全 文 ：第 13 卷第 5 期 水土保持研究 Vo l.13 No.5
2006 年 10 月 Research of Soil and Water Conserv ation Oct., 2006＊
非洲狗尾草防治坡耕地水土流失效应的研究
字淑慧1 ,吴伯志1 ,段青松2 ,沙本才1
(1.云南农业大学农学与生物技术学院;2.云南农业大学水利水电学院 ,昆明 650201)
摘 要:为定量研究优良牧草纳罗克非洲狗尾草带的水土保持效应 ,于 2001 ～ 2002 年在云南昆明进行了研究。试
验设纳罗克非洲狗尾草草带(A)、迈洛克高羊茅草带(B)和无草带种植(C)三个处理 , 坡度在 13.2 ～ 14°之间;每个
处理上部等高种植 9 m×2 m 玉米 , 基部种植 0.5 m 宽的草带 , 底部设径流收集池。 结果表明 , 三个处理的水土流
失量为 C>B>A ,与对照 C 相比 , 处理 A 的年均径流量 、侵蚀量分别减少 75.9%、96.4%, 处理 B分别减少59.2%、
88.2%;与 B 处理相比 ,处理 A 减少了 40.9%、69.2%, 说明结合农作物种植纳罗克非洲狗尾草草带 ,是一种很好
的防治水土流失方法 ,在云南及南方地区的坡耕地上有着广泛的应用前景。
关键词:纳罗克非洲狗尾草带;坡耕地;水土流失
中图分类号:S157 文献标识码:A 文章编号:1005-3409(2006)05-0183-03
Control Effect of Grass Strips of African Green Bristlegrass
on Runoff and Soil Loss in Sloping Fields
ZI Shu-hui1 ,WU Bo-zhi1 , DUAN Qing-song 2 , SHA Ben-cai1
(1.Faculty of Agronomy and B iotechnology , Y unnan Agricultural University;
2.Faculty of Water Resources , Hydraulic and Architecture , Yunnan Agricultural University , Kunming 650201 , China)
Abstract:In order to quantitativ ely study the effect of african g reen bristleg rass Na rok on water and soil conserv ation , the study
was made in Kunming Yunnan in 2001 and 2002.The treatments we re g r ass strips of Af rican g reen bristleg ra ss Na rok(A),
gr ass strips o f tall fescue Melike(B), w ithout g rass strip(C), w ith three r eplications w hich had slopes ranging from 13.2% to
14%, w ere investig ated.In expe riments , contour planting maize w as on the top of plo ts and g rass strips of 0.5 m wide we re on
the bo ttom of plots.The results show ed that:the to tal quantity of runo ff and soil loss o f three treatments we re A
lo ss , respectiv ely than fr om C.The A ave raged 40.9% less runo ff and 69.2% le ss soil lo ss than from B .Contour planting
gr ass strips o f Af rican g reen bristleg rass Na rok in sloping fields is an effec tive conse rva tion measure , so it can be w idely used
for soil and wa te r conse rvation purpo se in Yunnan and southern par t o f the countr y.
