农林复合经营生态农业论文

摘要针对桉树-甘蔗复合经营系统不同采样位置（距离林带1.5、3.0、4.5、6.0m处）的土壤物理性质进行比较研究，结果表明桉树-甘蔗复合经营后，由于人为（耕作施肥等）的正向干预，土壤表层养分集中，间作带土壤（距离林带3.0、4.5、6.0m处）物理性状得到了有效改良。今天小编为大家精心挑选了关于《农林复合经营生态农业论文 (精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。

农林复合经营生态农业论文 篇1：

农林复合系统生态服务功能研究综述①

摘 要 农林复合系统能够提供多种生态系统服务，本文从固碳、水土保持、防灾减灾、生物多样性保护、改善土壤肥力、改善空气和水质等6个方面对农林复合系统的生态系统服务功能和环境效益展开讨论，依次总结了近期农林复合生态系统的研究成果，表明各地区对农林系统生态服务的强烈需求以及改善土地利用和减少贫困的愿望，指出提高林农对农林复合生态系统认识的必要性。

关键词 生物多样性保护 ;碳汇 ;清洁空气和水 ;土质改善 ;生态系统服务 ;水土保持 ;土地可持续经营

分类号 Q148

农林复合(Agroforestry)是一种传统的生产经营模式，拥有约1 300年的历史，起源于家庭农场。1982年国际农林复合系统委员会(the International Council for Research in Agroforestry， ICRAF)将农林复合生态系统定义为“通过时空布局安排，在家畜和(或)农作物利用的土地经营单元内，种植多年生的木本植物，在生态和经济上各组分之间具有相互作用系统”[1]。该系统具有复合型、整体性、多样性、系统性、稳定性、集约型以及高效性等特点[2]，集合了土壤、田野和景观的特性，具备农业和林业的综合优势，结合了林学、生物学、农学、生态学、气候学、社会经济学和系统科学等多学科知识与技术。20世纪80年代初开始，研究人员对农林复合生态系统提供的服务与环境效益进行了深入研究，理论和应用研究发展逐步系统化[3]。各地区逐渐认识到该模式的实用性和重要性，美国农业部在2011年发布了《农林战略框架，2011-2016》，强调了农林复合经营模式对美国农、林业经济和生态环境保护的重要性，以及提高公众对农林复合模式的认识必要性[4]。过去由于缺乏可靠的科学依据，农林复合管理模式的发展受到了阻碍，尽管农林复合经营模式相比传统经营模式有很多优势，大部分农民仍认为采取新经营模式存在一定的风险。随着研究的深入和系统化，农林复合系统逐渐被视为多功能景观的重要组成部分，为人类提供生态系统服务和经济效益。

新千年生态系统评估(MillenniumEcosystem Assessment， MA， 2005)以及农业科技发展国际评估(International Assessment of Agriculture Science and Technology for Development， 2008)均强调了农林生态系统的多功能性。在空间和时间布局上林木、农作物或动物的优化组合，农林复合系统具有增加土壤肥沃程度、减少土壤侵蚀、提高水质、增强生物多样性、景观多样化和固碳等多种用途。本文将农林系统的主要生态系统服务分为六大类：固碳、水土保持、防灾减灾、生物多样性保护、改善土壤肥力、改善空气和水质，对全球范围内农林生态实践的生态系统服务和环境效益的研究进行汇总，旨在说明农林复合模式是实现土地可持续经营的重要途径之一。

1 农林复合系统的生态服务功能与环境效应

1.1 固碳功能

全球气候变暖和降水分布改变，减缓温室气体特别是CO2的排放成为当今世界各国政府和科学家研究热点问题之一。《京都议定》提出的“土地利用、土地利用变化和林业” (Land use， land use change and forestry，LULUCF)后，农林复合系统因其较高的固碳能力，能减少空气中二氧化碳，引起了全球科学家们的广泛关注[5-6]。固碳就是水体、土壤及植物通过物理或生物过程减少大气中二氧化碳的能力。相比单一农、林或草系统，农林复合系统中树木和作物间相互作用利于系统固碳量的增加，系统汇集的定型碳可在碳市场进行交易，且固定碳量随着林木轮伐期的增加而增加，或通过木质产品制造永久保存。另外，由于大气中大量的碳可通过微生物贮存于地表或土壤中，其中菌根真菌作为固碳菌，能将CO2长期贮存在土壤中，可在一定程度上减少大气中CO2的含量[7]。

农林生态系统的固碳能力随系统的类型、物种组成、物种年龄、地理环境、环境因素和管理措施等有一定的差异。由于具体数据的缺失，农林生态系统固碳能力的研究结果对比较困难。研究人员尝试用不同方法计量农林复合系统的全球固碳量。P. K. Ramachandran Nair利用固碳能力计算方法，预测了全球农林复合系统总面积为1 023百万hm2，在50年内有1.9 Pg的固碳量，各地区农林复合系统固碳能力有很大差异，西非植物的固碳能力仅有0.29 mg/(hm2·a)，而波多黎各的混合物种生态系统中可达15.21 mg/(hm2·a)[8]。不同地区农林复合系统中土壤含碳量差异较大，加拿大山谷农业系统土壤碳含量仅为1.25 mg/hm2，而在哥斯达黎加大西洋海岸林牧复合生态系统土壤碳可达到173 mg/hm2。通过分析热带农林复合系统的储碳数据，Alain Albrecht预测该类系统的固碳量在12～228 mg/hm2[9]。另外研究人员发现在干旱、半干旱或荒废区的农林复合系统相对肥沃潮湿地区固碳能力低，温带农林系统的固碳能力较热带地区的低[10]。家庭花园农林复合系统对气候变化的适应性也有巨大的潜力，在干旱区其单位面积平均地表碳汇能力可达到C 26 mg/hm2，能够减少森林的全球碳汇压力[11]。

