全 文 ：小蓬竹水土保持效应的研究
蒙朝阳1 ,谢元贵1 ,刘济明1＊ ,喻阳武1 , 周 超1 ,刘纪岗2 ,张 锋3　
(1.贵州大学林学院 ,贵州花溪 550025;2.贵州省贵阳市乌当区林业局 ,贵州乌当 550018;3.贵州省开阳县林业局 ,贵州开阳 550300)
摘要　[目的]探究小蓬竹的水土保持特性。[方法]利用典型的喀斯特草地和灌木群落为对照 ,测定小蓬竹的林冠层 、枯落物层、腐殖质
层的持水量和土壤物理、化学性质。[ 结果]小蓬竹群落林冠层、枯枝落叶层和腐殖质层能够截留更多的降水;能够有效的降低林地土壤
容重 ,增加土壤孔隙度 ,提高土壤自然含水量、毛管持水量和饱和含水量 , 增强其蓄水保水能力;明显增强土壤的抗蚀性和抗冲性;明显
加快土壤的熟化程度 ,增加土壤肥力。[结论]小蓬竹对增强土壤的固土、保水 、保肥能力效果显著。
关键词　小蓬竹;水土保持;喀斯特
中图分类号　S 181　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2008)04-01431-03
Study on the Soil and Water Conservation Effect of Drepanostachyum luodianense
MENG Chao-yang et al　(College of Forestry , Guizhou University , Huaxi , Guizhou 550025)
Abstract　[ Objective] The purpose of the study was to explore the soil and water conversation characteristic of Drepanostachyum luodianense.[ Method]
With typical Karst grassland and shrubbery community as CK , thewater-holding capacities in forest canopy layer , litter layer and humus layer of D.luo-
dianense and physical and chemical characters of soil were determined.[ Result] The forest canopy layer, litter layer and humus layer of D.luodianense
community could intercept more precipitation and reduce bulk density of forestland soil , increase soil porosity , enhance natural water content , capillary
water-holding capacity and saturated water content in soil , strengthen the water storage and conservation capability of soil , obviously strengthen soil anti-
erosibility and anti-scourability, obviously quicken soil ripening degree and increase soil fertility.[ Conclusion] The D.luodianense had significantly ef-
fect on strengthening the soil-fixation , water and fertility conversation capabilities of soil.
Key words　 Drepanostachyum luodianense;Soil and water conservation;Karst
　　小蓬竹[ Drepanostachyum luodianense (Yi et R.S.Wang)
Keng f.]系竹亚科镰序竹属 ,其地下茎合轴型 ,杆柄短缩 ,竹
杆在地面密集丛生。它生态适应能力强大 ,广泛分布于贵州
罗甸县 、平塘县以及长顺县的喀斯特区域 ,是喀斯特适生竹
种 ,在水源涵养 、水土保持 、养分平衡等生态功能方面起着重
要的作用。
喀斯特是指可溶性岩层在水的作用下发生以化学溶蚀
作用 ,伴随有塌陷 、沉积等物理过程而形成独特地貌景观的
过程[ 1] ,是一种脆弱的生态环境。土被破碎 ,土体不连续 ,土
壤保水能力差。特殊的地质 、地貌以及降水使得喀斯特区域
水土流失严重 ,成土速度极慢 ,全区土层瘠薄[ 2] 。水土流失
与土地退化已成为这一区域发展的主要限制因素[ 3] 。对小
蓬竹水土保持特性的研究 ,将有助于推动小蓬竹在喀斯特恢
复重建过程中的应用 ,有利于推动喀斯特生态系统的恢复
重建。
1　材料与方法
1.1　研究地区的自然概况　研究地点在贵州省罗甸县董家
乡东跃村。罗甸县位于贵州南部 ,东经 160°23′～ 107°3′,北纬
25°4′～ 25°45′,地处云贵高原南缘向桂西北山区与丘陵过渡
的斜坡地带 ,地势北高南低 ,呈阶梯式下降。境内气候温和 ,
雨量充沛 ,具有春早 、夏长 、秋迟 、冬短的特点 。日照 1 350～
1 520 h ,年平均气温 19.6 ℃,极端最高气温 40.5 ℃,极端最低
气温-3.5 ℃,年平均降雨 1 100 ～ 1 300 mm ,年均无霜期长达
335 d ,属于亚热带季风气候 ,素有贵州“西双版纳”和“天然温
室”之称。研究地区植物资源丰富。乔木资源主要有香椿
[ Toona sinensis (A.Juss.)Roem.] 、乌桕 [ Sapium sebiferum
(Linn.)Roxb.] 、复羽叶栾树(Koelreteria bipinnata Franch.)
