人工种植的水土保持效应

本文作者：常介田、王喜枝、杨喜田、李保印 单位：河南农业职业学院、河南农业大学资源与环境学院、河南科技学院

河南西南部人口多，丘陵荒坡地多，生态环境脆弱，水土流失严重，不仅制约了当地经济社会的发展，同时也威胁着国家南水北调工程的实施和建设，水土流失的治理已成为当地生态建设任务的重中之重［１－２］。在水土流失治理中，植物措施成本低，投资少，见效快。龙须草、紫穗槐适应性强，管理技术简单，成活率高，可在短时期内形成地表覆盖，有效保持水土。人工种植龙须草和紫穗槐还可以推动相关产业的发展，形成地方特色经济，提高当地人民群众生活水平。因此，通过恢复和扩大草林植物能够提高该地区植被覆盖率，改良土壤，蓄水保水，培肥地力，促进丘陵坡地地区生态、社会和经济效益同步增长。

国内外对龙须草［３－８］、紫穗槐［９－１２］的水土保持效应已进行过研究，国内对龙须草的水土保持效应和生态经济效益研究多集中在长江以南地区，特别是湖南及周边省份相关研究颇多，而在长江以北黄河以南地区研究却较为少见；紫穗槐适应范围广，在水土保持效应和生态经济效益方面的研究国内很多，且有大量的报道，而在具有种植潜力的河南西南部地区对紫穗槐的相关研究也较为少见；在同一地区种植龙须草与紫穗槐并进行相关对比研究国内外尚未见报道。本研究旨在探索龙须草、紫穗槐在豫西南丘陵坡地水土保持的作用及效果，以期为豫西南丘陵坡地水土保持植物的种植提供理论依据和生产实践起指导作用。

１材料与方法

１．１试验时间与地点

于２００６—２０１０年在豫西南内乡县城南７ｋｍ大桥乡杨沟村进行了人工种植龙须草、紫穗槐水土保持试验研究。当地属北亚热带季风型大陆性气候，土壤为黄褐土，质地为黄棕壤土。

１．２试验设计

采用大区多年对比法，设置２个处理，１个对照。龙须草种植小区，采用育苗移栽，行距１００ｃｍ，窝距３０ｃｍ，栽植密度３７５００窝／ｈｍ２，每窝定植约１００株；紫穗槐种植小区，先整修坡地，再挖穴点播，每穴播５～８粒种子，造林密度６０００～９０００株（穴）／ｈｍ２；次生植被小区（对照），主要有胡枝子灌丛、黄花儿柳灌丛及大片的萱草草甸等。试验小区面积为１０ｍ×２０ｍ，小区４周用水泥板隔离，下设集水池及分水池，每个处理３次重复。

１．３测定项目与方法

１．３．１土壤水分状况和物理性状测定

在试验区选择有代表性的地段，取０—３０ｃｍ土层样品，分别测定土壤容重、土壤含水量、毛管持水量、土壤饱和含水量［１３］，根据土壤容重和土壤饱和含水量计算土壤孔隙度和土壤饱和贮水量，求其平均数作为该小区土壤水分状况和物理性状的数据。

１．３．２土壤渗透性能测定

在室外用环刀取原样土，其方法与水分和物理性质取样相同，带回室内浸入水中８～１２ｈ后测定。重复４次，取算术平均数。

１．３．３茎叶吸水量的测定

采用人工降雨法，将样地内１．０ｍ×１．０ｍ范围内的样本植物地上部分刈割称重，称重后放回原位，在距地面２ｍ左右的高度范围处分别喷水１０，２０，３０，４０ｋｇ而形成１０，２０，３０，４０ｍｍ的降雨量，再次称其刈割植物的重量，计算茎叶的吸水量和吸水率。

１．３．４径流量、土壤侵蚀量和土壤养分流失量测定

记录该实验区的降水情况，每次降水产生径流时进行水土流失测定，设立自记雨量计２台。计算径流深（ｍｍ）、土壤侵蚀〔ｔ／（ｋｍ２•ａ）〕和土壤养分流失量（ｋｇ／ｈｍ２）。

１．４统计分析

数据分析采用Ｅｘｃｅｌ和ＤＰＳ６．５软件。

２结果与分析

２．１不同植物措施对土壤物理性状的影响

由表１可以看出，龙须草、紫穗槐与次生植被（对照）对比，土壤容重显著降低（ｐ＜０．０５），分别降低了９．１５％和１０．５６％；土壤总孔隙度显著增加（ｐ＜０．０５），分别增加了１０．５６％和１２．２８％；土壤非毛管孔隙度显著增加（ｐ＜０．０５），分别增加了３８．６４％和４２．９３％；土壤毛管孔隙度显著增加（ｐ＜０．０５），分别增加了４．７８％和５．９８％。可见，种植龙须草、紫穗槐不仅增加了土壤孔隙度，也增加了土壤毛管孔隙度和通气孔隙度，改善了土壤的透气性。同时，由于龙须草根系密集，根茬量大，紫穗槐茎叶枯落物多及衰老的根系腐烂后可有效地改良土壤物理性状。

