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西藏砂生槐水土保持效益分析



全 文 :2015年8月 防 护 林 科 技 Aug.,2015
第8期(总143期) Protection Forest Science and Technology  No.8(Sum No.143)
文章编号:1005-5215(2015)08-0004-03
  收稿日期:2015-05-26
  基金项目:2014年西藏自治区高等院校教师实践实战
能力提升计划项目;2015年西藏自治区大学生创新性项目
  作者简介:曾加芹(1978-),女,云南大理人,副教授,从
事森林生态学研究.
通讯作者:田兴军,教授.
西藏砂生槐水土保持效益分析
曾加芹1,田兴军2,刘杨军1,池瞻仲1
(1.西藏农牧学院 资源与环境学院,西藏 林芝860000;2.南京大学 生命科学院,江苏 南京210093)
摘 要 通过对雅江下游砂生槐水土保持功能进行的试验研究,结果表明:砂生槐的枝叶及枯落物可截留和吸收
大量降雨,减小雨水对土壤的侵蚀,植被覆盖度越大,效果越明显;枯落物及根系的活动明显地改善土壤理化学性
质,降低土壤容重,增加土壤孔隙度,提高土壤保水和透气能力等。砂生槐枝叶茂盛,根系发达,可作为保水保土、
退耕还林还草的树种大面积推广。
关键词 砂生槐;水土保持;植株持水量;土壤理化性质
中图分类号:S793       文献标识码:A   doi:10.13601/j.issn.1005-5215.2015.08.002
Benefit of Soil and Water Conservation for Sophora moorcroftianain Tibet
Zeng Jiaqin1,Tian Xingjun2,Liu Yangjun1,Chi Zhanzhong1
(1.Colege of Resource and Environment,Tibet Agriculture and Animal Husbandry Colege,Nyingchi 860000,China;
2.School of Life Sciences,Nanjing University,Nanjing 210093,China)
Abstract The function of water and soil conservation of Sophora moorcroftianain the downstream of the Brahma-
putra River was studied.Result shows that the branches,leaves &litter of Sophora moorcroftiana can intercept
and absorb the heavy rainfals and reduce the soil erosion caused by rainwater.The more vegetation coverage have,
the more obvious effects show.The litter &root activities of Sophora moorcroftiana significantly improve the
physical &chemical properties of soil,decrease the soil bulk density,increase the soil porosity and enhance the soil
capacity of water retention and permeability.Sophora moorcroftiana can be widely generalized as a tree species of
preserving soil and water and returning cropland to forestry and grass due to its flourishing branches and leaves and
developed root.
Key words Sophora moorcroftiana;water and soil conservation;moisture holding capacity of plant;physical &
chemical properties of soil
  砂生槐(Sophora moorcroftiana)藏语称之为
吉娃,属豆科槐属,是较矮而多枝的灌木。砂生槐是
一种喜暖、旱中生灌木。在西藏,多生于2 800~
4 400m的山坡灌丛中,河漫滩沙质、石质山坡,在
雅鲁藏布江河谷常呈大片群落出现,砂生槐既可种
子繁殖,又可无性繁殖[1]。砂生槐质地柔软,略有苦
味,幼嫩时,羊采食,利用高峰期在6—7月。8—9
月荚果成熟,可采收作家畜的精料,其豆荚的粗蛋白
质含量为茎叶的2倍,作为高寒地区的蛋白质饲料,
有开发利用的价值[2]。砂生槐花期长,花色美,既是
观赏植物也是蜜源植物。砂生槐还可入药,有清热、
解毒之功效,可以综合开发利用[3]。前人对砂生槐
种子的药用性有较多的研究,得出其具有抗肿瘤、免
