三峡库区坡地果园生态治理措施研究进展

马正锐, 孟祥江*, 何邦亮, 王蕾, 夏鹰

1. 重庆市林业科学研究院, 重庆 400036；

2. 重庆三峡湿地生态系统国家定位观测研究站, 重庆 400036；

3. 重庆市武隆区林业局, 重庆 408500

三峡库区是我国水土流失较严重的地区之一，平均土壤侵蚀模数为3 000 t·hm−2·a−1；而坡耕地是库区泥沙的主要来源，其侵蚀模数达7 500 t·hm−2·a−1，年侵蚀量9 450万t，占库区年侵蚀总量的60%[1]。三峡大坝蓄水后，库区的农业结构逐步调整，开始大力营建果园，其中柑、橘、橙、柚等柑橘类是库区支柱果业。坡地果园成为库区坡耕地重要的土地利用方式，一般位于坡陡土薄、立地条件相对较差的低海拔坡地上，建设标准较低、管理粗放、物种配置单一，同时存在水土流失、经济效益低等问题。为有效缓解和治理三峡库区坡地果园水土流失、养分流失、面源污染、土地退化等生态问题，近年来国内学者进行了大量的研究[2-7]。本文综述库区坡地果园治理的研究现状和进展，提出相关建议与意见。

1 主要治理措施

不同的地形地质，不同的坡度、坡长及坡向都是造成水土流失的内因，而地表裸露和暴雨是产生地表径流的外部条件。根据果园土壤流失的特征和影响因素，控制土壤流失应：①增加地面覆盖度，减少降雨对坡地土壤的溅蚀，降低溅蚀动能，从而降低土壤流失；②降低径流系数，消耗径流冲击能量，控制土壤流失。提高降雨径流利用率、减少水土流失、提高土地生产力是库区坡地果园综合治理的核心，其主要措施有坡改梯、植物绿篱、农林间作和覆盖措施等。

1.1 坡改梯工程

坡改梯是坡地治理的一项重要工程措施，坡改梯具有明显的保水保土效果，与坡耕地相比，可减缓坡面坡度，减少地表径流，改善土壤的物理性状，增加土壤孔隙度，提高土壤含水量和土层贮水量。

坡改梯的地埂有土埂、石埂、土石混合埂、生物埂等多种类型[7-8]。其中土埂适用坡度相对较小的坡地，常采用泥土修筑较低矮的地埂，并对地埂内侧和外侧边坡及埂顶夯实。生物埂是将乔灌草植物种植在土埂上，起到固结土壤，增强埂坎稳定性的作用。石埂适用坡度相对较大的坡地，其修筑成本高，分为浆砌石砌筑和干砌石砌筑，当梯地埂坎较高时，应采用前者，并用水泥砂浆勾缝；埂坎较矮时，可采用后者。土石混合埂底部基础部分采用石料砌筑，顶部培土。

地埂根据果园实际进行修筑，其材料就地取材，选择土料或石料，当原地面坡度小于15°时，地埂高度为0.5～1 m，可修建土埂或土石混合埂；当原地面坡度为15～25°时，地埂高度为0.8～1.5 m，在材料满足的情况下，修建石埂[6]。为提高土埂或土石混合埂的稳定性，减少水土流失，结合等高植物绿篱营建生物埂。

1.2 植物绿篱

植物绿篱是沿坡地果园等高线，布设密植灌木、灌化乔木及灌草结合的无间断性或接近连续的密集植物篱带，是具有挡土墙功能的一种活篱笆。

杨玉义等[9]认为植物篱的选择不仅要考虑防治水土流失效果和增收效应，还应以本土物种为主，利于保持生物多样性和区域生态系统稳定。杨远祥等[10]认为植物篱树种应易繁殖、耐刈割、耐干旱瘠薄、生长迅速，且以固氮灌草类为宜。笔者总结植物绿篱树种选择依据包括：①植物的环境适应性和生长速度；②植物构造篱笆的属性，即能否在较短的时间内在近地面部位郁闭；③竞争性，是否与果树具有较小竞争作用；④篱笆植物经营的可行性，植物易栽培、投入成本低，能带来一定的经济效益；⑤多方面的利用价值，具有较高的维持土壤养分循环、改善土壤肥力的能力。综合来说，植物篱物种应选择适宜当地气候和土壤条件、多年生、生长迅速；萌孽力强分枝密、挡土保水效果好；根系深、水平侧根少；易营造、易繁殖、投入低、能固氮且具有一定经济效益的灌木和草本。