２．２不同植物措施对林冠截留的影响

从表２可以看出，次生植被（对照）、龙须草和紫穗槐的茎叶吸水率随着降雨量的增加而逐渐提高，当降雨量达到４０ｍｍ时，次生植被（对照）、龙须草和紫穗槐的茎叶吸水率分别达到自身重量的２８．９％，４８．６％和４５．２％，能够有效截持降雨，茎叶吸水率龙须草＞紫穗槐＞次生植被（对照）。可见，种植龙须草、紫穗槐可以截持降雨。可能是由于降水首先被植物的茎叶所阻流，因茎叶的吸附作用形成水珠，当茎叶的吸附能力小于水珠的重力时，水珠则从茎叶上缓慢下落地表被地表枯枝落叶所吸收，减轻了土壤表面的溅蚀作用。

２．３不同植物措施对土壤渗透率的影响

种植龙须草、紫穗槐土壤的渗透率与次生植被（对照）相比显著提高（ｐ＜０．０５），分别提高２．０９倍和２．１７倍。可见，种植龙须草、紫穗槐可以提高坡地土壤的渗透速度，避免或减少因降雨强度大，造成不能及时渗透形成的地表径流（表３）。

２．４不同植物措施对土壤蓄水保水能力的影响

龙须草、紫穗槐与次生植被（对照）对比，土壤毛管最大持水量显著增加（ｐ＜０．０５），分别增加了１５．３５％和１８．４９％；土壤饱和含水量显著增加（ｐ＜０．０５），分别增加了１８．１４％和１９．５７％；土壤饱和贮水量显著增加（ｐ＜０．０５），分别增加了４．１０％和４．４２％。可见，种植龙须草、紫穗槐对增加土壤毛管孔隙，有效提高土壤的保水蓄水性，增强水土保持能力有很明显的作用（表４）。

２．５不同植物措施对降水径流、土壤侵蚀量和土壤养分流失量的影响

试验区２００７—２０１０年的降水量分别为８２６．２，８４６．５，８５６．３和８８９．１ｍｍ。地面径流深与降雨量和降水强度有关，降水量与降水强度不同，径流深也不相同，地面径流的产生与降水是同步发生的（图１）。从图１可以看出，种植龙须草、紫穗槐与次生植被（对照）对比，地面径流深随着年限的增加逐渐减少，３年生龙须草、紫穗槐种植区的地面径流深低于次生植被区（对照）。同时还可以看出，１年生龙须草种植区的地面径流深略低于紫穗槐种植区；２年生龙须草种植区与紫穗槐种植区的地面径流深相差不大；３年生紫穗槐种植区的地面径流深低于龙须草；４年生紫穗槐地面径流深明显低于龙须草。

人工种植龙须草、紫穗槐１ａ后，土壤侵蚀量明显高于次生植被，随着龙须草、紫穗槐的生长，土壤侵蚀量逐年减少，种植龙须草、紫穗槐３ａ后的土壤侵蚀量低于次生植被。可见，种植龙须草、紫穗槐防治土壤侵蚀的作用非常明显（图２）。

人工种植龙须草、紫穗槐１ａ后，土壤养分（Ｎ，Ｐ２Ｏ５，Ｋ２Ｏ）流失量明显高于次生植被。随着龙须草、紫穗槐的生长，土壤养分流失量逐年减少，种植龙须草、紫穗槐３ａ后的土壤养分流失量低于次生植被。土壤养分流失与土壤侵蚀具有正相关，水土流失是造成土壤养分流失的直接原因。因此，控制土壤侵蚀的发生，也就从根本上控制了土壤养分的流失（图３）。

３结论

在豫西南丘陵坡地种植龙须草、紫穗槐适应性强，生长迅速，茎叶覆盖率、吸水率高，可有效减轻雨水对地表的溅蚀作用，减轻地表径流；龙须草、紫穗槐根系量大，可有效固结土壤；龙须草、紫穗槐部分枯枝落叶和老化的根系腐烂后可有效地改良土壤物理性状，增加土壤孔隙度，提高土壤渗透速率，从而提高土壤的蓄水保水能力。

龙须草是资源性植物，紫穗槐是经济树种，两者开发利用的潜力巨大，可作为当前退耕还草、退耕还林的主要草种（树种），值得在豫西南丘陵坡地推广种植。从种植龙须草、紫穗槐试验情况来看，龙须草与紫穗槐既可以单一种植，又可以间作。种植龙须草与紫穗槐应注意及时收割或割条，栽种５ａ后应清墩复壮或更新［１４－１５］，提高其生态与经济效益。

种植龙须草、紫穗槐对当地小气候和农作物产量的影响，还需进一步试验研究