农林复合模式能改善农田和草原大规模退化的现状，实现系统固碳能力的增加。对比传统的牧、林系统，改进后西非农林复合系统有更强的固碳能力[12]。印度西北部杨树农林系统的土壤有机碳浓度以及水份较单一农、林系统更高，并随树龄增加而增加[13]，南部家庭花园树木种植密度和立木特征影响着土壤的固碳能力，土壤固碳能力随着物种数量和树木种植密度的增加而增强[14]。所有这些研究表明农林生态系统相对传统单一农业或林业系统有更强固碳能力。

1.2 水土保持

在经济发展初期，人类过度毁林开荒，森林植被破坏严重，生态平衡被打破。暴雨过分集中，林地涵养水源能力丧失，水土流失严重。研究发现农林复合模式能有效控制土壤侵蚀、涵养水源，增强水土保持能力，提高单位面积土地的经济效益，具有很好的推广应用前景。

农林复合系统的水土保持功能，在我国的应用广泛，用于缓解我国水分分布不均和水土流失严重的紧迫局面，虽然在系统发展前期水土流失程度仍较为严重，但中期趋于稳定[15]。我国辽西北地区最佳的农林复合模式为大扁杏-花生-玉米[16]，能够改良土壤、水土保持。南水北调中线水源区的寨沟小流域，农林复合模式作为主要的水土保持措施对南水北调水源区的保护有意义[17]。北川退耕还林采用的农林复合经营模式，如林药、林茶桑、林草牧模式，年减少泥沙流失量近105 t/a，涵养水源超过105 m3/a[18]。晋西黄土区的沿川河谷农田水土流失防治措施主要为农林复合，通过对比研究发现核桃-玉米复合系统是该区水土保持效果最佳的一种农林复合类型[19]。南方红壤丘陵地区的果间套种技术能起到治理水土流失作用，并且植草措施能够减少果园水土流失，同时可改善土壤结构、增加土壤表层有机质和有效水库容，有利于季节性干旱防御[20]。总之，农林复合模式的水土保持效果明显优于单一的农业模式。

1.3 防灾减灾

稳定性的农林复合系统能减少作物和林木的害虫，对病虫害有一定的防御作用，有望减少防灾减灾成本。在适宜的气候条件下印度尼西亚可可农林系统可可虫数量与黄蜂(Rhynchiumhaemorrhoidale)数量呈正相关，因此可以通过控制黄蜂数量作为防治可可虫害的一种有效的工具[21]。花椒农林复合生态系统的昆虫群落多样性、均匀度明显要高于除草后的单一花椒种植模式，害虫天敌的增加，一定程度上能够增加花椒的产量[22]。农林复合能够提高生态系统的稳定性，梨园套种芳香性植物能够减少康斯托克粉蚧的数量，尤其是紫花霍香蓟(A. houstonianum)，在夏天日照时间增加的情况下康斯托克粉蚧大量减少[23]。

1.4 生物多样性保护

对人类和地球的健康有重要作用的生态系统和物种正逐渐消失，生物多样性保护十分紧迫。生物多样性包括景观多样性、物种多样性和生态系统多样性。农林生态系统作为生物多样性的保护的有效措施之一，通常通过景观多样性的保护来实现物种多样性保护，最终实现生态系统多样性的保护。农林复合对生物多样性保护有五方面的作用：为物种提供栖息环境;保护脆弱物种育种;提供比传统农业系统效率更高、可持续的方法，减缓自然保护区的转化速度;通过提供水土保持以及防止土壤侵蚀等生态系统服务功能，保护生物多样性，防止生态系统物种的退化或消失;建立本土剩余物种和区域敏感性物种之间的联系[10]。

农林复合经营不仅产生了显著的生态效益、可观的经济效益、良好的社会效益，更使生态景观得到了极大改善。对我国黄土高原坡地刺槐(Robinia pseudoacacia Linn)林-草地复合系统研究发现，草地斑块内有较高的植物多样性，农林边界植物多样性最高的为距林缘较近的林内外的某一区[24]。高产农作物类型的改变，也会造成生物多样性的损失。澳大利亚的农作物从深根类到浅根类，造成了土壤盐分增加以及生物多样性损失。降雨量在300～700 mm/a的经济林区，生物多样性受到威胁，而农林复合生态系统能够提供新的农业景观改善生态系统稳定性，缓解农场扩张带来的损失[25]。另外，通过对北京顺义区农林复合生物多样性多层次分析[26]，相对单一农田景观，农林复合景观多样性更加丰富，乔木与农作物不同层次的空间利用，有利于高生物多样性分布。

农林复合系统对全球生物多样性保护相当重要[27-28]。应指出，不同季节的温度、相对湿度、树木葱郁度、树木密度条件下，昆虫和鸟兽数量会随着季节更替而呈现一定规律，在评价农林复合系统经营对生物多样性保护的效果时应考虑季节因素[29]。可可和香蕉两种农林生态系统对比哥斯达黎加塔拉曼加地区保留的车前草(Plantago depressa Willd)单一农业系统，农林生态系统物种更为丰富，随着森林类型的不同而物种组成不同。重要的是农林复合系统能为鸟类提供了栖息场所，对物种保护做出贡献[30]。其他农林系统的生物多样性保护价值也得到了研究，尤其是在热带。庭园农林复合系统，因其拥有较多的植物品种而著称。据调查热带庭园系统的物种数有27种(斯里兰卡)到602种(爪哇岛)[31]。许多生态学家认为庭园式农林系统，不管是结构上还是功能上，是最为接近天然林的。随着全球经济的发展，农业用地大规模开发，森林面积迅速减少，庭园式农林生态系统逐渐成为了物种的避难所。孟加拉天然林覆盖面积不足总土地面积的10%，2 000万家庭园作为生物多样性保护策略的之一[32]。

