人工種植的水土保持效應(yīng)

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本文作者：常介田、王喜枝、楊喜田、李保印 單位：河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院、河南科技學(xué)院

河南西南部人口多，丘陵荒坡地多，生態(tài)環(huán)境脆弱，水土流失嚴(yán)重，不僅制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，同時(shí)也威脅著國(guó)家南水北調(diào)工程的實(shí)施和建設(shè)，水土流失的治理已成為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)建設(shè)任務(wù)的重中之重［1－2］。在水土流失治理中，植物措施成本低，投資少，見(jiàn)效快。龍須草、紫穗槐適應(yīng)性強(qiáng)，管理技術(shù)簡(jiǎn)單，成活率高，可在短時(shí)期內(nèi)形成地表覆蓋，有效保持水土。人工種植龍須草和紫穗槐還可以推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成地方特色經(jīng)濟(jì)，提高當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚钏健Ｒ虼?，通過(guò)恢復(fù)和擴(kuò)大草林植物能夠提高該地區(qū)植被覆蓋率，改良土壤，蓄水保水，培肥地力，促進(jìn)丘陵坡地地區(qū)生態(tài)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益同步增長(zhǎng)。

國(guó)內(nèi)外對(duì)龍須草［3－8］、紫穗槐［9－12］的水土保持效應(yīng)已進(jìn)行過(guò)研究，國(guó)內(nèi)對(duì)龍須草的水土保持效應(yīng)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益研究多集中在長(zhǎng)江以南地區(qū)，特別是湖南及周邊省份相關(guān)研究頗多，而在長(zhǎng)江以北黃河以南地區(qū)研究卻較為少見(jiàn)；紫穗槐適應(yīng)范圍廣，在水土保持效應(yīng)和生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益方面的研究國(guó)內(nèi)很多，且有大量的報(bào)道，而在具有種植潛力的河南西南部地區(qū)對(duì)紫穗槐的相關(guān)研究也較為少見(jiàn)；在同一地區(qū)種植龍須草與紫穗槐并進(jìn)行相關(guān)對(duì)比研究國(guó)內(nèi)外尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究旨在探索龍須草、紫穗槐在豫西南丘陵坡地水土保持的作用及效果，以期為豫西南丘陵坡地水土保持植物的種植提供理論依據(jù)和生產(chǎn)實(shí)踐起指導(dǎo)作用。

1材料與方法

1．1試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

于2006—2010年在豫西南內(nèi)鄉(xiāng)縣城南7km大橋鄉(xiāng)楊溝村進(jìn)行了人工種植龍須草、紫穗槐水土保持試驗(yàn)研究。當(dāng)?shù)貙俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)型大陸性氣候，土壤為黃褐土，質(zhì)地為黃棕壤土。

1．2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用大區(qū)多年對(duì)比法，設(shè)置2個(gè)處理，1個(gè)對(duì)照。龍須草種植小區(qū)，采用育苗移栽，行距100cm，窩距30cm，栽植密度37500窩／hm2，每窩定植約100株；紫穗槐種植小區(qū)，先整修坡地，再挖穴點(diǎn)播，每穴播5～8粒種子，造林密度6000～9000株（穴）／hm2；次生植被小區(qū)（對(duì)照），主要有胡枝子灌叢、黃花兒柳灌叢及大片的萱草草甸等。試驗(yàn)小區(qū)面積為10m×20m，小區(qū)4周用水泥板隔離，下設(shè)集水池及分水池，每個(gè)處理3次重復(fù)。

1．3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1．3．1土壤水分狀況和物理性狀測(cè)定

在試驗(yàn)區(qū)選擇有代表性的地段，取0—30cm土層樣品，分別測(cè)定土壤容重、土壤含水量、毛管持水量、土壤飽和含水量［13］，根據(jù)土壤容重和土壤飽和含水量計(jì)算土壤孔隙度和土壤飽和貯水量，求其平均數(shù)作為該小區(qū)土壤水分狀況和物理性狀的數(shù)據(jù)。