基金项目　“十一五”国家科技攻关课题资助项目(2006BAC01A09-2)。
作者简介　蒙朝阳(1983-),男 ,四川南充人 ,硕士研究生 ,研究方向:群
落生态学。 ＊通讯作者。
收稿日期　2007-09-05
等;灌木树种包括南天竹(Nandina domestica Thunb.)、盐肤木
(Rhus shinensis Mill.)、棕竹[ Rhapis Excelsa (Thunb.)Henry ex
Rehd.]等;而草本包括荩草[ Arthraxon hispidus(Thunb.)Maki-
no] 、五节芒[ Miscanthus floridulus (Labill.)Warb] 、狗脊蕨
[Woodwar dija poncia (L.f.)Smith] 、艾纳香[ Blumea balsamifera
(L.)DC.]等。
1.2　调查研究方法　小蓬竹群落的水土保持特性研究包括
小蓬竹群落的林冠层 、枯枝落叶层以及腐殖质层的水文学特
性 、林下土壤的物理 、化学性质。该研究以相同生境条件下
的喀斯特灌木群落和草地为对照。
(1)林冠层 、枯落物层 、腐殖质层持水量的测定 。小蓬竹
群落和灌木群落各层截留量的测定采用“浸水法”[ 4] 。利用
“样方收获法” ,测定各层的生物量[ 5] 。
(2)土壤物理性质的测定。研究内容包括土壤含水量 、
土壤容重 、土壤空隙度 、土壤渗透性以及土壤机械组成 。其
中 ,土壤含水量测定采用烘干法;土壤容重 、总孔隙度测定采
用环刀法;土壤渗透性测定采用室内环刀法;土壤机械组成
测定采用比重计法;水稳性团聚体测定采用机械筛分法[ 6] 。
(3)土壤化学性质的测定 。测定对象包括土壤中有机
质 、速效氮 、速效磷 、速效钾的含量。有机质含量测定采用
K2Cr2O7-H2SO4 外加热法;速效氮含量测定采用碱原扩散
法;速效磷含量测定采用 0.03 mol/L NH4F-0.025 mol/L HCl
法;速效钾含量测定采用火焰光度计法[ 7] 。
2　结果与分析
2.1　小蓬竹群落的水文学作用　森林植被通过影响水文过
程促进降雨再分配 ,影响土壤水分运动 ,改变产流 、汇流条
件 ,进而在很大程度上起到削减地表径流 、增加枯水径流 、控
制土壤侵蚀 、改善生态环境的作用。而这些作用主要就是通
过林冠层 、枯枝落叶层 、腐殖质层对降水进行重新分配来实
现的 。森林水源涵养功能首先体现在林冠层对降雨的截留 。
林冠层降水截留作用是由林冠层枝叶的生物量 、叶面积指数
安徽农业科学 , Journal of Anhui Agri.Sci.2008, 36(4):1431-1433　　　　　　　　　　　　　　　　　　　责任编辑　刘月娟　责任校对　马君叶
和持水率所决定[ 8] 。由表 1 可知 ,在相同生境条件下 ,灌木
群落林冠层干重为 642 g时 ,其截留量为 674 g ,持水率达
203.0%;而小蓬竹群落林冠层干重为 253 g时 ,其截留量为
674 g ,持水率达 266.3%。由此可知 ,小蓬竹群落林冠层对降
雨的分配作用优于灌木群落。
枯枝落叶层的持水能力是反映水文作用的一个重要指
标 ,通常用干物质重的最大持水率表示。林地内枯枝落物通
过腐殖质的形成 ,改善土壤结构及其持水性能[ 9] 。枯枝落叶
层的持水量 、截留量与其树种 、干物质质量有密切关系。由
表 1可知 ,灌木群落枯枝落叶层干重为 122 g时 ,其截留量为
304g ,持水率达249.2%;小蓬竹群落枯枝落叶层干重为 118g
时 ,其截留量为 332 g ,持水率达 281.3%。由此可知 ,小蓬竹
