全 文 ：第 11卷 第 3期
2 0 0 3年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco-Agriculture
Vo1．11 NO．3
July， 2003
等高植物篱技术研究进展
王玲玲 何 丙辉 李 贞霞
(西南农业大学资源环境学 院 重庆 400716)
摘 要 筒述 了等高植 物篱的基本概念 ，国内外学者对 空间结构 如最大带间距、最小 带间距以及 带 内结构研 究概
况、布设与管理 ，分析 了植物篱的综合效益。并指出该技术存在 的问题及其发展趋势。
关键词 农林复合经营 等高植 物篱 综合效益
The recent development of technique of contour hedgerows．WANG Ling—Ling，HE Bing—Hui，LI Zhen—Xia(College of
Resources and Environment，Southwest Agricultural University，Chongqing 400716)，CJEA，2003，11(3)：131～133
Abstract The designs，such as minimal and maximal distances between two strips and the structure of the strips，and
management of contour hedgerow are discussed and the comprehensive benefits are systematically analyzed．Furthermore，
the problems and developing tendency are pointed out，as wel1．
Key words Agroforestry management，Contour hedgerows，Comprehensive benefits
1 基本概念与空间结构研 究
等高植物篱又称谓生物篱 ，是农林复合经营的重要形式之一，其主要形式是在坡面沿等高线布设密植灌
木或灌化乔木以及灌草结合的植物篱带 ，带间布置作物。合理科学的植物篱结构能有效拦蓄沙土、渗透水流
且保护植物篱形成的土坎 ，并获得最大的坡面利用空间。植物篱空间结构包括水平结构和垂直结构，国内外
主要对其带间距 、带内结构和株距进行研究。
1．1 带间距的确定
最大带间距的确定。Youg A．提出植物篱带间最大坡面距离 L的经验公式为 ：
L=100／a (1)
式中，a为坡度 ，下同。该式仅考虑坡度 ，适用范围有限。常见的简化最大带间距设计理论公式为⋯：
L=4H／sina (2)
式中，H 为坡地土层平均厚度。该式理论前提是植物篱可拦截全部带间泥沙并最终形成水平梯 田，在土层
较薄、成土速度较慢地区具有一定意义。降雨侵蚀力较强的山区可能引起严重的土壤侵蚀，导致坡地土壤退
化 ，故带间距设计还应考虑其控制土壤侵蚀的有效性 ，蔡强国等 指出等高植物篱带间距布设应以细沟侵蚀
产生的临界坡长为准，最大带间距不应超出该临界值。许峰 等针对我国南方湿润山区的特点推导出植物
篱带间细沟产生的临界坡长(L )为：
L(： =g一 V 。 (nk rcosaI30)一 S一’ (3)
式中，7"／为曼宁系数 ，g为重力加速度 ，s为水力梯度，k，为超渗比率 ，j∞为最大 30rain雨强 ， 为水流剪切
流速。该公式推导均针对平直坡面 ，对粗糙度极高的带间农地坡地水流有效剪切流速小于总剪切流速 ，公式
计算结果略大于实际结果，但 由于带间长期未种植作物 ，侵蚀较严重，坡面将渐趋平直 ，计算临界值仍可供参
考。此外坡地治理中控制土壤表土养分流失是控制水土流失的重要指标 ，表土养分流失的重要途径是坡面
径流携带部分土壤细粒物质向坡下运动。黄丽等 ¨在三峡库区研究表明，流失养分的主要载体是约 占单粒
