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喀斯特地区石漠化治理过程中常见的混农林生态恢复模式,其混农林土壤保墒及农艺截留技术是短期内缓解石漠化地区干旱缺水的有效途径。为了阐明不同喀斯特地区混农林保墒土壤物理性质与水分变化规律,探究产流产沙量对降雨的响应及各措施的减流减沙作用。在代表中国南方喀斯特生态环境总体结构的贵州高原,选择极具典型性与代表性的毕节撒拉溪、关岭-贞丰花江和施秉喀斯特为研究区。在2017-2020年期间,采用文献分析法和调研走访法确定毕节撒拉溪研究区的核桃(Juglans regia L.)+玉米(Zea mays Linn.)和核桃(Juglans regia L.)+大豆(Glycine max(Linn.)Merr.),关岭-贞丰花江研究区的花椒(Zanthoxylum bungeanum Maxim.)+山豆根(Euchresta japonica Hook.f.ex Regel)和花椒(Zanthoxylum bungeanum Maxim.)+花生(Arachis hypogaea Linn.),施秉喀斯特研究区的梨(Pyrus pyrifolia‘Whangkeumbae’)+大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)和梨(Pyrus pyrifolia‘Whangkeumbae’)+太子参(Pseudostellaria heterophyllaa(Miq.)Pax ex Pax et Hoffm)6种混农林为研究对象,采用穴状整地+保水剂、穴状整地+保水剂+枯枝落叶、穴状整地+保水剂+秸秆三种措施分别作用于研究对象,研究区共设置14个径流小区和6个实验样地,对14个径流小区共埋设84个土壤水分监测仪(5TE),对6个实验样地采用便携式5TE共监测360次,监测12场典型产流产沙性降雨,共收集252个泥沙样,对20个样地共采集360个环刀土样进行实验室物理属性分析,结合气象站数据,采用单因素方差分析、径流小区监测、变异系数、线性拟合和层次分析法,揭示不同喀斯特地区混农林土壤保墒物理性质和水分变化规律,阐明农艺截留机制,提出混农林土壤保墒与农艺截留技术,集成混农林土壤保墒与农艺截留技术体系并进行示范应用验证,同时构建混农林土壤保墒与农艺截留监测评价指标体系,建立监测评价模型并进行成效综合评价,为喀斯特石漠化地区混农林土壤保墒与农艺截留及监测评价提供科技参考。得出如下结论:(1)三个研究区的混农林土壤在保墒前后物理性质差异明显(除对照组外),与保墒前相比,保墒后每个研究区的混农林的土壤容重均有不同程度的增加,增加幅度表现为:毕节撒拉溪研究区(0.05 g.cm-3)>关岭-贞丰花江研究区(0.04 g.cm-3)>施秉喀斯特研究区(0.03 g.cm-3),田间持水量和毛管持水量均上升,总孔隙度和毛管孔隙度均下降;与对照组相比,每种保墒处理均降低了各层土壤容重,土壤容重表现为:穴状整地+保水剂+秸秆<穴状整地+保水剂+枯枝落叶<穴状整地+保水剂,但差异不显著(P>0.05),增加了田间持水量、毛管持水量、总孔隙度和毛管孔隙度,均差异显著(P<0.05),其中穴状整地+保水剂+秸秆处理增幅最大。总体而言,穴状整地+保水剂+秸秆对混农林土壤结构具有较好的改善作用,其次为穴状整地+保水剂+枯枝落叶,最后为穴状整地+保水剂。研究结果可为石漠化地区土壤改良提供理论参考依据。(2)不同研究区的混农林经不同保墒措施后,0-15 cm、15-30 cm土层的土壤含水率有不同程度的提高,且均高于对照组,土壤含水率随土壤深度而增加;土壤含水率的变异系数和标准差均小于对照组,且随土壤深度的增加而减小。0-30 cm土层土壤含水率表现为:穴状整地+保水剂+秸秆>穴状整地+保水剂+枯枝落叶>穴状整地+保水剂,变异系数和标准差的表现与之相反。总体而言,不同保墒措施可增加混农林土壤含水率和剖面土壤水分的稳定性,其中穴状整地+保水剂+秸秆处理土壤分层含水率最高,效果最好。通过对三个研究区的对比,发现施秉喀斯特研究区梨+大豆施以秸秆保墒后0-30cm土层土壤水分最高(32.98%),土壤水分变异系数最小(2.3%),稳定性最好。(3)不同研究区混农林农艺截留措施均具有一定的减流减沙作用,且产流产沙量与降雨量呈正相关关系,在同一场降雨下的产流产沙量表现为对照组>穴状整地+保水剂>穴状整地+保水剂+枯枝落叶>穴状整地+保水剂+秸秆,而减流减沙作用与之相反,得出穴状整地+保水剂+秸秆的减流减沙作用最好。通过对比二个研究区不同混农林农艺截留作用,得出同种措施下关岭-贞丰花江研究区的产流产沙量比施秉喀斯特研究区的多,但关岭-贞丰花江研究区的减流减沙作用优于施秉喀斯特研究区。(4)运用层次分析法构建适用于喀斯特石漠化地区混农林土壤保墒及农艺截留效益监测评价体系。该指标体系包括目标层、准则层和指标层3层体系结构,共3类评价指标的11项子指标,并对三个示范区进行效益综合评价,结果显示混农林土壤保墒及农艺截留技术对地区生态效益、经济效益和社会效益均有积极的促进作用。2019年生态效益、经济效益和社会效益均比2018年有明显的提高,提高范围分别为1.09~4.92%,2.85~17.78%,0.76~3.78%。三个示范区的经济效益增速较快,其中施秉的经济效益增幅最大(17.78%)。与2018年相比,2019效益综合评价有不同程度的上升,综合评价值为:施秉喀斯特示范区(0.471 2)>关岭-贞丰花江示范区(0.405 2)>毕节撒拉溪示范区(0.336 9)。本研究可为石漠化地区混农林发展保墒与农艺截留技术,实现生态、经济和社会的全面发展提供可行性技术参考依据。(5)提出适合于喀斯特石漠化地区混农林土壤保墒与农艺截留的关键技术,并对取得的成果进行应用验证。根据三个示范区混农林土壤保墒与农艺截留的现有技术和成熟技术,提出适用于喀斯特石漠化地区混农林的三元土壤保墒技术和数据采集与实验装置共性关键创新技术。通过技术示范,共建成山地混农林土壤保墒与农艺截留示范面积约61.98 hm2,在生态、农户认知和认可度方面起到了积极的促进作用。示范点混农林保墒后与对照组相比,土壤容重均下降,降幅为0.2~0.8 g.cm-3,田间持水量、毛管持水量、土壤总孔隙度和毛管孔隙度均上升,上升幅度分别为:4.08~13.48%、3.03~8.47%、0.98~9.37%、1.39~7.89%,改善了土壤物理结构,撒拉溪示范点建设成效最好。且不同农艺截留措施对产流产沙也有明显的阻挡作用,水土流失得到有效阻控。