中科院地理所在湖北秭归开展了植物篱研究工作，李秀彬等[11]、许峰[12]筛选出适宜的树种有新银合欢、黄荆、马桑、木槿、香根草等，其中前三种是较好的绿肥植物。中国林科院亚林所开展了生态经济型植物篱的筛选与评价研究[13]，筛选出茶叶、地石榴、紫穗槐、金荞麦、黄花菜等经济生态兼顾的植物篱品种适用于三峡库区。此外，吕文星[7]等选用的黄荆和紫背天葵等植物篱，改良了土壤的物理性质，减少了土壤侵蚀和养分流失。

等高植物篱以多行密植灌木或矮化乔木等高种植为特征，宽度30～60 cm为宜，当植物篱高度超过1 m时，应当进行修剪，使其低于50 cm，以减少植物篱对带间果树的影响，并且为植物篱带间坡地提供足够的绿肥。植物篱的带间距对于其生态功能的大小具有重要意义，首先应满足果园管理需要；最小带间距应大于根系胁迫水平宽度，减少植物篱与带间果树的竞争；还应大于植物篱投影宽度，减小对果树光合作用的影响[2]。带间距还决定了土壤侵蚀的大小，应根据坡耕地的坡度、土壤可蚀性和地表径流等因素确定，在库区纵向带间距以不超过15 m为宜[11]。许峰等[12]在库区的研究表明，植物篱带间距应满足养分流失控制的条件，最大水平带间距应小于临界淤积层宽度与坡长之和。

1.3 农林间作

农林间作集农、林两产业于一体，具有生产与保护两种作用，既能有效拦截径流泥沙，减少水土流失，改善果园的生态条件，又能提高产量与产值，实现坡地果园的可持续利用。

果园农林间作的生物结构特征优于单一的果林种植模式，生物量和生产力得到大大提高，在空间分布与时间利用过程中形成了互利共生的关系。农林间作模式将农业生产与土壤保持相结合的能力，对发展生产的基本资源的保护作用，是其在持续利用土地上所做出的主要贡献。

温熙胜[1]系统地评价了三峡库区坡地果园的农林复合模式，该模式是一条经济效益高、水土保持功能强且广泛适用的管理技术与模式，其关键技术和环节是科学选择物种，并结合当地主导产业，充分利用物种之间相生性，同时避免相克性。唐强等[14]研究表明适合库区果园间作的有小麦、玉米、豆类、花生、马铃薯等，并强调对不同生长特性的物种在时间和空间上进行合理搭配，构建了柑橘—蚕豆—小麦—芝麻、柑橘—小麦—玉米—大豆、柑橘—红薯等配置模式。农林间作模式，充分利用土地和光热资源；从经济上，多品种可以保障稳定的收入，在库区整个生产力水平不高的情况下，可以通过错季管理，来提高劳动生产率[15]。与田间工程措施相比，农林间作能更好地控制面源污染、增加产出，而且投入资金远远低于前者，是库区值得推荐的农林管理模式。

1.4 覆盖措施

覆盖措施以果树行间增加地面覆盖物以缓冲雨水对地表的直接冲击力，增加雨水渗入，减少地表径流，从而控制水土流失。果园覆盖措施主要包括秸秆覆盖、生草覆盖等。秸秆覆盖以农作物秸秆作为覆盖物，根据处理方式的不同，分为整秆压倒覆盖、粉碎覆盖以及留茬等[16]。秸秆覆盖可保水保土、改变土壤结构，增强土壤肥力、调节土壤温度和水分，抑制杂草生长、提高果实品质等。

生草覆盖以果树行间种植多年生草本植物作为覆盖物，是一种以收获饲草为目的的特殊农林间作模式，在减少水土流失、提高土壤肥力、增强土壤蓄水保墒能力和抑制杂草生长等方面[16]都具有良好的生态及经济效益。生草果园不必每年进行土壤耕翻和除草，仅需刈割几次，节约了果园劳动成本。生草包括多年生饲草和季节性饲草，而采用多年生饲草覆盖，较季节性饲草可明显降低坡面泥沙流失量。在雨季需减少季节性饲草刈割次数，或套种生长期不一致的其他饲草（绿肥）品种，使果园地表覆盖率提高，延长覆盖时间，可大幅减少水土流失。生草覆盖具有明显的水土保持功效，且比秸秆覆盖有着更高的经济价值，既可为牲畜提供饲草，也可提高土壤肥力，对于促进果园可持续经营具有重要意义，在三峡库区坡地果园应推广生草覆盖技术。

果园生草一般要求是易于种植、适应性强、矮秆根系较浅、产草量大[17]，易形成草皮覆盖地面的草种。三峡库区适宜的多年生饲草有紫花苜蓿、白三叶、黑麦草、紫云英等，季节性饲草有百喜草、光叶苕子、籽粒苋等[18]。生草宜在果树行间种植，草带应距树盘外缘50 cm以上；当生草长到40～50 cm高左右时，进行刈割，并将割下的生草覆盖在果树树盘上，以利保墒。