总量 78％的<0．02ram的土壤单粒和约占微团聚体总量 84％的<0．02ram的微团聚体。故控制表土养分流
失应以减少<0．02ram的土壤颗粒流失为关键。许峰 等研究表明，植物篱带间距控制养分流失的最大水
平 带间距 L 应满 足 ：
*“十五”国家科技攻关项 目(2001BA604A03)和国务院三峡办重庆市移民局重点项 目(0416)共同资助
**通讯作者
收稿日期 ：2002．06．24 改 回Ft期：2002．07．30
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132 中 国 生 态 农 业 学 报 第 11卷
LH≤L+Dc (4)
式 中 ，D 为临界淤 积层宽度 ，L 为坡长 。
最小带间距的确定。植物篱最小带间距应尽量减少植物篱与带间作物的竞争并便于耕作 ，满足耕作要
求 的最小带 间距 L 为 ：
LT=1．5／cosa (5)
植物篱与带间作物对水肥竞争和根际分泌物的影响主要决定于植物篱根系的影响范 围，最小带间距应
大于根 系胁 迫水平宽 度 ，即 ：
WR≥DR／2cosa (6)
式中，D 为根系幅度。植物篱遮荫会严重影响带间作物进行光合作用 ，植物篱的最小带间距应大于篱笆带
投影宽度。阳光迎坡照射时植物篱投影宽度 为：
Ws：Hctgh／(ctgh+ctgf1)sina (7)
式中，H 为因修剪经常保持的平均树高(rn)，h为太阳高度角 ， 为该株植物篱(设为垂直)水平面投影线与
坡 面投影线 的夹角 。太 阳背坡 照射时植 物篱投影带宽 度 为 ：
Ws：Htgfltgh／(1一tgfltgh)sina (8)
1960年 田中 贞雄提出林带遮荫范围计算公式 为：
L：Hctgh (9)
D=Lsin(A + ) (10)
式中，A为太阳方位角，L为树木荫影长度，D为林带荫影边缘距林带的距离，口为林带走向，H为平均树高。
1．2 带 内结构与株距的确定
篱笆带内部结构多种多样 ，可针对当地具体条件充分考虑侵蚀程度 、田面宽度和农民接受的可能性确定
较合适的篱笆带结构。目前典型篱笆带结构有 5种 ，工为单行篱笆植物构成的篱笆带(即※※※※※)，1
为在单行 篱笆植 物间间种经 济作物 (即 ※※※★ ※※※★ ※※)，1I为一侧活篱笆带一侧种经 济植 物
(~P* -k- k- k- k)，Ⅳ为双行篱笆植物构成的篱笆带(即 )，V为多行植物构成的篱笆，中间留空隙填
充石块或植物枯叶(即 )，各结构中※为篱笆植物，——为填充物，★为经济植物。
株距过大 、篱笆近地面部分枝条过于稀疏则不能有效拦截水土，而株距过小又不利于植株正常生长，并
可能过分}肖耗地力。三峡库区秭归试验站以近地面枝条密度作为安排株距的依据⋯，其计算公式为：
N =P ／P (11)
式中，N 为单位长度内所需植株数， 为篱笆所需近地面枝条密度，P 为该种植物单株平均近地面枝条密度。
2 综合效益评价
植物篱技术可取得较好的生态、经济和社会效益 ，一是可改善土壤理化性质 ，提高土壤肥力。每年将植
物篱笆修剪的枝叶覆盖于篱间土壤，与土体中动物主要是蚯蚓不断由底层通过体腔排泄到地表的排泄物混
合 ，在表层形成良好的水稳性 团粒，其抗蚀力较大，又在土体 中形成大通道。同时篱笆植物根系不断死亡和
更新 ，其腐烂分解过程将在土体中形成下渗水通道 ，增强土壤渗透能力。De costa W．A．J．M．‘1 研究发现 ，
布设植物篱可减少地表水蒸发并降低土壤温度，这与 Kang B．T．研究结果相一致n 。构成篱笆多是绿肥 固
N植物，通过生物固 N活动不断向土壤提供植物篱本身所需 N素 ，通过循环将深层土壤 中作物不能直接利
用的 P、K及其他营养元素供作物生长，植物篱的新鲜枝叶作为绿肥还田大幅增加了土壤有机质及含 N量。
四川省西南部金沙江河谷海拔高度 1000～1400m内在坡耕地上相隔 4～6m种植双行固 N植物篱 ，6年后与
对照相比土壤有机质含量提高 l9．8％～32％，含 N量提高 74．9％～133．9％，使极为退化 的土地得 到改