Key words:g r ass strip o f A frican g reen bristleg rass Narok;sloping land;so il and w ate r lo ss
纳罗克非洲狗尾草[ Setaria sphacelata (Schum)Stapf ex
CV.Narok] 系狗尾草属草本植物, 由云南省肉牛和牧草研究
中心引进筛选成功的刈牧兼用型多年生优良牧草品种。该品
种原产于海拔 600 ～ 2 600 m的热带非洲 , 最适种植区域为北
亚热带至中亚热带 ,但其生态适应范围广 ,从暖温带至南亚热
带年降雨 700～ 2 200 mm、海拔 1 200～ 2 000 m 的地区均能正
常生长发育 ,完成生育期。此草植株高大(1.5 ～ 2 m)、丛生 、
多分蘖 、根系发达(入土深度可超过 1 m)、茎直立 、茎基部宽
和坚硬 ,具有耐热 、耐寒 、耐水淹 、耐牧、抗病虫害能力强 、生长
速度快 、再生能力强、产量高 、草质好 、竞争力强、生长年限长 、
对土壤要求不严 、与多种豆科牧草共生性好 、易于种植和管理
粗放 、适于刈割利用等优点 , 其开花期茎叶比为 1∶0.7 、适口
性优 、放牧或舍饲中常为牛 、羊优先择食 , 在抽穗初期蛋白质
含量占干物质的 10.1%、粗脂肪2.9%、粗纤维 35.02%、钙
0.61%、磷 0.2%,饲用评价属于优等牧草[ 1～ 3] 。云南每年种
植面积在0.67 万 hm2 左右 ,并已在永德县建植牧草种籽生产
基地 0.07万 hm2 ,是云南省目前暖温带到亚热带草地建设的
骨干品种。虽然该品种在草地建设中广泛应用 , 但对其水土
保持效果方面的定量研究报道甚少;为进一步推广纳罗克非
洲狗尾草的应用范围, 结合云南坡耕地多(为 6.33×106 km2 ,
占耕地面积的 88%)[4] 、雨季水土流失严重 、坡耕地持续利用
年限降低等现状 , 我们于 2001 ～ 2002 年 , 在坡耕地上将纳罗
克非洲狗尾草等高种植成带状 ,研究其防治水土流失的效果,
现将结果报告如下。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验设在云南省昆明市寻甸县柯渡镇可郎办事处王家箐
＊ 收稿日期:2005-08-25
基金项目:该研究由教育部骨干教师项目资助 ,教技司[ 2000] 65
作者简介:字淑慧(1971-),女 ,农学硕士 ,讲师 ,主要从事旱地农业持续发展方面的研究;通讯作者:吴伯志(1960-),男 ,博士 ,教授 , 博
士导师 ,主要从事作物栽培与耕作和旱地农业持续发展的研究。
流域的坡耕地上, 北纬25°28′, 东经 102°53′, 海拔 2 038 m ,多
年平均降雨量 1 040 mm ,年均温约 14℃。试验区土壤为红
壤, 肥力中等。试验设纳罗克非洲狗尾草(A)、迈洛克高羊茅
(B)、空白对照(C)3个处理 ,随机区组设计 , 3 次重复。小区面
积为 2 m×10 m , 坡度为 14.0°,小区间隔40 cm 并用不透水材
料分隔 ,每个小区上部等高种植 9 m×2 m 玉米 , 下部等高种
植宽 0.5 m 的草带 ,其下留 0.2 m 空地作为集水沟 ,底部设径
流收集池 ,内置一只 65 L 的塑料捅, 收集径流和泥沙。玉米
密度为 66 660株/ hm2 , 2001 年于 5月 19 日播种 、10月 7日收
获, 2002 年于 5月 15 日播种 、10 月 5 日收获 , 两年的耕作制
度和管理方式均相同。草带于 2001 年 5 月 28 日播种 , 播种
量为150 kg/ hm2(混播为1∶1),底肥为尿素 225 kg/ hm2 和普
钙 400 kg/ hm2 , 追肥于 2001 年第一次除杂草后和 2002 年返
青后施用尿素 150 kg/ hm2 一次;草带播种和返青一个月后开
