第二章土壤侵蝕及防治第五節(jié)

第二章土壤侵蝕及其防治第二章土壤侵蝕及其防治第一節(jié)土壤侵蝕的概念、營力、危害及類型第二節(jié)水蝕及其防治原理第三節(jié)風蝕及其防治原理第四節(jié)農田水土保持的農藝措施第五節(jié)農田水土保持林草措施第六節(jié)農田水土保持工程措施本章重點土壤侵蝕的概念、誘因、危害及類型，水蝕、風蝕的形成機制及其防治原理，水土保持耕作的定義、任務和種類，水土保持栽培技術措施的種類和重要性，農田水土保持工程的種類及應用，復合農林業(yè)的概念、基本原理、結構設計和應用。第五節(jié)農田水土保持林草措施一、復合農林業(yè)的基本概念二、復合農林業(yè)的基本原理三、農林復合系統(tǒng)的結構設計四、復合農林業(yè)的應用五、草類在農田水土保持中的應用一、復合農林業(yè)的基本概念（一）概念復合農林業(yè)是一種有效的土地利用方式，是人們有意識地在土地上將農作物、牲畜與樹木或其他多年生植物混合種植或飼養(yǎng)，并從這些不同的成分或其相互作用中取得多種效益。兩個主要特點是：①有目的的將多年生木本植物與農作物或動物結合在同一系統(tǒng)內，這種結合既可以是時序上的，又可以是空間上的。②這種土地利用形式存在著木本植物與其他成分在經(jīng)濟上或生態(tài)上的相互有益作用。（二）結構1．空間結構空間結構是各物種在農林復合經(jīng)營模式內的空間分布，即物種的互相搭配、密度和所處的空間位置?？臻g結構又分為垂直結構和水平結構。(1)垂直結構。垂直結構又稱主體層次結構，它包括地上空間、地下土壤和水域的水體層次。垂直結構可分為3種類型：單層次結構、雙層次結構和多層次結構。單層次結構：森林采伐農糧復合，采伐跡地上栽培人參、黃連雙層結構：華北地區(qū)的桐糧間作、棗糧間作、膠茶間作多層結構：一是平原地區(qū)水陸交互系統(tǒng)和庭院多層次結構；二是丘陵和山地依地形和海拔高度進行帶狀多層次布局。（2）水平結構水平結構是指農林復合模式的生物平面布局。①帶狀間作。如林農間作、果農間作。②團狀混交?；蚍Q為叢狀混交，海南島的膠茶③均勻混交。華北地區(qū)的桐糧間作：稀疏型、密集型。（2）水平結構④水陸交互式?！侵榻侵薜纳；~塘，二是太湖流域的溝垛相連的林—農—水生作物—魚復合經(jīng)營系統(tǒng)

⑤景觀布局式。水流域、生態(tài)村和生態(tài)縣的農林牧復合經(jīng)營系統(tǒng)的水平配置多呈景觀式結構。（2）水平結構⑥等高帶混交種植。在丘陵山地農作為防止水土流失，常常依等高線帶狀種植，它有3種基本形式：Ⅰ坡地林農(草)帶狀混交種植；Ⅱ坡地梯田，田埂種植柿樹、桑樹等經(jīng)濟林木，田面種農作物；Ⅲ丘陵山地立體帶狀種植，山體上部造林(水源涵養(yǎng)林)，中部種草和果樹等，山坡下部為農田。（2）水平結構⑦鑲嵌式混交或稱斑塊混交。林、果、革、農田和魚池(山塘)備成斑塊狀而組成農林牧漁復合生態(tài)系統(tǒng)。2．時間結構在農林復合系統(tǒng)中林草作物種植安排在時間序列上有7種形式，即輪作、替代間作、連續(xù)間作、短期間作，間斷間作，套種和復合搭配式。(1)輪作。林糧輪作和林藥輪作等。在采伐跡地上種植糧食作物或藥材，循環(huán)種植(2)連續(xù)間作。如膠茶間作。2．時間結構(3)短期間作。如杉糧間作。杉木幼林期。(4)替代式間作。先農作2—3年再營造杉木林，行間栽油桐，頭2—3年作物，后油桐，7—8年后杉木純林，又稱之為景觀替代。(5)間斷間作。我國東北區(qū)，作物一年一熟