疫调节等活性等重大成果[4-6],而缺少砂生槐改善
高原生态环境———水土保持功能的研究,而这方面
的研究对指导和改善高原水土流失状况有着十分重
要的意义。
1 试验区概况
试验区位于西藏东南部林芝地区雅江下游西南
侧。地理坐标为94°23′E,29°31′N。该区属湿润
山地暖温带和半湿润山地温带气候;冬春少雨,降水
主要集中在夏秋,雨热同季,年平均气温2.4℃。1
月是最冷月,平均气温-6.9℃,最热月是7月,平
均气温10.2℃,年均降雨量为754.4mm,年均相
对湿度64%,年均蒸发量1 760.2mm,土壤多为沙
 质土和黏质土。研究区主要植被类型是砂生槐为主
的落叶灌丛林。
2 试验内容及方法
2.1 样地设置及取样
在典型地区设置3个面积为20m×20m 样
地,分别为覆盖率50%的砂生槐样地 A、覆盖率
25%的砂生槐地样B和覆盖率5%的荒草样地C。
在样地内设置灌木样方2m×2m,草本样方1m×
1m,枯落物样方0.5m×0.5m。在样地内按照自
上而下的顺序,设置小样方进行调查及取样。取样
内容包括灌木和草本鲜质量、枯落物收集、土壤取样
等。
2.2 测定方法
2.2.1 植株持水量测定 采用收获法和浸水法。
将样地里新割下的砂生槐、草本植株称量后完全泡
入水中,12h后取出,滤干至没有水滴滴下后称质
量,前后差值为植株持水量。
2.2.2 枯落物水文特征测定
(1)枯落物干质量和含水量测定:在每个试验区
内分别取50cm×50cm的小样方,首先把样方内所
有枯落物取出来,清除石粒和土壤碎粒后,分别称质
量,然后放入铝盒内烘干称质量,测定枯落物干质量
和含水量,每个试验3次重复。
(2)枯落物的持水量和截留量的测定:把样方内
所有枯落物取出来,清除石粒和土壤碎粒后,分别称
质量,然后把样品泡入水中20~40h后称量,测最
大持水量。枯落物截留量的测定可以从测得的最大
持水量减去原来自然状态时的含水量获得,然后计
算出其最大持水率和截留量。
2.2.3 土壤理化性质测定
(1)在试验样地中分别设置10cm×10cm的标
准地,每个标准地按“S”形布置3个土壤取样点,土
壤采集深度分别为0~10、10~20和20~30cm。
(2)根据《土壤理化分析》土壤自然含水率采用
烘干法,土壤容重、土壤毛管持水量、土壤饱和含水
量采用环刀法[7]。
(3)根据《土壤理化分析》测定土壤pH、全 N,
有效N、有效P、有效K、有机质含量[7]。
(4)通过计算得出土壤总孔隙度、土壤毛管孔隙
度、非毛管孔隙度等指标。
2.2.4 土壤侵蚀量测定 选择20cm的木棍9个,
平均插在3个样地的不同点,然后在与土表层平行
处做上记号。测定2014年7月到10月之间土壤流
失所造的厚度,计算每个样地的平均厚度。
3 结果与分析
3.1 砂生槐植株持水能力
表1 植株的持水量
类型
地上部分生物量鲜质量
/t·hm-2
最大持水率
/%
最大持水量
/t·hm-2
砂生槐样地A  29.962  38.9  11.655
砂生槐样地B  23.925  35.7  8.541
荒草地样地C  12.052  36.6  4.411
  从表1可以看出,3个样地植株的最大持水率
分别是38.9%、35.7%、36.6%,砂生槐A样地持水
率最大。覆盖率为50%的砂生槐A样地、覆盖率为
25%的砂生槐B样地与覆盖力为5%的荒草C样地
相比,最大持水量分别高出164.4%、93.6%,原因
是地上植株的存在对降雨具有很强的截流和吸附作
用。当雨滴降落到植株的茎叶上,一部分被植株吸
收,保存在植物体内;一部分吸附在表面形成水珠,
当雨滴重力超过吸附能力时,则顺茎叶缓慢下落到
地表,减少雨滴击溅力度。落下的水滴被地表枯落
物吸收下渗到土壤形成地下径流,减少地表径流,进
而减少土壤的侵蚀。当然,植株的持水能力主要是
由植株本身的干鲜比、枝叶形态、枝叶面积、叶面粗
细等因素决定[8]。本研究中生物量鲜质量和覆盖率
为:砂生槐A样地>砂生槐B样地>荒草地C样
地;植株的最大持水量为:砂生槐 A样地>砂生槐
B样地>荒草地C样地,说明植被枝叶生长越茂盛,
生物量越大,其持水能力越强。
3.2 地表枯落物的水文效应
表2 枯落物的水文性质
类型
枯落物量
/t·hm-2
自然含水率
/%
最大持水率
/%
有效截留率
/%
最大持水量
/t·hm-2
有效截流量
/t·hm-2
砂生槐样地 A  0.80  50.22  328.9  278.7  2.631  2.229
砂生槐样地B  0.62  46.28  300.3  254.0  1.861  1.570
荒草地样地C  0.29  38.52  253.2  244.7  0.821  0.709
  枯落物的持水能力与枯落物量、枯落物类型、腐
烂程度、堆积状态、堆积量、干湿状态等有一定的关
系[8]。从表2可以看出,砂生槐A样地与砂生槐B
样地植物枯落物的最大持水量比荒草地C样地分
别高出220.5%和126.7%;但最大持水量不代表枯
落物对雨水的截流量,有效截流量才是反映枯落物
对降雨截留的真正指标,其与枯落物的数量、水分状
况、降雨特性有关[9]。砂生槐A样地与砂生槐B样
地植株的有效截流量分别是荒草地C样地的3.14、
2.21倍。砂生槐样地产生大量的枯枝落叶,具有很