始除杂草 ,每星期一次 ,每年 8 月 1 日喷施粉锈灵防治锈病。
空白采用人工除草 , 保持土壤裸露。
1.2 观测项目与方法
观测时间为每年坡耕地水土流失严重的 5 ～ 10 月份 , 即
玉米播收的整个时期 ,主要观测:
(1)降雨量。在试验区安装了自计雨量计和从英国进口
的全自动气象记录仪(Delta-T)(可观测降雨 、气温 、风速等
指标),从 1997 年底开始观测降雨量 ,降雨强度等指标 , 并互
相校核。
(2)径流量和侵蚀量。 每次降雨产流后测量径流量
(ml), 并采集混合水样250 m l ,过滤后烘干称重 ,计算水样的
泥沙含量。
径流量(m3/ hm2)=实测径流量(m l)×10-6/ 20 m2 ×10-4
侵蚀量(t/hm2)=径流量(m3/ hm2)×样品泥沙含量(g/ ml)
(3)土壤养分分析。 2001 年和 2002 年播种前和收获
后 ,每个小区采取上 、中 、下部的土样 , 分别测定氮 、磷 、钾的
全量和速效态含量 ,以及有机质[ 5] 。
草带盖度和草层高度。分别采用样点法和用钢卷尺测
量[ 6] ,从播种 30 d 时和返青后 30 d , 每隔 10 天观测一次 , 每
个小区固定观测三个点 ,取其平均值。
草带生物量。每年玉米收获时 ,收取草带地上部分的所
有植株后称鲜重 ,风干后称取干重[ 6] 。草带根系。采用样方
法[ 7] ,试验结束时 , 在草带中部挖取面积为 30 cm×30 cm 的
样方 ,测量茎蘖数 、根系入土深度 、主根长 、根干鲜重等 , 并折
算成每平方米的数量。
2 结果与分析
2.1 不同草带基本性状比较
表 1 不同草带基本性状比较
处理 年份 总盖度/ %
草层高
度/cm
茎叶鲜重/
(g ·m-2)
茎叶干重/
(g·m-2)
主根长
/cm
鲜根重/
(g·m-2)
干根重/
(g·m-2)
A 2001 96.8 64.2 2013.4 435.7 — — —
2000 98.2 53.9 1880.3 421.4 51.2 1884.0 804.3
平均 97.5 59.0 1946.9 428.6 25.6 942.0 402.2
B 2001 87.4 17.8 1100.6 289.4 — — —
2002 88.0 25.8 1067.7 284.1 30.1 728.4 361.4
平均 87.7 21.8 1084.1 286.7 15.0 364.2 180.7
草带地上部分对地面的覆盖度、草层高度 、地下根系的生
长状况是影响草带水土保持的重要指标[ 8～ 13] 。由表 1 可见 ,
处理 A的纳罗克非洲狗尾草盖度 、草层高度 、主根长 、地上和
地下的生物产量均大于迈洛克高羊茅 , 说明纳罗克非洲狗尾
草较迈洛克高羊茅生长快 、对地面的覆盖度高 、植株高大 、茎
叶量大 、根系发达。同时 , 纳罗克非洲狗尾草植株坚硬挺拔,
地上部分生物量增加快 , 无任何病虫害发生 , 常被当地农民偷
割;处理 B 的高羊茅生长较处理 A 慢 , 草层较低, 在温度较
高 、湿度较大时常常发生严重锈病 ,使植株近地面的叶片干枯
萎蔫 ,降低了草带对地面的覆盖及影响了根系的生长。
2.2 不同草带对水土流失的影响
表 2 不同处理的水土流失量
年份
径流量/(m3 · hm-2)
A B C (CK)
侵蚀量/(kg· hm-2)
A B C (CK) 产流次数
产流总降
雨量/mm
2001年 198.5 328.0 646.8 745.9 2674.3 7167.2 12.0 501.9
2002年 181.4 314.5 926.3 1319.4 4022.0 49707.4 17.0 815.0
平均 189.9 321.3 786.5 1032.6 2848.1 28437.3 14.5 658.5
与 C相比减
少的量/ % 75.9 59.2 — 96.4 88.2 75.9 — —