农林复合系统树木和农作物的品种与空间组合影响着昆虫数量和物种多样性。马占相思防风带的食植类昆虫在树冠西面数量较多，而其天敌在树冠背面数量较多，呈现出一定的空间分布规律[33]。皂荚(Gleditsia sinensis Lam)树的花蜜量和分泌物变化与被皂荚花吸引的昆虫群有紧密联系，在研究期间这些皂荚树吸引了近有42种不同的昆虫[34]。微生物群落作为农林系统生物多样性的重要组成部分，针对该类群落的研究已较系统。印度西部西高止山脉，常青林较落叶林，菌繁殖体、细菌、真菌和放线菌数量较高，固氮细菌的数量也是落叶林中的两倍[35]。树种丰富的农林和森林系统为土壤生物多样性提供了微生物圈和凋落物，农林复合模式作为土壤微生物保护策略之一，为土壤和凋落物微生物群落保护做出贡献[36]。

1.5 改善土壤肥力

农林复合系统对保持和提高土壤的高产及可持续利用有一定作用，近期对热带农林系统树木和固氮农作物的相互作用研究较多，而对温带农林系统的研究较少[37-38]。热带农林系统多年生立木植物，在提高土壤理化及生物特征等方面的作用已经成为研究重点。Udawatta等[39]使用高分辨率X射线模拟成像技术，分析了美国中西部地区农林复合缓冲带土壤养分增加的原因，农林复合缓冲区土壤族聚稳定性、土壤含碳量、土壤氮和土壤酶活性均较高。树荫面积以及树木种植密度等对土壤中养分有一定的影响。对比研究哥斯达黎加传统农场和有机咖啡农场中纳塔尔刺桐(Erythrina poeppigiana)对土壤特性的影响，发现传统农林系统中土壤碳和氮含量仅树根附近浓度较高，并随着距离增加而减少，表明树荫对维持和增加土壤有机物有重要作用。但是在有机咖啡农林系统没有此趋势，土壤表面有机肥分布均匀[40]。一般地，树木密集度高土壤pH、CEC、Ca和Mg含量也高，荫生咖啡(Coffea arabica L.)农林系统土壤中N、K和有机物则相对降低[41]。埃塞俄比亚南部土壤容积密度、土壤水含量、总特性和土壤有机碳随着耕地类型和土壤深度不同而有较大差异，农林系统较传统玉米种植系统这些指标均较高。另外，农林复合系统的时间长短也会对土壤养分存在一定影响。通过研究尼泊尔成熟的农林系统以及两年转型期的农林复合生态系统，成熟的农林系统中，土壤养分要明显高于两年转型期的农林复合系统中土壤养分，并与成熟农林系统的某些参数呈现出一致性[42]。研究人员对我国亚热带地区的农林复合系统土壤养分的影响因素也进行了一些研究。单一农作物种植和间种系统中，豆科植物根系残留和固氮篱笆提高了土壤质量，能帮助农作物增产[43]。重庆市合川市的紫色土农林复合系统能有效改善垂直空间的土壤养分分布，并且复合四年的系统改善效果明显高于复合4年的系统[44]。农林复合生态系统能显著优化土壤结构、增加土壤养分和改善土壤理化特性，利于农作物以及植物的增产，为林农增收提供条件，能进一步减少农村贫困。

1.6 改善空气和水质

世界卫生组织于2011年9月在日内瓦声称，全球不少城市空气质量堪忧，人类健康受到严重威胁，尤其是空气颗粒物增多导致人类呼吸道的疾病频发。为了寻求空气质量问题的解决方案，研究人员提出了建立防风带和防护林，以减少空气固体颗粒物向居民生活区扩散。防风林和防风带等农林复合模式有保护庄稼、提供野生动物居住环境、减少大气中CO2和制造氧气、减少风蚀和空气中的固体颗粒物以及减少噪声污染和密集生活生产区的气味等作用。近几年，防风林作为处理生活区气味方法之一得到了广泛地关注。有异味的化学物质及其混合物依附在空气微粒上，植被缓冲区能够过滤空气中的颗粒物，同时除去了难闻的气味。在制定治理措施时，防风林(或植被缓冲区)可作为有效减少臭气的方案之一[45]。

农业水污染问题也是当今世界关注的焦点问题。传统农业系统，农作物吸收氮和磷肥不到使用量的一半，多余的化肥通过地表径流或从农田流走，或渗透到地下水中，因此造成水源污染[46]。化肥和农药通过地表径流汇入干流，这也是墨西哥海湾水体富营养化的主要原因之一[47]。农林复合系统，如河岸缓冲带，能有效减少非点源污染，可净化水资源[48]。河岸缓冲带通过减少径流流速，促使过滤、沉积和滞留养分，能有效清洁地表径流。缓冲区通过吸收大量养分，减少了养分向地下的转移[49]。农林复合系统庞大根系能吸收多余的营养，再通过根系周转和凋落物这些营养被系统回收利用[50]，并且相比大多数农作物，树木拥有较长的生长周期，农林系统养分的综合利用效率提高了[51]。弗罗里达州西北部山核桃-棉花径间作物系统，较单一棉花农业系统，在0.9 m深土壤中N含量减少了72%，说明农林系统强大的根系能够充分吸收土壤中的养分，减少对水资源的污染。总之，农林复合经营在大规模农业生产实践中能有效提高水质。