1．3．2土壤滲透性能測(cè)定

在室外用環(huán)刀取原樣土，其方法與水分和物理性質(zhì)取樣相同，帶回室內(nèi)浸入水中8～12h后測(cè)定。重復(fù)4次，取算術(shù)平均數(shù)。

1．3．3莖葉吸水量的測(cè)定

采用人工降雨法，將樣地內(nèi)1．0m×1．0m范圍內(nèi)的樣本植物地上部分刈割稱重，稱重后放回原位，在距地面2m左右的高度范圍處分別噴水10，20，30，40kg而形成10，20，30，40mm的降雨量，再次稱其刈割植物的重量，計(jì)算莖葉的吸水量和吸水率。

1．3．4徑流量、土壤侵蝕量和土壤養(yǎng)分流失量測(cè)定

記錄該實(shí)驗(yàn)區(qū)的降水情況，每次降水產(chǎn)生徑流時(shí)進(jìn)行水土流失測(cè)定，設(shè)立自記雨量計(jì)2臺(tái)。計(jì)算徑流深（mm）、土壤侵蝕〔t／（km2•a）〕和土壤養(yǎng)分流失量（kg／hm2）。

1．4統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)分析采用Excel和DPS6．5軟件。

2結(jié)果與分析

2．1不同植物措施對(duì)土壤物理性狀的影響

由表1可以看出，龍須草、紫穗槐與次生植被（對(duì)照）對(duì)比，土壤容重顯著降低（p＜0．05），分別降低了9．15％和10．56％；土壤總孔隙度顯著增加（p＜0．05），分別增加了10．56％和12．28％；土壤非毛管孔隙度顯著增加（p＜0．05），分別增加了38．64％和42．93％；土壤毛管孔隙度顯著增加（p＜0．05），分別增加了4．78％和5．98％?？梢?jiàn)，種植龍須草、紫穗槐不僅增加了土壤孔隙度，也增加了土壤毛管孔隙度和通氣孔隙度，改善了土壤的透氣性。同時(shí)，由于龍須草根系密集，根茬量大，紫穗槐莖葉枯落物多及衰老的根系腐爛后可有效地改良土壤物理性狀。

2．2不同植物措施對(duì)林冠截留的影響

從表2可以看出，次生植被（對(duì)照）、龍須草和紫穗槐的莖葉吸水率隨著降雨量的增加而逐漸提高，當(dāng)降雨量達(dá)到40mm時(shí)，次生植被（對(duì)照）、龍須草和紫穗槐的莖葉吸水率分別達(dá)到自身重量的28．9％，48．6％和45．2％，能夠有效截持降雨，莖葉吸水率龍須草＞紫穗槐＞次生植被（對(duì)照）?？梢?jiàn)，種植龍須草、紫穗槐可以截持降雨。可能是由于降水首先被植物的莖葉所阻流，因莖葉的吸附作用形成水珠，當(dāng)莖葉的吸附能力小于水珠的重力時(shí)，水珠則從莖葉上緩慢下落地表被地表枯枝落葉所吸收，減輕了土壤表面的濺蝕作用。

2．3不同植物措施對(duì)土壤滲透率的影響

種植龍須草、紫穗槐土壤的滲透率與次生植被（對(duì)照）相比顯著提高（p＜0．05），分別提高2．09倍和2．17倍。可見(jiàn)，種植龍須草、紫穗槐可以提高坡地土壤的滲透速度，避免或減少因降雨強(qiáng)度大，造成不能及時(shí)滲透形成的地表徑流（表3）。