群落枯枝落叶层持水率强于灌木群落。
腐殖质层是森林生态系统中植被凋落物腐烂堆积形成
的一个森林水文作用层面。土壤有机质 ,特别是腐殖质是土
壤最好的胶结剂 ,是决定土壤抵抗水土流失能力的重要因
子。而腐殖质层水文学作用最直接的体现就是对降水的截
留 ,实现森林降水的再分配[ 10] 。由表 1可知 ,灌木群落腐殖
质层干重为 602 g时 ,截留量为 1 328 g ,持水率达 220.6%;小
蓬竹群落腐殖质层干重为 532 g时 ,截留量为 1 248 g ,持水率
达 234.6%。由此可知 ,小蓬竹群落腐殖质层持水率优于灌
木群落。
总之 ,小蓬竹群落 3个层次的持水量均优于喀斯特灌木
群落 ,群落的水文学特性较典型的喀斯特灌木群落优越。
表 1　不同植被下土壤持水量
Table 1　Water-holding capacity of soil under different vegetation
地类
Type
层次
Layer
干重
Dry weight
g
截留量
Interception
g
持水率
Water-holding
rate∥%小蓬竹群落
Drepanostachyum
luodianense com-
munity
林冠层
Canopy layer
253 674 266.3
枯枝落叶层
Litter layer
118 332 281.3
腐殖质层
Humus layer
532 1 248 234.6
灌木群落
Shrub community
林冠层
Canopy layer
642 1 303 203.0
枯枝落叶层
Litter layer
122 304 249.2
腐殖质层
Humus layer
602 1 328 220.6
　注:持水率=截留量/干重×100%。
　Note:Water-holding rate=Interception/Dry weight×100%.
2.2　小蓬竹群落对土壤理化性质的影响
2.2.1　小蓬竹群落对土壤物理性质的影响。
2.2.1.1　小蓬竹群落对土壤容重 、孔隙度以及渗透性能的影
响。容重和孔隙度是土壤的基本物理性质 ,直接影响土壤蓄
水和通气性 ,并且影响其他土壤肥力因素和植物生长状况 。
由表 2可知 ,3种类型的植被条件下 ,土壤容重的总体趋势是
上层土壤小于下层 ,其原因在于林地上层土壤分布着大量根
系 ,加上枯枝落叶的分解 ,腐殖质含量高 。而小蓬竹群落土
壤 2个层次的容重均小于草地 、灌木群落。草地的平均容重
是小蓬竹的 1.08倍 ,而灌木群落的平均容重是小蓬竹的1.17
倍。3种类型的植被条件下 ,土壤孔隙度的总体趋势是上层
土壤大于下层 ,其中小蓬竹群落土壤的孔隙度比草地和灌木
群落大。小蓬竹群落平均总孔隙度达 59.96%,而平均非毛
管孔隙度为 22.99%;其次是灌木群落 ,平均总孔隙度达
54.10%,平均非毛管孔隙度为 19.96%;最后是草地 ,其平均
总孔隙度达 43.30%,平均非毛管孔隙度为 19.17%。
由此可知 ,在成土母质和水热条件基本相似的情况下 ,
不同群落对林地土壤物理特性的改变均表现为表层土壤的
物理特性明显好于下层土壤 ,而且小蓬竹群落对土壤物理特
性的改变要优于灌木群落和草地。
表 2　不同植被下土壤容重与土壤孔隙度状况
Table 2　The capacity and porosity of soil under different vegetation
地类 Type
土层深度
Soil layer
depth
cm
容重
Capacity
g/ cm3
总孔隙度
Total
porosity
%
非毛管孔隙度
Non-capillary