2 生态及经济效益评价

各治理措施生态经济效益主要体现在控制水土流失、减少土壤养分流失、提高土壤肥力、增加经济效益等方面。

2.1 减缓地表径流流速，减少水土流失

（1）坡改梯工程

坡改梯工程是典型的水土保持工程措施，其减少水土流失的功能显著。袁东海等[19]研究表明，等高土埂处理能减少径流流失70%，减少泥沙流失量95%。蔡强国等[20]对暴雨情况下25度陡坡地上的土壤侵蚀监测结果显示，石坎梯田比坡地的径流量减少62%～67%，侵蚀产沙量减少97%～99%。韦杰等[21]构建的植物地埂，其减蚀效益达94%。

（2）植物绿篱

等高植物绿篱能有效减少坡地果园的水土流失，其对地表径流的机械阻挡是土壤侵蚀量大幅下降的主要原因。植物绿篱根部能阻挡水流，减缓地表径流流速[22]，减小水流的泥沙携带能力，能有效阻止侵蚀泥沙向下方运输，在篱前形成堆积；对不同粒径土壤颗粒的流失均有控制效果，其中对粒径较大的土壤颗粒控制效果更明显。

唐亚等[23]在坡地上建立的高密度植物篱可降低地表径流50%～70%；李秀彬等[11]采用人工模拟降雨试验，表明栽植植物绿篱的陡坡试验小区累计径流量比对照区削减30%～50%。廖晓勇[24]等设置的皇竹草等高植物绿篱与传统果园经营模式相比，径流量减少了59% ～66%，侵蚀量减少了71%～78%。夏立忠等[25]采用香椿、紫花苜蓿植物篱分别使径流量、泥沙量降低77%和74%。孙辉等[26]构建的新银合欢、山毛豆等多种等高植物篱，结果表明植物篱处理的土壤侵蚀量仅为对照的15%～24%，植物篱在种植4～7年后，可形成稳定的综合效益较好生物埂。

（3）农林间作模式

果园通过合理间作有效保护了土壤，减少了地表径流量和土壤流失量，提高了土壤的有效水贮量，减少水土流失。陈霞等[27]在重庆江津构建了柑橘—大豆、柑橘—马铃薯、柑橘—白菜3种单季间作模式和1种周年间作模式，结果显示单季间作模式可减少柑橘园水土流失量6.7%～13%；而周年间作的柑橘园行间覆盖率最高，可减少水土流失量约

20%。

（4）覆盖措施

秸秆覆盖可以减缓地表径流，充分接收雨水，增加土壤含水量。秸秆有很强吸持水分的能力，其覆盖在地表，可有效地减弱雨滴对土壤的击溅侵烛和对土壤结构的破坏，增加雨水入渗速率；覆盖度越高，土壤侵蚀越小。秸秆覆盖的地表径流量相比裸地减少26%～31%，泥沙量减少70%～82%[28]。江才伦等[5]对库区坡地柑橘园的清耕、秸秆覆盖和生草覆盖等耕作方式的水土流失情况进行了研究，结果显示秸秆覆盖的年径流量和泥沙量分别比清耕减少10%和41%。

生草覆盖能显著降低地表径流量和土壤流失量，因生草覆盖条件下，大量的降雨以入渗的形式流入土壤中。生草覆盖削弱了雨滴对土壤的打击作用，使土壤表面免受雨滴直接打击，从而减弱了对土壤结构的破坏，减缓坡面径流的流速，从而提高土壤的含水量及降低产流强度。生草可增加地表的糙率，阻延流速，降低了水流的能量，减少了径流冲刷，所以能显著地减少土壤侵蚀。

江才伦等[5]研究表明生草覆盖的年径流量和泥沙量分别比清耕减少8%和46%。夏立忠等[24]研究表明多年生生草覆盖相比对照组可减少泥沙流失量73%。 不同的降雨季节，覆盖的效果有较大差异；4—9月份是水土流失的高峰季节，在雨季种植覆盖率大的生草，其控制水土和养分流失的效果比较明显。多年生生草可以有效避免季节性耕作带来的水土和养分流失，有利于稳定植被覆盖，减少对土壤结构的破坏；而季节性饲草亦可降低地表径流，并且这一作用随地表覆盖率的增加而增大。

2.2 减少土壤养分流失、提高土壤肥力

植物绿篱主要是通过减少土壤侵蚀量而影响泥沙态氮磷养分的流失。夏立忠等[25]构建的香椿、紫花苜蓿植物篱，分别使泥沙磷素流失量降低了54%和50%；同时氮素的流失量也明显低于对照组。肖波等[29]研究表明，植物篱年均可减少69%总氮和54%全磷的损失，具有显著的面源污染防治效果。孙辉等[26]构建的固氮植物篱，在种植年后土壤有机质增加20%～30%，全氮增加70%～120%。