善 。二是可减缓径流 ，阻挡水土流失。坡面布设植物篱后在近地面茎枝带形成回水带⋯]，使土壤颗粒沉
积并淤积于篱前 ，随篱前淤积泥沙的不断加高加宽及形成连续的淤积带，回水带宽度增加且篱前坡度不断减
少，篱坎淤高形成淤积层 ，最终形成生物梯田。Alegre J．c．等 研究发现植物篱年拦蓄径流和拦截泥沙量
分别为 287mm和 73t／hm2，分别占坡地流失的 83％和 93％。陈旭晖等 研究表明，植物篱小区土壤侵蚀量
1991～1994年比对照小区分别减少 l9．3％、82．2％和 100．0％。李秀彬等n 在三峡库区研究表明，几种活
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第 3期 王玲玲等 ：等高植物篱技术研究进展 133
篱笆地坡度 2年内最大减小值马桑(Coriaria sinica)为 2。，新银合欢 (L．1eucocephala)为 4。，篱下土坎最大
高度已达 40cm，在同样降雨强度和雨量下种植活篱笆的试验小区累计径流量 比对照小区减少 20％～50％。
三是可控制非点源污染，植物过滤带通过植物篱和有机质以及微生物体的吸附作用净化径流，含粪肥的径流
通 过 6m 长的植物 过滤带 后 ，75％的全 N、全 P、悬 移质特 别是 P被 吸附 ，完全 过滤 掉水 中 的大 肠杆 菌 ，水 中
pH值基本恢复中性(pH=7．89) 。Edwards D．R． 研究植物过滤带过滤坡面径流中含 Cu、Fe、K、Na、Ni
和 zn的效果发现 ，径流中各金属元素浓度受植物过滤带长度的影响，3m长植物过滤带可有效降低径流中
Cu、Fe、K和 Zn浓度 ，Ni含量降至最低水平 ，而 Na浓度则在其长度达 6m时下降显著。此外植物过滤带可
有效吸附径流中有毒氰化物、氯化物、苯等有机物 ，在坡耕地布设 4m×2m植物过滤带，施用除莠剂的径流通
过植物过滤带时 85％有机物质被吸附，减少了有毒物质对土壤及下游河流的污染 。四是植物篱 自身效益
显著 ，构成植物篱的植物多为绿肥植物，其修剪枝叶可为篱间土壤提供一定的绿肥。尼 日利亚南部生长的新
银合欢每年修剪 5次仍正常生长 ，年均干物质总量达 5．85～7．09t／hm ，相 当于年提供绿肥 171～2308
kg／hm ，约含 N250kg、P20kg、K185kg、Cal00kg和 Mg15kg。在缺薪柴地区将植物篱作为薪柴经营有助于保
护森林，节约劳动力。一些组成植物篱的木本植物如“千斤拔”、木蓝、槐 、山毛豆和田菁等具有 比草本饲料更
丰富的营养 ，可采集嫩枝枝叶作为饲料利用 。五是可改善农 田生态环境 ，提高系统抵抗害虫能力 。绿篱一农
作物复合经营方式可增加农田生态系统内植物多样性 ，由单一农作物变为几种植物共生群落 ，植物多样性导
致昆虫多样性 ，多种天敌昆虫增加 ，使昆虫群落食物链网络结构趋于复杂 ，生态系统 内能量流动途径增多 ，昆
虫 间相 互制约能 力增强 ，提高 了农 田生 态系统功能 。
3 存在 问题及发展趋势
构建植物篱约 占用 10％～20％的坡耕地 ，篱笆根系与农作物存在争水 、争肥现象且篱笆遮荫降低了农
作物对光的利用率 ，影响农作物产量。为广泛推广该项技术，首先应正确选择植物篱种类 ，注重选择与作物
争水、争肥较弱，并能为作物提供养分 ，经济价值高的植物 ；进一步提高管理技术如施肥、整地和耕作措施，减
少植物篱对农作物的负面影响；加强各种方式技术培训 ，提高农民技术水平。
植物篱的研究未来将呈多元化趋势，应进一步加强植物篱系统的能流 、物流和经济流的功能研究 ，时空
结构的优化模式及其调控机理和方法研究 ，完善植物篱体系；建立完善 的评价方法和持续发展指标体系，对
植物篱进行定量评价 ；建立试验示范点和示范区，为进一步推广该技术提供科学依据。
参 考 文 献
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