porosity
%
毛管孔隙度
Capillary
porosity
%
草地
Grass land
0～ 10 1.16 45.95 15.33 30.62
10～ 20 1.38 40.65 13.42 27.23
灌木群落
Shrub com-
munity
0～ 10 1.03 59.93 23.98 35.95
10～ 20 1.32 48.28 15.93 32.35
小蓬竹群落
Drepanostachyum
luodinaense
community
0～ 10 0.94 62.93 25.17 37.76
10～ 20 1.24 56.99 20.81 38.18
2.2.1.2　小蓬竹群落对土壤水稳性团聚体的影响 。土壤水
稳性团聚体数量是表征土壤物理性状的重要指标。土壤有
机质是土壤水稳性结构的胶结剂。含有机质丰富的土壤可
形成良好的团粒结构 ,从而增强土壤的抗蚀能力[ 10-11] 。水
稳性团聚体是由有机质胶结而成的团粒结构 ,可以改善土壤
结构 ,具有较高的稳定性。水稳性团聚体含量越高 ,土壤抗
蚀能力越强[ 11] 。因此 ,土壤抵抗雨滴直接冲击 、径流分散及
悬浮能力取决于土壤团粒水稳性[ 12-13] 。以往的相关研究表
明 ,林分对土壤抗侵蚀性能的影响主要是针对表层土壤而
言[ 14] 。土壤抗侵蚀能力也主要取决于表层土壤的性质[ 15] 。
因此 ,该试验只对 0 ～ 20 cm土壤层的抗侵蚀性能进行研究。
表 3　不同植被下土壤水稳性团聚体状况 %
Table 3　Thewater stability of soil aggregates under different vegetation
地类 Type 各粒级土壤团聚体在团聚体中所占比例Proportion of aggregate of each granule level in total>5 mm 5～ 2 mm 2～ 1mm 1～ 0.5 mm 0.5～ 0.25 mm <0.25 mm
水稳性团聚体
Water stability aggregate
草地 Grass land 17.9 21.2 19.4 20.8 5.3 　　15.4 84.6
灌木群落
Shrub community
20.2 19.6 24.5 19.4 6.5 9.8 90.2
小蓬竹群落
Drepanostachyum luodinaense community
26.4 15.5 25.3 18.8 7.2 6.8 93.2
1432 　　　　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年
　　由表 3可知 ,小蓬竹的水稳性团聚体所占比例最大 ,是
草地的 1.10倍 ,是灌木群落的 1.03倍 ,说明小蓬竹在增强林
下土壤的抗蚀性方面有着比典型的喀斯特草地和灌木丛更
强的作用。在遭受同样等级的土壤侵蚀的状况下 ,小蓬竹群
落受到的破坏要小于灌木群落和草地。
2.2.2　小蓬竹群落对土壤化学性质的影响。土壤化学性质
和化学过程是影响土壤肥力水平的重要因素之一。由于土
壤的化学性质涉及的范围较广 ,该文仅选取土壤中水解氮 、
速效磷 、速效钾和有机质等有代表性的物质进行研究。由表
4可知 ,不同群落土壤中水解氮 、速效磷 、速效钾和有机质含
量基本上随土层深度的增加呈降低的趋势。从各性质来看 ,
不同群落的土壤化学性质的表现形式不一样。从总体趋势
来看 ,速效氮 、速效磷以及有机质的变化趋势表现为小蓬竹
群落>灌木群落>草地 ,只有速效钾的变化趋势表现为小蓬
竹群落>草地>灌木群落。由此可知 ,小蓬竹群落的土壤熟