2．時間結構(6)套種型。河北省二年三熟地區(qū)，采用小麥、玉米套種可一年兩收。(7)復合搭配型。如在頂凌播種春小麥時留出西瓜種植行，4月中下旬套種西瓜，6月上旬小麥收獲后種上秋玉米，西瓜成熟后種白菜，這樣一年可四熟。（三）常見的復合農林業(yè)實踐方式1．改進型輪耕制“刀耕火種”，在休閑期內以人工林代替自然休閑，如種植速生的豆科植物或其他固氮植物在休閑地上，提供薪材、飼料、綠肥等。2．湯亞(Taungya)模式在人工幼林中種植農作物，2～3年郁閉后才停止農作物的種植。3．巷式間作平行的樹籬間種植農作物。樹籬可提供薪材、飼料、綠肥等，控制水土流失。坡地上樹籬種等高線上。（三）常見的復合農林業(yè)實踐方式4．多層次經(jīng)營根據(jù)不同樹種和作物對太陽輻射要求和耐陰性的差異，將其種植在—起，形成多個冠層。如從上層到下層依次有椰子、番木瓜、可可或咖啡及菠蘿等。5．農地上的多用途樹種將多用途經(jīng)濟樹種種植在農地的邊界或田埂上。如將果樹、漆樹、香椿、棕櫚或竹子等種植在坡地邊或地埂上。6．遮蔭種植陽性樹種可用來為某些經(jīng)濟作物遮蔭，以利其生長和提高品質。如在云南一些地方，茶樹、草果、砂仁等經(jīng)濟作物的種植都需要一定的蔽蔭樹種。（三）常見的復合農林業(yè)實踐方式7．林牧混合模式在人工林下有意識地放牧或在牧場上種植飼料樹木。牧地上的樹可為牲畜提供飼料和庇護，同時還可緩解干旱季節(jié)牧草的短缺。在美國俄勒岡州西部，胡桃林下養(yǎng)火雞，可以節(jié)約飼養(yǎng)用房。8.庭院經(jīng)濟在農戶房屋周圍或庭院內將多用途的喬灌木與一年生農作物，以及畜禽緊密結合在一起，“庭院林業(yè)’’。9．不規(guī)則間作我國不少地區(qū)有桐糧間作、果糧間作、松蕎間作等不規(guī)則間作形式。二、復合農林業(yè)的基本原理（一）復合農林業(yè)的樹種結構原理復合農林業(yè)是同一土地單元上多種生物成分的統(tǒng)一。不同成分的排列可以是時序上的，也可以是空間上的。空間上有周界型、行交型、巷式間作型和隨機型等，在時序上有輪耕型、湯亞模式及連續(xù)混作型等巷式間作中固氮樹作用示意圖（二）復合農林業(yè)的樹種選擇原理1.適地適樹栽植當?shù)仄鹪吹姆N類總是更安全更容易。同樣從外地或國外引進品種到自然條件類似的地方也較適宜。早期在云南干熱河谷曾大量營造思茅松林，在南部種植藍桉均告失敗2.多用途樹種多用途樹種是指用來提供一個以上重要產(chǎn)品或用途的喬灌木。例如在中美洲及東南亞廣泛種植甜莢豆可同時作薪材、飼料及綠肥等。（三）復合農林業(yè)的生態(tài)學原理1.互益作用如在養(yǎng)蜂的系統(tǒng)里，蜂蜜的產(chǎn)量與農作物果實或種子的產(chǎn)量一般呈正相關。2．互補作用如椰子的產(chǎn)量與其冠下其他作物產(chǎn)量的關系不大。3．競爭作用

