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水土流失是当今世界普遍关注的重大生态环境问题之一,已成为威胁我国生态安全的重要因素。防治水土流失的关键是改变人类不合理的生产和开发方式,并对退化生态系统进行恢复与重建。川中丘陵区作为长江上游重要的生态屏障,该区在长江防护林工程建设中营造了大面积的柏木纯林,因树种组成单一,初植密度过大以及经营管理滞后,导致现有林分多成为低效林,水土保持功能严重退化。因此,本研究于2012年对四川省德阳市旌阳区境内典型的柏木低效林进行结构调整和功能提升。分别采用抚育间伐、人工开窗(自然更新和人工促进更新)、水平带砍伐造林(引入乡土阔叶树种和经济树种花椒)等几种改造模式,以未作处理的柏木林为对照,通过在各处理中设置人工径流场,对柏木低效林改造初期地表径流、土壤侵蚀以及土壤养分流失状况研进行了研究,以寻求较优改造模式来提升林地的生态效益。结果表明：1、各模式径流量基本符合人工林窗(自然更新)>抚育间伐>宽带造林>纯柏林(对照地)>人工林窗(人工促进)>花椒地(无地被)>花椒地(有地被)的规律。土壤泥沙侵蚀量符合抚育间伐>人工林窗(自然更新)>宽带造林>纯柏林(对照地)>人工林窗(人工促进)>花椒地(无地被)>花椒地(有地被)。坡度是影响水土保持的首要因素,平均坡度为5°的花椒林径流量及泥沙侵蚀量都远小于平均坡度为30°的另五块样地。径流流失规律与泥沙侵蚀的规律相比较一致,抚育间伐(年泥沙侵蚀量354t/km2)、人工林窗(自然更新)(年径流深330.7mm)是水土流失量最大的小区,除此之外,宽带造林也排在对照小区之前,人工林窗(人工促进)的改造效果比较为最好。2、研究各模式养分流失情况发现,各改造模式小区中,以钾的流失量最为严重,其次为氮,磷的流失量最少。全量N、P、K与速效N、P、K的流失规律为：抚育间伐>人工林窗(自然更新)>宽带造林>纯柏林(对照地)>人工林窗(人工促进)>花椒地(无地被)>花椒地(有地被),与泥沙侵蚀量的规律完全一致。近一步研究发现,泥沙携带流失的养分浓度远大于由径流携带流失的养分浓度,例如同一模式中,速效K在泥沙中的含量可以达到径流中的30倍(模式I),而全K则可以达到2653倍(模式Ⅳ)。这恰好说明了二者规律的一致性的原因。在坡度相似的I区到V区间中,以V区的保肥效果最好,流失养分量最少。其中全量的N、P、K的流失与速效N、P、K的流失相比对照地(小区II)减少了21.8～22.9%,相比流失量最大的I区减少了81.2%-82.7%。另外,不同坡度的小区,泥沙携带与径流携带的浓度差距并不相同。以速效K为例,II区与III区的泥沙、径流浓度差都约为17倍,而Ⅵ区与Ⅶ区的浓度差约为8.7倍,二者具有显著差异。全N、P、K的养分流失均存在着季节性的动态变化,其变化趋势与全年降雨趋势基本保持一致,且土壤养分的流失与降雨,特别是一次降雨的强弱呈显著正相关的关系。从年降雨分布来说,8-11月总计降雨量为204.7mm,4-7月份总降雨量为211mm,相差约3%,但小区Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ前者全N、P、K的流失量分别占全年流失量的57%、53%、61%,后者全N、P、K的流失量分别占全年流失量的40%、44%、36%,而对照小区(小区II)前者占48%,后者占49%。这表明,除降雨与植物生长规律方面的因素外,还由于改造方式的不同,改造林小区的初期对土壤的N、P、K进行了不同类型的利用与归还,改造小区的生态环境正在慢慢趋于稳定,前期在改造时的人为干扰带来后果正在慢慢消除,水保效益正在逐渐体现。3、在研究不同改造模式(以小区I、V、II为例)对不同次降雨过程反映时发现：对比12年9月次降雨20.4mm/h与13年5月次降雨20.2mm/h时发现,两次降雨量都约为20mm/h,各小区土壤前期含水量都约为17%,可认为条件近似一致。总的初始产流时间为I区(抚育间伐)>II区(对照林)>V区(开窗补阔),且改造八个月后,三个小区产流时间都得到了延长6-10min不等,这与研究得到的土壤理化性质前后变化规律一致,说明随着改造时间的增长,土壤的孔隙度、容重、有机质等性质正在改良,各改造小区的土壤抗侵蚀能力比之自身正在逐渐加强。坡面产沙曲线图呈两段式发展,第一阶段可以看做是坡面侵蚀的急剧增加的阶段,第二阶段可以看做是坡面产沙的稳定阶段。对比13年5月两次次降雨20.2mm/h与40.4mm/h可以发现,在降雨强度增大1倍时,后者最大土壤侵蚀峰值约为前者的9-11倍(峰值分别为77.25g/m2、88.69 g/m2、106.28 g/m2)。同时,在较大降雨强度时,坡面产沙过程在稳定区间之前存在着一个谷底值,这与土壤结皮相关。综上所述,坡度是影响林地水土流失的重要因子,平均坡度为5。的花椒林径流量和泥沙侵蚀量都远小于平均坡度为30。的其他几种模式；另外,研究区的年降雨量和降雨强度也显著影响林地径流、泥沙侵蚀和养分流失。在改造后1a的时间内,除人工开窗(人工促进更新)外,抚育间伐、人工开窗(自然更新)和宽带造林的水土保持效益均较未作处理的对照柏木林差,说明,在柏木低效林改造的初期,人工开窗并及时引进乡土树种促进更新能够获得较好的水土保持效益,从长远上来看,是否有利于林地生态效益及综合服务功能的提高还有待观察。