等高植物篱技术用于坡耕地可有效地改善土壤物理性质和土壤水分状况,防治坡耕地水土流失效果显著,土壤水分的季节性再分配也有利于农作物的生长。但是该系统内植物篱和农作物相互之间的水分和养分关系有待深入研究。     

陡坡地饲草玉米生物篱的生态效益研究

坡地水土流失对三峡库区生态环境与可持续性发展构成双重压力。生物篱技术是一条有效防治水土流失、提高土地生产潜力的坡地改良利用途径。本研究以饲草玉米为纽带营建坡地生物篱模式,经4a定位试验探讨了其生长状况和水土保持效益。结果表明,饲草玉米生物篱能有效改善陡坡地土壤性状、固持土壤、截持径流、减少养分流失,对减少库区水土流失与面源污染,保持和提高坡地生产力具有重要作用。     

西南丘陵山区坡耕地植物篱水土保持效益研究进展[1]

从植物篱拦截径流、减缓坡度、改善土壤理化性质、提高土壤酶及微生物活性、保护生物多样性等方面综述了植物篱控制水土流失的机理,总结了西南丘陵山区不同植物篱模式的水土保持效果及坡度和平衡施肥对其的影响。西南丘陵山区植物篱研究以草本类的香根草、黄花菜以及乔木类的新银合欢等居多,其中黄花菜多与果树配合。最后从加强植物篱土壤生物学特性和植物篱带间距方面的研究进行了展望,以期为西南丘陵山区植物篱水土保持研究与应用提供参考,促进该区域化肥减量增效目标的实现。     

西南丘陵山区坡耕地植物篱水土保持效益研究进展

从植物篱拦截径流、减缓坡度、改善土壤理化性质、提高土壤酶及微生物活性、保护生物多样性等方面综述了植物篱控制水土流失的机理,总结了西南丘陵山区不同植物篱模式的水土保持效果及坡度和平衡施肥对其的影响。西南丘陵山区植物篱研究以草本类的香根草、黄花菜以及乔木类的新银合欢等居多,其中黄花菜多与果树配合。最后从加强植物篱土壤生物学特性和植物篱带间距方面的研究进行了展望,以期为西南丘陵山区植物篱水土保持研究与应用提供参考,促进该区域化肥减量增效目标的实现。     

黑土区植物篱带对土壤抗蚀性作用效果研究

植物篱系统内部发挥的作用不尽相同,研究分析植物篱系统内影响土壤抗蚀性能、水土保持效果的主要部位,为黑土区推广应用植物篱模式提供技术支撑。通过小区定点试验研究发现,在黑土区植物篱模式中,篱带植物部位的土壤结构优于篱间耕地,篱带部位的土壤抗蚀性也高于篱间耕地部位,而土壤入渗性和抗冲性与篱间部位相比有显著的提高,由此可见,在黑土区坡耕地中由于引入了植物篱,篱带植物根系的作用,改善了土壤结构与性能,固结了土壤,提高了土壤综合抗蚀性能,从而发挥了减轻水土流失的重要作用。在黑土区植物篱模式内,篱带部位植物是影响土壤综合抗蚀性能和防蚀效果的重要因素,因此,植物模式研究应用中,要注重篱带植物品种保持水土性能的研究,开发优良植物篱品种,以提高植物篱模式的综合效益,进一步促进植物篱模式在黑土区的推广应用。     

植物篱对石灰土坡耕地理化性质及磷素流失的影响

在三峡库区香溪河流域典型石灰土坡耕地通过修建标准径流小区,设置栀子花(灌木)和黑麦草(草本)植物篱,研究不同类型植物篱对石灰土坡耕地耕层土壤理化性质及磷素流失特征的影响。结果表明:植物篱系统可有效的增加土壤耕层细颗粒含量和减小土壤容重,从而改善土壤分形特征,增强土壤疏通性及含水量,达到增大石灰土坡耕地土壤抗蚀性指数和防治土壤养分流失的目的;2种类型植物篱在不同深度耕层、植物篱带内和带间对石灰土坡耕地理化性质及磷素流失的影响表现出一定的差异性,但总体上差异不显著;土壤耕层黏粒含量与土壤中Ca_8-P、Al-P、Fe-P、O-P和Ca_(10)-P的含量均达到了极显著正相关(r=0.772,0.805,0.603,0.682,0.738),土壤容重与土壤黏粒含量存在显著的负相关关系(r=-0.648),表明植物篱系统是通过对土壤黏粒的有效阻滞和富集,从而减小石灰性土壤容重和磷素的流失,实现改善石灰土坡耕地土壤理化性质和防治农业面源污染的效果。     