2 总结

农林复合模式是实现土地可持续利用的有效措施之一，是生态保护可持续发展的必经之路。综合研究结果表明农林复合系统具有生态系统服务和环境效应，并在热带和亚热带地区得到具体实施。农林复合系统作为环境友好型和生态可持续性的人工生态系统的一种，在有强有力的科学支撑下，农林复合生态系统为固碳、土壤增肥、生物多样性保护以及空气和水质提高做出贡献，未来将替代了传统农业，造福于土地所有者或农民，甚至是整个社会。

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作者：谷瑶 朱永杰 姜微

农林复合经营生态农业论文 篇2：

桉树-甘蔗复合经营土壤物理性状研究

摘要 针对桉树-甘蔗复合经营系统不同采样位置(距离林带1.5、3.0、4.5、6.0 m处)的土壤物理性质进行比较研究，结果表明桉树-甘蔗复合经营后，由于人为(耕作施肥等)的正向干预，土壤表层养分集中， 间作带土壤(距离林带3.0、4.5、6.0 m处)物理性状得到了有效改良。研究的主要结论：间作带表层土的土壤容重降低明显，同层相比，0～20 cm土层土壤容重的排列顺序均为距离林带6.0 m<距林带4.5 m<距离林带3.0 m<林带<距林带1.5 m，说明间作对土壤容重的降低作用随距离呈正相关。桉树-甘蔗复合经营改善了土壤持水状况，提高了空白间隔(距离林带1.5 m处)的持水能力。桉树-甘蔗复合经营系统下，土壤容重与总孔隙度和毛管孔隙度呈负相关，从土层的角度分析，饱和持水量与土层呈显著负相关。桉树-甘蔗复合经营对土壤物理性状的改善主要集中在表层。

关键词 桉树;甘蔗;林农复合经营;土壤物理性质

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.16.032

Study on Soil Physical Properties of Eucalyptus-sugarcane Composite Systems

YUAN Ye1，LIU Ning1，YU Xue-biao2 (1.Forestry College of Northeast Forestry University，Harbin，Heilongjiang 150040;2.Forestry College of Hainan University，Haikou，Hainan 570228)

Key words Eucalyptus; Sugarcane; Agroforestry compound management;Soil physical property

基金項目 东北林业大学国家级大学生创新项目(201910225094)。

作者简介 袁野(1999—)， 男，山东莒县人，从事森林土壤学研究。*通信作者，研究员，博士，从事混合农林业及人工林培育研究。

收稿日期 2020-02-17

桉树是我国华南地区主要种植的用材林树种，但由多代连栽和掠夺性的经营管理方式等引起的生态问题也非常突出[1-3]。由于华南地区桉树人工林一直以来的连栽经营方式，使得桉树人工林的土壤理化性状不断恶化，土壤地力不断下降，直接导致桉树人工林生产力下降[4-6]。恢复林地生态环境和长期维持桉树人工林的生产力，早已成为桉树研究的重要课题[7]。农林复合经营以其特有的优势被广泛关注和探索，桉-农复合经营模式也随之产生[8-9]。大量研究表明，在桉树林下间(轮)作绿肥、牧草、农作物等能有效改良土壤的理化性状[10-13]。该文通过对桉树-甘蔗大宽行复合经营系统不同取样位置的土壤物理性质进行研究，旨在探讨桉树-甘蔗复合经营对土壤性状的改良效果，以期为桉树林农复合经营提供理论依据和技术支持。

1 试验地概况与研究方法

1.1 试验地概况 试验地地处热带北缘，雷州半岛中北部的雷州林业局北坡林场，地理位置为111°31′E、21°31′N，平均海拔85 m，地势平坦，坡度为2°。土壤为浅海沉积物砖红壤，土层深厚。属于海洋性季风气候，年均气温23.5 ℃，最热月(7月)平均气温28.9 ℃，最冷月(1月)平均气温15.2 ℃，日照时数1 864～2 160 h。该地区年平均降雨量在1 600～1 700 mm，但时空分布不均，暴雨居多。每年5月雨季开始，降雨以8—9月最多，月降雨量可达400 mm以上，11月逐渐转旱，以12月至翌年3—4月降雨最少，月平均降雨量不超过50 mm，视为旱季。

1.2 研究方法

1.2.1 试验地设计。在3年生宽窄行种植模式的桉树林内按一定株行距间作甘蔗。桉树造林种植模式见图1，窄行宽1.3 m，株距有0.5、1.0、1.5 m这3种规格;宽行共有8、10、12、14、16 m这5种规格，甘蔗间作于12、14、16 m宽行内。

1.2.2 样品采集及实验室分析。

为避免土壤本底的不一致性，了解间作系统不同位置(间作和非间作区)土壤各指标的差异性，在12 m宽行内选择条件一致的地段采集土壤样本。样品采集在甘蔗收获前，结合树木调查一起进行，主要测定每种种植模式下桉树树高、胸径、枝下高，其中12 m带距桉树平均树高、胸径、枝下高见表1。样点(图1)自东向西依次在窄行桉树林带中心处、距离林带1.5、3.0、4.5、6.0 m处(分别简称林带、距离林带1.5 m、距离林带3.0 m、距离林带4.5 m、距离林带6.0 m)挖取土壤剖面，重复3次，每剖面分0～20、>20～40和>40～60 cm三层采取原状土，每一土层取3个重复样品。土壤含水量测定采用烘干法，土壤容重和土壤孔隙状况采用环刀法测定[14]。