化程度较高 ,肥力较高 ,而灌木群落 、草地相对较差。
表4　不同植被下土壤的化学性质
Table 4　The chemical characters of soil under different vegetation
地类
Type
土层深度
Soil layer
depth
cm
速效氮
Available N
mg/ kg
速效磷
Available P
mg/kg
速效钾
Available K
mg/ kg
有机质
Organic
matter
g/ kg
草地
Grass land
　0～ 10 96.80 15.20 176.09 39.10
10～ 20 72.17 13.28 140.39 31.10
灌木群落
Shrub community
0～ 10 122.03 18.35 161.20 56.90
10～ 20 95.12 16.20 139.50 43.20
小蓬竹群落
Drepanostachyum
luodinaense com-
munity
0～ 10 135.16 24.85 176.32 57.30
10～ 20 98.40 20.02 150.56 46.20
3　结论与讨论
以群落结构相似的喀斯特草地和灌木群落为对照 ,对喀
斯特适生竹种———小蓬竹的水土保持特性进行研究。其中 ,
对小蓬竹群落水文学特性的研究只以灌木群落作为对照。
研究表明 ,小蓬竹林冠层 、枯枝落叶层以及腐殖质层持水率
相较于灌木群落有较大幅度地提升 ,大大降低了降水直接冲
刷侵蚀地表的机会。小蓬竹群落土壤的总孔隙度 、非毛管孔
隙度提高了土壤自然含水量和饱和含水量 ,使得土壤具有良
好的蓄水保水能力 ,从而有利于增加降水的入渗性能 ,减少
地表径流。小蓬竹群落各层次土壤容重均小于灌木群落和
草地 ,且不同群落下 0～ 10 cm 土壤容重小于 10 ～ 20 cm土壤
容重 ,主要是由于林地上层土壤腐殖质含量较高。在成土母
质和水热条件基本相似的情况下 , 不同群落对林地土壤物理
特性的改变均是表层土壤明显好于下层土壤 ,且小蓬竹群落
对群落土壤物理特性的改变优于灌木群落和草地。小蓬竹群
落土壤中水稳性团聚体的数量高于灌木群落和草地 ,其水稳
性团聚体的数量是草地的 1.10倍 ,是灌木群落的 1.03倍 ,说
明在遭受同样等级的土壤侵蚀的状况下 ,小蓬竹群落受到的
破坏要小于灌木群落和草地 。不同群落土壤中速效氮 、速效
磷 、速效钾和有机质含量基本上随土层深度的增加呈降低的
趋势。小蓬竹群落土壤有机质含量 、速效氮 、速效磷 、速效钾
含量要高于草地和灌木群落 ,从总体趋势来看 ,速效氮 、速效
磷以及有机质的变化趋势表现为小蓬竹群落>灌木群落>
草地 ,只有速效钾的变化趋势表现为小蓬竹群落>草地>灌
木群落。这表明小蓬竹群落林下的土壤熟化程度较高 ,土壤
肥力较高 。
综上所述 ,小蓬竹对增强土壤的固土 、保水 、保肥能力效
果明显。首先 ,小蓬竹林冠能大量截留降水 ,可减少雨滴对
地面的打击;产生大量的枯落物 ,可有效地削减雨滴的能量 ,
腐蚀分解后可改善土壤的理化性质 ,增强土壤持水能力;小
蓬竹能明显改善林下土壤化学性质 ,增加土壤的总孔隙度以
及非毛管孔隙度 ,明显降低土壤容重 ,明显增加土壤吸水能
力;小蓬竹群落土壤水稳性团聚体的数量高于灌木群落和草
地 ,即土壤的抗蚀性增强 ,从而起到明显的固土作用;最后 ,
小蓬竹群落能明显加快土壤的熟化程度 ,加强对营养物质的
吸附能力 ,增强了土壤的保肥能力。
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