三峡库区皇竹草植物篱对坡面土壤分形特征及可蚀性的影响

基于土壤颗粒分形维数及EPIC模型研究定植皇竹草植物篱,对三峡库区坡耕地土壤分形特征及土壤可蚀性的影响作用。结果表明：植物篱对坡面土壤粘粒的拦截作用显著,粘粒在篱前富集含量升高;土壤分形维数与土壤砂粒含量呈负相关,与粉粒、粘粒含量呈正相关,总体上表现为：粘粒〉砂粒〉粉粒,土壤颗粒分形维数值受细颗粒含量的影响作用显著;土壤可蚀性K值与土壤砂粒含量呈极显著的正相关,相关系数为0.870;与土壤粉粒含量、粘粒含量、有机碳含量、团聚度及土壤颗粒分形维数呈负相关,相关系数分别为-0.538,-0.739,-0.603,-0.486,-0.538;有机质及粘粒含量的高低是反映库区土壤抗侵蚀能力强弱的有效指标。皇竹草植物篱带间距对三峡库区坡耕地土壤颗粒分形特征及可蚀性的影响作用总体上表现为：4.5 m带间距〉5.5 m带间距〉7.5 m带间距。库区10°坡耕地篱带间距布设在6 m以内时,植物篱对改善坡面土壤分形特征、降低坡面土壤可蚀性、控制农业面源污染的作用最显著。     

植被缓冲带在水源地面源污染治理中的作用

在山地丘陵区遭遇高强度降雨时,常常发生水土流失;水流携带泥沙下泄,过量施入农田的肥料、农药等化学物质随之进入河流、水库、湖泊等地表水和地下水水体,进而造成水体富营养化等面源污染,危害水源地安全。为梳理植被缓冲带能够控制水土流失、阻控污染物移动、解决水源地面源污染问题,明确该项技术措施减少和治理水源地面源污染的机制,为水源地面源污染防治和水环境改善提供参考。在概括介绍植被缓冲带的类型、功能的基础上,对该项技术措施减少和治理水源地面源污染的机制进行讨论。植被缓冲带治理水源地面源污染的机制主要有:①植物在生长过程中自身对氮磷等物质的吸收;②利用植被固结土壤,减少水土流失;③植被覆盖、拦蓄能够延长径流在地面的停留时间而增加水分入渗、减少氮磷等物质随地表径流流失;④植物根系参与土壤中多种物理、化学和生物过程,加速碳、氮、磷等物质的形态转化。针对水源地面源污染特点和植被缓冲带的建设技术及其应用要点,提出相关建议,并对今后该技术的发展进行了展望。     

植物篱防蚀措施对三峡库区坡耕地微地形的影响

三峡库区是我国重要的水蚀区之一，过度农业利用引发水土流失和生态退化。采用保护性管理对坡耕地水土和营养盐流失的影响已经开展了很多研究，而基于长期试验的保护性管理措施对坡面微地形的影响，鲜有涉及。本文对位于三峡库区域地区陡坡地四种管理模式长期试验径流小区坡面地形相关参数进行了观测、分析。结果显示，与对照小麦—花生种植模式相比，采用套种紫花苜蓿植物篱、香椿植物篱能够极显著降低水土流失，坡面地形沿篱基梯级化显著。而黑麦草-籽粒苋替代模式对水土流失控制效果不稳定，且坡面地形与对照无差异。小麦-花生套种紫花苜蓿、香椿植物篱处理的坡面均形成基于篱带部的篱坎，篱坎下部侵蚀较强，篱带上淤下蚀现象明显。其中小麦-花生套种香椿植物篱小区坡面形成2级植物篱淤积坎，坎宽幅平均达到420.8 cm，淤积坎相对高差为40.4 cm，平均坡度下降1.4度。小麦-花生套种紫花苜蓿植物篱坡面形成4级篱坎平均坎宽幅为210.3 cm，平均相对高度为110.6 cm，平均坡长为238.1 cm，平均坡度下降0.3度。说明坡耕地采用植物篱技术能够减蚀截淤，显著改变微地形。针对微地形的变化，套作植物篱的坡耕地在后期宜实行坡改梯或梯级坡地配套完善灌排设施，利用已优选的植物品种设计木本与草本套种的复合植物篱，有望进一步改善土体根系分布，从而稳固篱坎，控制水土流失。该研究为植物篱技术后续管理措施优化提供了参考依据。     

东北黑土区植物篱土壤入渗性能研究

[目的]对东北黑土区植物篱种植模式的土壤渗透性进行研究,为黑土区坡耕地水土流失治理提供科学依据。[方法]通过小区试验开展研究。[结果]植物篱模式能够减小土壤容重,提高土壤孔隙度,显著增加土壤的入渗能力,进而减少水土流失;篱带部位的入渗能力大大高于篱间部位,不同品种植物篱渗透性能排序为:黑豆果短梗刺五加桑树,植物篱土壤入渗受地面坡度影响,小坡度的土壤入渗率高于大坡度。[结论]植物篱作为一种水土保持新措施,具有改善土壤结构,增加土壤入渗,减少地表径流,防治水土流失的作用,应在黑土区开展广泛的研究与推广。     

黑土区植物篱防治坡耕地水土流失技术探讨

东北黑土区的坡耕地水土流失十分严重,治理迫在眉睫。实践证明,植物篱技术在坡耕地治理中具有占地少、动土量小、用工少、投资小等特点,能够明显减轻水土流失,减少沟蚀,减轻面源污染,改善土壤水肥状况,提高农作物的产量,是快速治理坡耕地水土流失的新技术,建议在东北黑土区广泛试验和推广应用。