1.2.3 数据处理。

利用Excel记录原始数据，用SPSS 22.0处理数据;显著性分析采用单因素ANOVA中的LSD方法进行多重比较，用双变量Pearson方法完成相关性分析，图表采用Excel制作。

2 结果与分析

2.1 不同取样位置土壤物理性状比较

2.1.1 土壤容重。

土壤容重是说明土壤坚实度的一个重要参数，反映土壤透水性、透气性和根系生长时的阻力状况[15]。由表2可知，不同取样位置土壤容重随土层深度增加基本呈现先增加后减小的规律。即0～20 cm土层低于>20～40 cm土层，>20～40 cm土层略高或不高于>40～60 cm土层;各取样位置的土壤容重最大值均出现在>20～40 cm土层。间作带(距离林带3.0、4.5、6.0 m)表层(0～20 cm)土壤容重最小，>20～40 cm与>40～60 cm土层的变化幅度减小;表层土壤与另外两层土壤均变化显著(P<0.05);距离林带1.5 m处和林带土壤容重垂直变化幅度相对较小;土层间无显著差异(P>0.05)。从与林带距离上看，任一土层在距林带1.5 m处和间作带(距离林带3.0、4.5、6.0 m)的土壤容重均有显著差异。

同层相比，0～20 cm土层土壤容重从低到高的排列顺序均为距离林带6.0 m<距林带4.5 m<距离林带3.0 m<林带<距林带1.5 m，其中，前者较林带分别降低4.3%、4.3%、4.1%、0.6%，> 40～60 cm土层的土壤容重彼此差异较小，从剖面土壤容重的平均值来看，距林带1.5 m<距林带6.0 m<林带<距林带4.5 m<距林带3.0 m，前者较林带分别降低1.8%、1.7%、1.7%、0.9%。从分析结果可以看出，间作带土壤容重的降低主要体现在0～20 cm土层，>20～60 cm土层土壤仍很紧实，这是因为甘蔗根群的分布大多集中于0～40 cm 土层，尤以0～20 cm 表土层最多，由于根系生长、穿插对表层土壤起到了疏松作用，土壤容重降低;再者，每轮更新时机耕后表土疏松，20 cm土層以下则有一定的压实，使土壤黏粒下移沉淀;同时，由于耕作深度较浅，犁底层上移，所以相对休闲空白间隔(距离林带1.5 m)，间作区土壤容重均值并没有显著下降。

2.1.2 土壤孔隙度。

土壤孔隙状况也是表征土壤物理性质的重要指标之一，对土壤肥力有多方面的影响，它直接影响土壤的通气、透水和林木根系在土壤中的伸展和分布[16-17]。由表2看出，土壤毛管孔隙度、总孔隙度和非毛管孔隙度均随土层变化，垂直分布特征在0～20、>20～40土层间明显。间作带(距离林带3.0、4.5、6.0 m)的非毛管孔隙度表现为0～20 cm与>20～40 cm土层的下降幅度较大，>20～40 cm与>40～60 cm土层的下降幅度减小或有所增加，林带和距离林带1.5 m则表现为0～20 cm与>20～40 cm土层的下降幅度较小，>20～40 cm与>40～60 cm土层的下降或增加幅度较大;如距离林带3.0 m表层(0～20 cm)比中层(>20～40 cm)高0.32百分点，林带则表现为表层比中层高0.14百分点，说明间作带0～20 cm土层的通气性较好，从>20～40 cm土层已开始变得紧实，通透性变差，这与土壤容重的垂直变化相似。

不同位置土壤总孔隙度同层变化互有高低，只有距林带4.5 m处达到显著水平(P<0.05)。各层总孔隙度平均表现为距离林带3.0 m>距离林带1.5 m>距离林带6.0 m >距离林带4.5 m>林带，前者依次比林带高3.3%、3.0%、2.1%、1.6%;同层之间的毛管孔隙度相差也不大，各土层的平均排序为距离林带1.5 m>距离林带4.5 m>距离林带6.0 m>林带>距离林带3.0 m，前者较林带分别提高2.2%、1.0%、0.6%，距林带3.0 m处比林带降低0.4%。非毛管孔隙度平均表现为距离林带6.0 m>距离林带3.0 m>距离林带4.5 m>林带>距离林带1.5 m，距离林带6.0、4.5、3.0 m分别较林带提高16.6%、16.2%、16.4%，距离林带1.5 m比林带降低了2.2%。由测试结果可以看出，间作经营后间作带土壤总孔隙度升高，大孔隙增多，土壤通透性增加，土壤变得疏松，而林带土壤很紧实，通气性能相对较差，这将对桉树根系的生长和分布产生影响，根系对水分和养分的吸收受阻。

2.1.3 土壤持水量。

毛管水是土壤中可以移动的、对植物最有效的水分，所以毛管水对植物生长发育有重要的意义[17]。由表3可知，不同位置土壤持水量基本随土层深度增加而降低，即表层(0～20 cm)较高，中层、底层较低，不同位置土壤饱和持水量的垂直变化幅度较小，除距林带4.5 m处各土层的饱和持水量差异不显著(P>0.05)。林带和距林带1.5 m土壤毛管持水量变化幅度也较小，间作带(距离林带3.0、4.5和6.0 m)的毛管持水量垂直变化幅度相对较大，如林带土壤表层毛管持水量为24.56%，中层(>20～40 cm)和底层(>40～60 cm)分别比表层(0～20 cm)低1.25和0.43百分点，而距离林带3.0 m土壤表层毛管持水量为28.32%，中层(>20～40 cm)和底层(>40～60 cm)分别比表层(0～20 cm)低5.78和4.71百分点，由此看出，间作带土壤毛管持水量主要集中在表土层最高，下两层都较低，这与其下层土壤的紧实度有关。