与 B相比减
少的量/ % 40.9 — — 69.2 — 40.9 — —
从表 2 可看出 , 不同处理的径流量和侵蚀量各年度均表
现为无草带种植(C)>迈洛克高羊茅草带(B)>纳罗克非洲
狗尾草草带(A)。与 C 处理相比 , 处理 A 年均径流量 、侵蚀
量分别减少 75.9%、96.4%, 处理 B 分别减少 59.2%、
88.2%;与 B处理相比 , 处理 A 减少了 40.9%、69.2%;说明
A 、B 两种草带处理均有明显控制水土流失的作用 , 处理 A
较处理 B 效果好。这是由于在坡耕地上种植草带后 , 草带增
加了地面的覆盖度 , 同时草带密集生长的茎蘖加大地面粗糙
率 、阻缓径流 、减小径流速度 、拦截泥沙 、防止或减弱径流的
冲刷;地下部发达的根系 ,形成紧密而纵横交错的根网 ,疏松
土壤 , 增加土壤的空隙度 、加大水分渗透 , 并固持土壤 、抵抗
侵蚀 , 所以处理 A 、B 的水土流失量小于处理 C。同时 ,由于
处理 A 的非洲狗尾草草带对地面的覆盖度大 , 草带均匀一
致 , 草层高度高 ,植株坚硬挺拔 , 根系发达 , 水土保持的作用
较处理 B 强;处理 B 的高羊茅草带对地面的覆盖度较低 , 草
层较矮 , 降雨产流时 ,径流易从无草生长或草带低矮的地方
流过 , 所以水土流失量也较处理 A 高。
2.3 不同处理土壤养分变化
于 2001年玉米播种前和 2002 年玉米收获后 , 对不同处
理上 、中 、下部的土壤养分进行分析 , 得表 3。
表 3 不同处理的土壤养分流失量 g/kg
年份 处理 全N 速效N 全 P 速效 P 全K 速效 K 有机质 合计
A 0.0948 0.0825 0.0830 0.0285 1.9944 0.1268 2.1253 4.5353
2001 B 0.1090 0.0812 0.0857 0.0295 1.9779 0.1372 2.3247 4.7451
C 0.1196 0.0819 0.0877 0.0291 1.9242 0.1326 2.4553 4.8304
A 0.0892 0.0559 0.0369 0.0144 1.8433 0.1249 1.8519 4.0164
2002 B 0.1029 0.0465 0.0353 0.0155 1.8100 0.1351 1.8207 3.9659
C 0.1115 0.0432 0.0332 0.0140 1.6000 0.1302 1.6598 3.5917
2年 A 0.0056 0.0266 0.0461 0.0141 0.1511 0.0019 0.2735 0.5188
变化量
B 0.0060 0.0348 0.0503 0.0140 0.1679 0.0021 0.5040 0.7791
C 0.0081 0.0387 0.0545 0.0152 0.3242 0.0025 0.7956 1.2386
土壤侵蚀因伴随着养分的流失而使土壤肥力退化。 从
表 3 看出 , A、B、C 处理的土壤养分均随水土流失而降低 , 且
空白 C 的最多 、高羊茅草带 B 次之 、最少为非洲狗尾草草带
A;其中 , 各年度不同处理的土壤养分流失量均以有机质最
多 , 为 0.273 5 ～ 0.795 6 g/ kg;其次为全 K 为 0.151 1 ～
·184· 水 土 保 持 研 究 第 13 卷
0.324 2;第三为全 P 和速效 N ,分别为 0.046 1～ 0.054 5 g/
kg 和 0.026 6 ～ 0.038 7 g/ kg;全 N、速效 P和 K 流失的均较
少。分析以上原因 ,处理 A、B的草带在降雨产流时 , 会在草
带上部形成一定时间的回水 ,使径流携带的泥砂慢慢沉积在
草带及坡底的玉米根部 , 使养分富集在形成回水的地方;由
于处理 A 的草带水土保持功能较处理 B 强 , 对径流携带的