樹木產(chǎn)量與農作物產(chǎn)量呈負相關，應盡量避免。（四）復合農材業(yè)的作用(一)復合農林業(yè)系統(tǒng)的有利因素1．提高對空間和自然資源的利用率2．提高土壤養(yǎng)分改善土壤物理結構3．提高生產(chǎn)力4．減少水土流失5．改善小氣候6．減小單一種植失敗的風險土地利用方式土壤流失（t/hm2.年）最小中等最大多層次經(jīng)營0.010.060.14天然雨林0.030.306.16輪耕（改進型）0.050.157.40人工林0.020.586.20具有枯葉的木本植物園0.100.755.60輪耕（原始型）0.402.7870.05湯亞模式0.635.2317.37無地表雜物的木本植物園1.2047.60182.90被燒或除去表物的人工林5.99253.40104.80熱帶土地利用方式與水土流失的關系（二）復合農林業(yè)系統(tǒng)中的不利因素1．種間競爭2．潛在的養(yǎng)分流失的增加：枯枝落葉返回地表。3．耕作及收獲時的物理傷害4．家禽對植物成分的損害。5．化學相克作用一種植物種子的萌發(fā)或植株生長可被另—種植物的根、莖或葉中釋放的化學物質所抑制，這就是化學相克作用。6．增加病蟲害潛在的危險：中間寄主、鳥三、農林復合系統(tǒng)的結構設計（一）結構設計的內容與方法1、結構設計的內容1）確定系統(tǒng)的物種組成。即選擇適宜共生的樹種、作物品種及動物品種或其他搭配物種。2）確定所選定的物種在數(shù)量上的比例關系。3）確定所選定的組分的空間位置，安排種植的先后順序。2、結構設計的方法(1)借鑒經(jīng)驗我國北方的栗糧混交、林糧混交以及南方水網(wǎng)地區(qū)的桑基魚塘。(2)借鑒自然模擬自然系統(tǒng)系統(tǒng)的結構可能會大大提高人工生態(tài)系統(tǒng)時資源的利用效率。(3)應用生態(tài)學理論物種的生態(tài)學特性，種間、種內關系的理論和知識。(4)利用定位觀察所積累的基礎資料，運用數(shù)學工具利用資料分析動態(tài)變化，運用控制論、信息論、系統(tǒng)論，進行優(yōu)化設計。建立數(shù)學模型，電子仿真模擬確定系統(tǒng)最優(yōu)結構方案。（二）組分結構設計1、物種選擇（1）考慮因素：①要考慮產(chǎn)品的種類及其用途。②要考慮物種對特定地點的適應性及多年生樹種與當?shù)夭荼巨r作物的共生性相互補能力及相生相克關系。③要考慮木本植物與草本農作物有改良土壤和改善小環(huán)境的能力。④物種要易于栽培。⑤要考慮物種的多樣性，以避免毀滅性的病蟲危害，同時為有益生物提供生存的條件。⑥在可能的情況下可以把一些有特殊經(jīng)濟用途、物候性狀特殊的物種用于農林復合系統(tǒng)。（2）組合模式的原則①與當?shù)貧夂蚝屯寥罈l件相適應，即以當?shù)胤N為主，引進種為輔；②能夠提高土壤的總體生產(chǎn)力；③在物種合理組合下少用肥料，尤其是化學肥料；④能夠提高系統(tǒng)抵御各種自然災害的能力，較長期的穩(wěn)定農業(yè)生產(chǎn)力；⑤滿足農村燒柴需要，使他們不再在本地或到外地砍伐森林以獲取燃料。（3）生態(tài)學原則①選用生態(tài)位不重疊的種、以減緩或避免競爭。種群搭配時應選擇：深根與淺根；喜光與耐蔭；喜肥與耐瘠，喜水與耐旱。②盡量選擇具有共生互利作用的物種。固氮植物③組分的搭配應以提高物質利用率和能量轉化率為目標。循環(huán)利用④選擇物種應適應于當?shù)氐沫h(huán)境條件。因地制宜⑤要注意植物分泌物對物種組合的影響。胡桃⑥避免選用有共同病蟲害的物種。⑦上層樹冠結構應盡量有利于光能的透過。2、系統(tǒng)組分間的配比關系具有食物鏈結構的系統(tǒng)，營養(yǎng)級種群數(shù)量之間要滿足“營養(yǎng)級金字塔”定律。如?；鶟O塘系統(tǒng)，基和塘的面積的比例為5：5。