土壤持水量在同层间的表现高低不一，但彼此相差不大。饱和持水量的剖面(0～60 cm土层)平均排序为距离林带1.5 m>距离林带3.0 m>距离林带4.5 m>距离林带6.0 m>林带，前者比林带依次提高5.4%、5.3%、4.0%、1.1%。毛管持水量的剖面平均排序为距林带1.5 m>距林带3.0 m>距林带6.0 m>距林带4.5 m>林带，与林带相比，前者依次提高2.1%、2.0%、1.5%、1.4%，与距林带1.5 m处相比，间作带(距林带3.0、4.5、6.0 m)毛管持水量比距林带1.5 m处略有降低，但差异均未达到显著水平。田间持水量平均排序为距林带1.5 m>距林带3.0 m>距林带6.0 m>距林带4.5 m>林带，前者依次比林带提高2.9%、1.4%、1.3%、0.2%。距林带6.0、4.5 m处土壤最大持水量虽高于1.5 m处，但毛管持水量、田间持水量均低于距林带1.5 m处，说明空白间隔(距离林带1.5 m处)的休耕管理，加上作物废弃物的堆置，其物理性状的改善效果较理想，土壤持水性能增强，间作带作物在生长期内存在土壤水分的吸收竞争;可能桉树根系与间作带边缘作物存在某种程度的竞争，造成距林带3.0 m处当季土壤持水量略有降低;林带土壤毛管水的降低可能与桉树是一种高蒸腾树种，光合效量高，需水性能强，林带株行距较小(行距1.3 m，株距≤1.5 m)，土壤较为紧实且根系对毛管水的竞争激烈有关。生产上可适当加大林带桉树的株行距，缓解林带根系的生长竞争及土壤的板结现象[18]。

实行桉树-甘蔗复合经营，由于人们的正向干预，改善了间作带、空白间隔带土壤的物理性状，农作物收获后，废弃物(根、茎、叶等)自然回田，在土壤微生物的作用下，能產生大量腐殖质，改善土壤通透性，增强土壤保水保肥能力，土壤理化性状向良性转化，从而促进土壤中水、肥、气、热的协调，加速了土壤熟化[19-20] ，在保证综合效益不降低的情况下提高了土地利用量，增加了生物多样性和稳定性，解决了桉树传统纯林、连栽对土壤环境造成的不良影响，有利于生态系统养分的循环[21-22] 。

2.2 土壤各物理指标间相关性分析

为了研究各物理指标之间的相关性，对各指标进行Pearson相关性分析。由表4可知，在桉树-甘蔗复合经营系统中，土壤容重与总孔隙度和毛管孔隙度均呈负相关，其中与毛管孔隙度呈显著负相关(P<0.05)。与林带距离呈不显著负相关(P>0.05)，相关系数仅为-0.001。这说明土壤容重在距离上表现出的显著差异并不是由距离决定的，而很可能是与不同林带位置的经营方式不同有关。土壤的饱和持水量、毛管持水量、田间持水量与土壤容重呈极显著负相关(P<0.01)，相关系数分别为-0.845、-0.638、-0.560，土壤的饱和持水量、毛管持水量、田间持水量与土壤毛管孔隙度呈极显著正相关性，相关系数分别为0.623、0.899、0.923，同时3个持水量之间也呈极显著正相关，但饱和持水量、毛管持水量、田间持水量与林带距离的相关性无一定的规律性，其中饱和持水量与距离呈不显著正相关，毛管持水量、田间持水量均与距离呈不显著负相关且相关系数极小。从土层的角度分析，土壤容重与土层呈极显著正相关，饱和持水量与土层呈显著负相关，与土壤持水量呈负相关，与孔隙度多呈正相关，且均表现为不显著相关性。由此证明，桉树-甘蔗复合经营系统的表层土壤容重小，孔隙度大，持水性和含水性较强，整体好于深层土壤。

3 结论

通过对在3年生宽窄行种植模式的桉树林内按一定株行距间作甘蔗的桉树-甘蔗复合经营系统在不同取样位置(距离林带1.5、3.0、4.5、6.0 m处)按0～20、>20～40、>40～60 cm 划分土层并将其各物理性状指标用LSD法进行单因素ANOVA分析，研究了土壤物理性质在间作带和休闲空白间隔间的土层差异性。同时对各物理性状进行了相关性分析，研究了各指标间的相关性。

(1)实行桉树-甘蔗复合经营后，间作带(距离林带1.5、3.0、4.5、6.0 m处)的土壤容重在不同土层间差异显著，间作带表层土的土壤容重降低明显，同层相比，在0～20 cm土层土壤容重的排列顺序均为距离林带6.0 m<距林带4.5 m<距离林带3.0 m<林带<距林带1.5 m，说明间作对土壤容重的降低作用随距离呈正相关。土壤孔隙状况随土层的变化规律不明显，但总体来说间作带的土壤总孔隙度相比林带有所增加，各层总孔隙度表现为距离林带3.0 m>距离林带1.5 m>距离林带6.0 m>距离林带4.5 m>林带，前者依次比林带高3.3%、3.0%、2.1%、1.6%，土壤的通透性有所增加。