覆盖措施可增加改善土壤结构、提高土壤肥力。吴电明[30]研究表明脐橙园秸秆覆盖和白三叶生草覆盖均可改善土壤孔隙度、温湿度，显著提高土壤有机质、全N和碱解N含量。徐泰平等[28]研究表明秸秆还田可显著减少N、P的流失，减幅为60%～76%。齐鑫山等[31]研究表明生草覆盖后土壤的保水保墒能力和有机质含量明显增加，豆科生草可提高土壤N含量，大大减少果园氮肥的施用，而禾本科生草可提高土壤P的含量。

农林间作农作物可吸收果园土壤中的N、P，有效减少土壤中的N、P的累积。陈霞等[27]研究表明，果园不同类型间作均能减少土壤N、P的累积，其中周年间作效果更明显，每年从土壤中吸收1.13 kg·hm−2的N和0.59 kg·hm−2的P，对面源污染的拦截能力较好。合理的间作还会增加果园土壤微生物数量，改善土壤结构，提高土壤肥力。

2.3 增加经济效益

坡改梯和植物绿篱处理后果园产量和产值均有一定程度的提高。申元村[31]对三峡库区脐橙园在植物篱、石坎梯田和坡地果园三种模式下脐橙产量进行了研究，结果表明植物篱果园的产量比石坎梯田果园增加约20%，比坡地果园增加25%。杨清平研究表明[33]植物篱可明显减少陡坡地土壤流失，而其投资仅是石坎水平梯田的10%～20%。农林间作能起到双赢的作用，使果园获得更好的经济效益，陈霞等[27]研究表明周年间作后单位面积产量和产值都显著上升，扣除投资成本后，产量提高87%，盈利增加76%。

不同治理措施相关生态、经济效益及主要树种选择详见表1。

从表1可以看出，坡改梯工程水土保持功能最显著，其次是等高植物绿篱、秸秆覆盖和生草覆盖，农林间作模式最差。坡改梯工程是典型的水土保持工程措施，其造价一般比较高；而植物绿蓠、生草覆盖等成本低，可增加土壤养分含量，且具有一定的经济效益。

3 结论与讨论

坡度是坡地果园水土流失治理的限制因素之一，坡度在0～5°时，其地表径流差异不大；大于5°后地表径流大幅增加，径流中泥沙含量也随之增加。农林间作措施在0～5°的坡地上有较高的水土保持效益，坡改梯工程对15～25°的坡地效果明显，植物篱和覆盖措施对<25°的坡地均有效果。坡地果园治理要坚持提高地表植被覆盖度、减缓坡度的原则，25°以上的陡坡地应全面退耕还草，0～5°的坡地果园可实施农林间作。

而15～25°的坡地果园应进行坡改梯工程建设，并修建截水沟、排水沟等坡面水系工程。在坡改梯初期其性能往往不稳定，且对土壤肥力的改善和提高作用不明显，可在地埂上种植灌草植物形成生物埂，起到固结土壤、维持埂坎稳定性，提高保水保土效果的作用。植物绿篱形成以后能够缓解坡度，提高土壤的保水能力，且具有显著地提高土壤抗冲性的功能，鉴于植物篱具有与梯田相似的保持水土保持功效，故应有效地将植物绿篱与坡改梯工程结合起来。同时通过生草覆盖和秸秆覆盖，增加地表覆盖率、截留降雨，以减少水土流失。雨季的土壤养分流失量占全年的一半以上，应提高地面覆盖率，以减少土壤流失；同时充分利用饲草、作物生长的时间和空间差，开展生草覆盖、农林间作，增加地表植被覆盖，以减少果园土地裸露程度。

表1 不同治理措施的生态、经济效益Tab.1Eco-economic benefits of different treatment measures

植物绿篱和农林间作可能会与果树争夺生长空间、土壤养分和水分等问题，导致果树产量的下降等；而全园生草覆盖也容易导致树势削弱。合理选择植物篱和农林间作品种，提高各项管理措施，可最大限度减少植物篱、农作物与果树的竞争。对于生草覆盖果园，要适时刈割或配备简易灌溉设施，来缓解、消除其争水矛盾；同时建议加强管理、合理施肥和更换草种等。

坡改梯是单纯的水土保持工程措施，其水土保持功能显著，而结合植物绿蓠、覆盖技术、农林间作等措施进行治理，具有更高的实用价值和经济效益。库区坡地果园的治理和植被恢复，应考虑地形、坡度、气候以及当地的社会经济发展水平与劳动力状况等因素，将坡改梯工程和植物措施有效结合，充分发挥植物篱、饲草和农作物等灌草植物的生态经济效益。