農林復合系統(tǒng)的組分均為植物性生產(chǎn)者，系統(tǒng)各組分之間的配比關系并不受生物性規(guī)律的制約，而是由生產(chǎn)者自身需求，市場供需狀況，生物組分對環(huán)境的作用等因素所決定。需要：林糧間作系統(tǒng)，在農區(qū)，一般以糧食為主，在林區(qū)，則一般以林為主。市場：利潤高的組分在系統(tǒng)中通常占有較大的份額。環(huán)境：生物對環(huán)境的改造作用是一種群體效應。農田防護林。（三）空間結構設計一方面必須考慮到系統(tǒng)所在地域內不同地點小地形和微地形的變化、土壤養(yǎng)分、濕度和鹽漬化程度的不同，同時也要考慮到農林復合結構本身造成的差異。再考慮以下5個方面：①不同物種與其他物種共同生長在同一個土地單元時，表現(xiàn)出來的生長習性及要求。②通過空間結構的安排，盡量擴大組分之間有益的相互作用，避免不良的相互作用。③整個系統(tǒng)的結構便于實施各種管理措施。機械化④具有較好的環(huán)境保護效應。樹木株行距⑤在同一地塊上能提供多種產(chǎn)品。“山上林草山溝塘，山坡下部果與糧”（四）時間結構設計適當?shù)臅r間結構提高光、熱、水土資源的利用率，克服不利的相互作用，保持系統(tǒng)的持久穩(wěn)定發(fā)展。1、實行輪作：①用地與養(yǎng)地相結合，②豆科作物與樹木相結合，③促進樹木生長與種植耐蔭的經(jīng)濟作物生長結合。2、掌握樹木與作物物候交替的規(guī)律性，在時間上按季節(jié)進行合理的作物安排：上層林木和下層作物的光照要求3、根據(jù)樹木不同生長階段、林下光照和空間可利用狀況，安排農作物的間作4、隨著時間的推移，調整系統(tǒng)空間結構和物種組成，以克服系統(tǒng)結構的時間演變對間作造成的不利影響，獲得最大的效益：如對樹木進行適當?shù)男藜?、間伐和疏伐等等。四、復合農林業(yè)的應用（一）黃土區(qū)復合農林的類型1、帶狀林。以護路林為主，有少量護渠林，以楊樹為主，也有泡桐、柳樹等。2、間作林。一般沿梯田地坎配置1行樹木，以農桐間作、農椒間作為主。3、片狀經(jīng)濟林。以蘋果、柿、梨、桃、核桃、葡萄等經(jīng)濟林木為主，幼林期間作農作物，成林后間種綠肥等4、星散林。以單株或數(shù)株成簇，星散分布于農田、空地，樹種多樣。5、村莊林。分布于村莊周圍、街道兩側、房前屋后及空地，以經(jīng)濟林木和速生用材樹種為主。6、復合林。由以上兩種或多種類型組合而成。（二）等高綠籬——坡地農業(yè)經(jīng)營模式整個復合經(jīng)營系統(tǒng)由沿等高線種植的綠籬和作物種植帶組成。綠籬由種植非常密集、生長快、耐修剪、萌發(fā)力強又能固氮的樹種組成。耕作帶種植大田作物，如玉米、小麥、白薯、花生、大豆等，也種植經(jīng)濟作物及樹木，如甘蔗、桑樹、油桐、柑橘等。一般相隔3帶種植一帶多年生經(jīng)濟作物或樹木，大田作物實行豆科與非豆科作物、深根系與淺根系作物輪作，在每種植帶內進行間作或套作，種地與養(yǎng)地相結合，長期短期效益相結合。五、草類在農田水土保持中的應用（一）種草在農地水土保持中的意義和作用1、減少農田水土流失2、改良土壤、提高土壤肥力3、促進作物增產(chǎn)4、增產(chǎn)牧草、發(fā)展畜牧5、種草可以改善生態(tài)環(huán)境年份對照區(qū)糧草輪作區(qū)作物畝產(chǎn)（kg）作物畝產(chǎn)（kg）增產(chǎn)（%）注1969玉米37.5草木樨——收草1970谷子22.5草木樨——