(2)桉树-甘蔗复合经营改善了土壤持水状况，提高了空白间隔(距离林带1.5 m处)的持水能力，桉树根系可能与间作带的边缘作物存在竞争，使间作带的毛管持水量、田间持水量均低于距林带1.5 m处，但均未达到显著差异水平(P>0.05)。

(3)桉树-甘蔗复合经营系统下，土壤容重与总孔隙度和毛管孔隙度均呈负相关，其中与毛管孔隙度呈显著负相关(P<0.05)。土壤的饱和持水量、毛管持水量、田间持水量与土壤容重度呈极显著负相关(P<0.01)，从土层的角度分析，土壤容重与土层呈极显著正相关，饱和持水量与土层呈显著负相关。桉树-甘蔗复合经营对土壤物理性状的改善主要集中在表层。

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作者：袁野　刘宁　余雪标

农林复合经营生态农业论文 篇3：

定西黄土丘陵沟壑区水土流失研究进展

摘要： 对安家沟、九华沟和高泉沟小流域水土流失研究进行综述，了解了该区水土流失状况、研究动态及对该区水土流失治理进行了展望。并提出生态清洁型小流域是小流域治理的主要发展方向。经济社会发展和生态环境建设对水土保持技术的新的需求，是未来小流域治理的主要方向。生态清洁型小流域是水土保持技术外延的拓展、内涵的拓深，是生态水土保持具体的应用技术。

关键词： 生态清洁型;小流域;水土流失

自20世纪50年代，我国就开始探讨有关小流域的有效治理方法和途径，是世界上较早开展小流域治理的国家之一。在总结以往防治水土流失成功经验的基础上，我国于1980年提出了水土保持小流域综合治理的思想，并在全国范围内设点推广以小流域为单元进行综合治理的水土保持工作。20世纪末以来，我国实施了大规模的生态恢复工程，小流域综合治理从此进入了快速发展时期[1]。黄土丘陵沟壑区是我国生态环境脆弱、贫困人口集中分布的主要地区之一，水土流失也是该地区生态环境恶化的主要原因，同时，是导致当地群众贫困落后的主要根源。我国水土保持的长期经验证明，在半干旱黄土丘陵沟壑区以小流域为单位的治理是防治水土流失的最佳形式[2]。开展小流域治理，从生态经济学的观点看，既是解决水土流失的主要途经，也是促进当地经济发展的好办法。伴随着小流域水土流失综合治理实践的不断深入，国内一些学者对其治理模式、措施，尤其是效益评价等方面进行了较为深入的研究。在综合相关文献的基础上，回顾了定西市安家沟、九华沟和高泉沟小流域水土流失综合治理模式、措施等方面的相关研究，以期对后续研究有所参考和启示。

定西市位于甘肃省中部，区内大部分属干旱黄土低山丘陵沟壑区，气候类型为典型的大陆性季风气候。境内河流基本上都是洪水季节性河流，主要有西巩河、东河、西河、称钩河等。年均降水量只有420 mm，且时空分布极不平衡，75%以上的降水集中在7～9月，而且多以暴雨形式出现，常形成暴雨径流，导致严重的水土流失，加之降水与农作物需水供需错位等，致使定西地区水资源严重缺乏。通过小流域综合治理，调控径流，充分利用水资源势在必行。

定西市土壤主要是黄土母质基础上发育起来的灰钙土和盐渍土，流域内自然植被覆盖度低，自然覆盖度阳坡在25%～35%，阴坡及部分梁顶在50%～60%。乔木主要有油松(Pinus tabuliformis)、侧柏(Platycladus orientalis)、山杏(Prunus armeniaca)等，灌木有沙棘(Hippophae rhamnoides)、柠条(Caragana ssp.)，草本植物为紫花苜蓿(Medicago sativa)、红豆草(Onobrychis vichfolia)、针茅(Stipa bungeana)、百里香(Thmus mandschuricus)。主要的农作物有马铃薯(Solanum tuberosum)、春小麦(Triticum aestivum cv.Leguan)、玉米(Zea mays)、胡麻(Linum usitattissimum)及豌豆(Caragana kansuensis)等。

1 水土流失研究

1.1 安家沟流域水土流失研究进展

通过对安家沟流域15个径流小区1986～1999年的水文监测资料进行总结得出，相同坡度等级下5种土地利用类型坡地的单位面积年产流量之间及单位面积年产沙量之间都存在显著差异，大小顺序均表现为：坡耕地>人工草地>乔木林地>自然草地>灌木林地[3]。进一步研究得出，不同土地利用类型坡地径流量和侵蚀量与降水特征值(雨量、雨强、历时等)和下垫面因子(坡度、土地利用、前期土壤水分状况等)关系密切。抵抗径流侵蚀的能力依次为沙棘>荒草>油松>苜蓿>小麦。多年生植被(如沙棘、油松等)的径流侵蚀随生长年数增长而减弱，以生长初期最为严重，随后逐渐减弱并稳定在一个较低的水平上。因而认为，不同土地利用类型下的径流侵蚀不仅取决于该植被类型，更重要的是决定于该植被所处的生长发育阶段[4，5]。前人通过对安家沟流域不同降水强度和土地利用方式的区组实验，研究得出不同雨强平均径流系数为林地>耕地>栽培草地>天然草地，进一步得出在黄土丘陵生态脆弱区草地具有良好的降水蓄积效果，同时表明林冠层、灌木层和枯枝落叶层对降水的截留、阻滞和削弱具有显著功效[6]。且对沟坡水土流失治理的研究得出，沟坡生态修复可采用反坡台、雨鳞坑和“上坝下塘”等工程措施，根据沟坡环境条件，植被建设应先恢复到与水热条件相符的潜在景观，其植被可先以灌木为主。在该地区可以采用甘蒙柽柳、甘蒙柽柳+白刺、杨树和杨树+沙棘等几种植被恢复模式[7]。