养分富集作用较处理 B 强;而空白由于没有草带种植 , 产生
的径流随坡长而汇流成更大的径流 , 对坡底的土壤侵蚀更
大 ,随径流和泥砂流失的养分也较多 , 所以养分流失量为无
草带种植(C)>迈洛克高羊茅草带(B)>纳罗克非洲狗尾草
草带(A)。说明在坡耕地上种植草带可以提高坡耕地的持
续利用。由于缺乏径流泥砂中养分流失的分析资料 , 加之时
间和条件有限 ,有关草带对养分的影响有待进一步研究。
2.4 不同处理对玉米产量的影响
土壤养分和水分是影响坡耕地作物产量主要因素 , 其土
壤养分流失量的大小及土壤的保水性对作物产量均会造成
直接的影响。由表 4 可知 ,不同处理的玉米产量表现为纳罗
克非洲狗尾草草带(A)>迈洛克高羊茅草带(B)>无草带种
植(C);处理 A 、B 分别比处理 C 增产 0.88%和 0.55%。其
原因可能是 ,处理 A 、B的水土流失量和养分流失量少 , 许多
就近下渗的径流和沉积的养分均集中在小区下部 1 m 的范
围内 ,为下部玉米生长和发育提供了一定的水分和养分 , 所
以 A 、B的产量高于处理 C;由于处理 A 的水土保持效果较
B 好 ,当产生回水时 ,许多来自坡上中部的淤泥和农家肥淤
积在下部 2 行玉米的根部 , 使这两行的玉米穗大或双穗多 ,
所以产量较处理 B高。由于试验时间短 , 草带如何影响玉米
产量有待进一步研究。
表 4 不同处理的玉米实收产量
处理 2001年 2002年 平均 比 C增产/ %
A 449.4 664.9 557.2 0.88
B 443.3 659.3 551.3 0.55
C 438.8 653.9 546.3 —
3 小 结
与常规种植方式相比 ,在坡耕地上结合玉米等高种植草
带 ,可以显著减少坡耕地水土流失 、减少土壤养分流失和提高
玉米产量。与无草带种植相比 ,纳罗克非洲狗尾草草带可减
少地表径流69.3%～ 80.4%、侵蚀量89.6%～ 97.3%、养分流
失量 0.7198 g/ kg;迈洛克高羊茅草带减少了径流49.3%～
66.0%、侵蚀量 76.6%～ 91.9%、养分流失量 0.4595 g/ kg。
说明在坡耕地上结合农作物种植草带, 能提高坡耕地的持续
利用;同时说明纳罗克非洲狗尾草是一种优良的水土保持草
种 ,宜在云南及南方地区的坡耕地上推广应用。
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济价值的树种作为生态林种 , 农民偏向于还经济树种 , 使经
济林比重过大。其次 ,尊重农民意愿不够 , 没能充分发挥农
民和基层组织在退耕还林工程实施中的主动性和创造力 , 普
遍存在按山头划分退耕面积及配制统一林草种使有些地块
见效缓慢 ,短期很难见效益 , 人均基本农田不能保障致使补
助停止后复垦几率增大。 最后 , 在后续产业发展上 , 由于退
耕还林与封育禁牧政策并举 , 加之片面还林 , 削弱了本区的
畜牧业;该区的工业基础薄弱 , 工业化的进程缓慢 ,因此后续
产业缺乏好的龙头企业的带动;新培育的后续产业的覆盖面
还比较小 ,带动农民经济增长的能力还不足。
为此 , 我们建议对现有政策进行必要调整。 即集中目
标 , 实施大集中 、小分散的规模型退耕还林草;科学规划 , 实
事求是地做好退耕还林还草工作;适当降低补助额度 , 延长
补助年限 , 增加退耕还草的补助年限;改还二荒山造林方式
为封育绿化方式;探索灵活的土地制度安排 , 强化退耕农户
的土地收益权;对特贫地区的退耕还林还草农户实行全额粮
食补助;将退耕还林与扶贫工程等结合起来 , 形成改善区域
生态环境与社会经济发展的合力。同时在实践中探索更多 、
更灵活的生态建设和保护途径 , 如封育禁牧 、草田轮作等等 ,
提高退耕还林成效 、减少成本 ,减除各种矛盾。
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