2．4不同植物措施對(duì)土壤蓄水保水能力的影響

龍須草、紫穗槐與次生植被（對(duì)照）對(duì)比，土壤毛管最大持水量顯著增加（p＜0．05），分別增加了15．35％和18．49％；土壤飽和含水量顯著增加（p＜0．05），分別增加了18．14％和19．57％；土壤飽和貯水量顯著增加（p＜0．05），分別增加了4．10％和4．42％?？梢?jiàn)，種植龍須草、紫穗槐對(duì)增加土壤毛管孔隙，有效提高土壤的保水蓄水性，增強(qiáng)水土保持能力有很明顯的作用（表4）。

2．5不同植物措施對(duì)降水徑流、土壤侵蝕量和土壤養(yǎng)分流失量的影響

試驗(yàn)區(qū)2007—2010年的降水量分別為826．2，846．5，856．3和889．1mm。地面徑流深與降雨量和降水強(qiáng)度有關(guān)，降水量與降水強(qiáng)度不同，徑流深也不相同，地面徑流的產(chǎn)生與降水是同步發(fā)生的（圖1）。從圖1可以看出，種植龍須草、紫穗槐與次生植被（對(duì)照）對(duì)比，地面徑流深隨著年限的增加逐漸減少，3年生龍須草、紫穗槐種植區(qū)的地面徑流深低于次生植被區(qū)（對(duì)照）。同時(shí)還可以看出，1年生龍須草種植區(qū)的地面徑流深略低于紫穗槐種植區(qū)；2年生龍須草種植區(qū)與紫穗槐種植區(qū)的地面徑流深相差不大；3年生紫穗槐種植區(qū)的地面徑流深低于龍須草；4年生紫穗槐地面徑流深明顯低于龍須草。

人工種植龍須草、紫穗槐1a后，土壤侵蝕量明顯高于次生植被，隨著龍須草、紫穗槐的生長(zhǎng)，土壤侵蝕量逐年減少，種植龍須草、紫穗槐3a后的土壤侵蝕量低于次生植被?？梢?jiàn)，種植龍須草、紫穗槐防治土壤侵蝕的作用非常明顯（圖2）。

人工種植龍須草、紫穗槐1a后，土壤養(yǎng)分（N，P2O5，K2O）流失量明顯高于次生植被。隨著龍須草、紫穗槐的生長(zhǎng)，土壤養(yǎng)分流失量逐年減少，種植龍須草、紫穗槐3a后的土壤養(yǎng)分流失量低于次生植被。土壤養(yǎng)分流失與土壤侵蝕具有正相關(guān)，水土流失是造成土壤養(yǎng)分流失的直接原因。因此，控制土壤侵蝕的發(fā)生，也就從根本上控制了土壤養(yǎng)分的流失（圖3）。

3結(jié)論

在豫西南丘陵坡地種植龍須草、紫穗槐適應(yīng)性強(qiáng)，生長(zhǎng)迅速，莖葉覆蓋率、吸水率高，可有效減輕雨水對(duì)地表的濺蝕作用，減輕地表徑流；龍須草、紫穗槐根系量大，可有效固結(jié)土壤；龍須草、紫穗槐部分枯枝落葉和老化的根系腐爛后可有效地改良土壤物理性狀，增加土壤孔隙度，提高土壤滲透速率，從而提高土壤的蓄水保水能力。

龍須草是資源性植物，紫穗槐是經(jīng)濟(jì)樹(shù)種，兩者開(kāi)發(fā)利用的潛力巨大，可作為當(dāng)前退耕還草、退耕還林的主要草種（樹(shù)種），值得在豫西南丘陵坡地推廣種植。從種植龍須草、紫穗槐試驗(yàn)情況來(lái)看，龍須草與紫穗槐既可以單一種植，又可以間作。種植龍須草與紫穗槐應(yīng)注意及時(shí)收割或割條，栽種5a后應(yīng)清墩復(fù)壯或更新［14－15］，提高其生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益。

種植龍須草、紫穗槐對(duì)當(dāng)?shù)匦夂蚝娃r(nóng)作物產(chǎn)量的影響，還需進(jìn)一步試驗(yàn)研究