在小流域治理模式上，安家沟流域采用了生态经济型治理模式(林农复合经营模式、雨水集流庭院经济复合经营模式)和水土流失防治型治理模式(生物措、工程措施、生物工程相结合)，从梁峁顶到沟底层层拦蓄天然降水，使水土流失的危害减少到最小[8]。蔡国军等[8]，孙飞达等[10]针对安家沟流域的自然特点，提炼出了3种典型的农林复合模式，即：林-粮复合经营模式、林-草-畜复合经营模式和庭院经济复合经营模式。分别分析了3种模式的组成、结构及功能，对3种模式的经济效益进行了评价。结果表明：与坡地农田系统相比，3种典型的农林复合模式均具有较高的经济效益，其中，庭院经济复合经营模式效益最大，林-草-畜复合经营模式效益次之，林-粮复合经营模式效益最低，但均高于对照模式。结合不同农林复合生态系统的主要生态功能，进一步组合为5个比较典型的农林复合优化模式：陡坡地水土保持林模式、缓坡地退耕还林(草)模式、梯田地农林复舍模式、房前屋后雨水集流庭院经济模式，侵蚀沟水土保持林模式。在实际生产中，应结合具体情况，营建相应的模式，以追求最大的经济效益与生态效益。

1.2 九华沟、高泉沟流域水土流失研究进展

九华沟流域的水土保持综合治理开发，采取治坡与治沟结合，工程措施与植物措施对位配置，将导致水土流失的主导因子即降水径流，通过径流调控体系和径流开发利用体系变为有效水资源，变害为利，实现水土资源的科学合理利用[11]。经过5年的综合治理开发，该流域水土流失基本得到控制，全流域内综合治理面积由37.3 km2增加到71.6 km2，治理程度由44.9%提高到86.3%，年平均径流模数由17 000 m3/km2降低到1 557.28 m3/km2，土壤侵蚀模数由原来的5 460 t/km2减少到915 t/km2，减沙效益达83.06%，林草覆盖率由24.0%提高到57.1%，流域年总收入由502.65万元增加到1 404.64万元，农民人均年纯收入由757元增加到1 486元，人均年产粮由427 kg增加到654 kg。径流调控技术在农业总产值的总增量中，科技进步贡献率占56.71%，对流域内农民的脱贫致富起到了关键性的作用[12-14]。

高泉小流域，以“全部降雨就地入渗拦蓄”为指导思想，坡耕地修建水平梯田，使降水就地拦蓄入渗，改善粮油作物的生产环境;村庄道路以营造小型拦水工程为主，发展“四旁”林果业，改善人们的生活环境，收到日益显著的社会效益、生态效益和经济效益[15]。在对高泉沟流域1988～1995年8年31个观测小区定位观测的63次产流资料模拟分析得出，影响小区产流量的主导因子是小区水平投影面积、坡度、产流雨量、降水总量，以及土壤和植被类型[16]。且董荣万等[17]通过在高泉沟小流域建立的水土流失监测网络，系统研究了小流域自然因素和人为因素与土壤侵蚀的关系，小流域水土流失时空变化规律及小流域水流泥沙概念性耦合模型，揭示了定西黄土丘陵沟壑区土壤侵蚀规律，并建立了坡面土壤侵蚀数学模型。得出，人为因素减水减沙的贡献率分别为79.11%和85.69%，由降水减少引起的减水减沙的贡献率分别为20.89%和14.30%;并应用水流泥沙概念性耦合模型，对“两期”治理效果进行了分析评价，探索了模型法评估水土保持减水减沙总效果的途径。朱兴平[18]以高泉沟流域为试验区，对黄丘五副区小流域水土流失的时空变化进行了研究。结果表明，小流域水土流失的时段分布不均匀，空间差异悬殊。从时间上看，一次降水的水土流失在不同产流时段上差异较大，径流量、输沙量主要集中于某一产流时段内;年内各月间的水土流失在数量上变化较大，5～8月分别集中了年径流总量、输沙总量的90.95%、97.79%;年际间的水土流失量各异，多年的水土流失量大小主要取决于暴雨次数多、雨强大的个别年份。从空间上看，梁峁坡面为主要产流区，沟谷为主要产沙区，沟坡沟底难利用地侵蚀最严重，梁峁坡面的产流量对沟谷产沙量的影响极显著。

2 小流域水土流失治理思考与展望

通过对定西黄土丘陵沟壑区小流域水土流失研究进行综述，得出几点思考与展望：

(1)小流域治理的实践证明，生态环境建设是基础，水土保持是干旱贫困山区脱贫致富的战略抉择;经济发展是保证，在生态环境治理的同时，进行综合开发，发展生态农业，是促进生态经济系统良性循环、实现脱贫致富的重要途径。

(2)小流域水土流失治理模式应具有多样化。不同类型区、同类型区不同流域由于自然、社会和经济条件相差很大，因此治理模式不尽相同。在治理模式的选择时，不能千篇一律，应按因地制宜、因害设防、对位配置的原则来确定水土流失治理模式。

(3)生态清洁型小流域建设技术，是经济社会发展和生态环境建设对水土保持技术的新的需求，是未来小流域治理发展的主要方向。生态清洁型小流域是水土保持技术外延的拓展、内涵的拓深，是生态水土保持的具体的应用技术。

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作者：马海霞