强的吸水储水能力,减少地表径流对土壤的冲刷。
所以枯枝落叶层具有阻延径流、防止土壤溅蚀和提
高表土抗冲能力等作用。枯枝落叶层不仅自身具有
一定的抗径流冲刷能力,其覆盖地表后,也可明显起
5 第8期         曾加芹 等 西藏砂生槐水土保持效益分析
 到减少表土冲刷的作用。
3.3 砂生槐保水肥能力分析
3.3.1 改善土壤物理性状 植被的存在影响着土
壤的理化性质。本研究对同一植被不同覆盖度及不
同类型条件下的土壤容重、孔隙度等指标进行研究,
结果显示土壤的物理性质存在较大差异。由表3可
见,土层0~30cm之间,砂生槐A样地土壤容重为
0.81~1.08g·cm-3,砂生槐B样地土壤容重为
1.12~1.28g·cm-3,荒草地土壤容重为1.41~
1.46g·cm-3,每一个土层,土壤容重均为:砂生槐
A样地<砂生槐B样地<荒草地C样地。而土层0
~30cm,土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度
均为:砂生槐A样地>砂生槐B样地>荒草地C样
地。砂生槐的枯落物及根系的存在,改善了土壤的
物理性状,降低土壤容重,增加土壤的孔隙度,提高
了土壤的渗透性,同时有利于土壤气体的交换。
表3 土壤的物理性质
类型 土层
土壤容重
/g·cm-3
总孔隙度
/%
非毛管
孔隙度/%
毛管孔
隙度/%
砂生槐A样地
0~10cm  0.81  67.22  21.94  45.27
10~20cm  0.99  57.88  19.27  38.61
20~30cm  1.08  58.31  20.29  38.01
砂生槐B样地
0~10cm  1.12  56.99  18.23  38.75
10~20cm  1.17  55.34  10.41  44.92
20~30cm  1.28  51.71  12.92  38.78
荒草地C样地
0~10cm  1.43  46.76  13.72  33.03
10~20cm  1.41  47.42  11.88  35.53
20~30cm  1.46  45.77  7.22  38.55
表4 土壤的保水能力
类型 土层
自然含水量
/%
饱和含水量
/%
毛管持水量
/%
砂生槐A样地
0~10cm  21.2  82.9  55.9
10~20cm  23.5  53.1  39.0
20~30cm  20.1  45.2  35.2
平均值 21.6  60.4  43.3
砂生槐B样地
0~10cm  7.1  50.8  34.6
10~20cm  5.8  54.8  38.4
20~30cm  4.9  40.3  30.3
平均值 5.9  48.6  34.6
荒草地C样地
0~10cm  5.3  35.6  23.1
10~20cm  2.8  35.5  25.2
20~30cm  2.9  34.1  26.4
平均值 3.7  35.0  24.9
3.3.2 增强土壤保水能力 从表4可以看出,砂生
槐A样地土层平均自然含水量、饱和含水量、毛管
持水量分别比砂生槐 B样地高15.7%、11.8%、
8.7%,比荒草地C样地高17.9%、25.4%、18.4%。
砂生槐适应性强,生于沿雅鲁藏布江河谷600多km
的山谷河溪边或石砾灌木丛中,枝叶繁茂,截留大量
降雨,降低雨滴的冲击力。产生大量的枯枝落叶,涵
养水分,减少地表径流,增加了地下径流。加上发达
的根系保水功能,植株的保水能力更加明显。
3.3.3 改善土壤肥力 土壤的有机质含量、全 N
含量、有效N含量、有效P含量、有效K含量是土壤
肥力的重要指标,也是植物营养的主要来源。从表
5可以看出,在0~10cm、10~20cm、20~30cm土
层中,砂生槐A样地每kg土中有机质含量、全N含
量、有效N含量、有效P含量、有效K含量都分别高
于砂生槐B样地,而且远远高于荒草地C样地,说
明植被影响着土壤的肥力。覆盖率较高的 A样地
中由于砂生槐枝叶繁茂,根系发达,死亡的老根和枯
落物的分解,都有利于提高土壤有机质,进而促进微
生物生长和活动,加强元素分解及转换的速率,改善
土壤的化学性质,提高土壤保肥保水能力。
表5 土壤的化学性质
类型 土层
有机质
/%
全 N
/%
有效 N
/mg·kg-1
有效P
/mg·kg-1
有效K
/mg·kg-1
砂生槐 A样地
0~10cm  3.90  0.086  69.75  6.552  87.9
10~20cm  3.51  0.073  81.02  5.620  83.5
20~30cm  2.66  0.075  19.19  5.038  55.4
砂生槐B样地
0~10cm  3.58  0.081  52.59  3.778  59.8
10~20cm  1.16  0.069  51.73  4.377  56.4
20~30cm  1.07  0.032  10.48  3.526  36.8
荒草地C样地
0~10cm  0.95  0.037  13.04  2.603  38.9
10~20cm  0.88  0.015  12.20  3.118  31.7
20~30cm  0.42  0.016  8.98  1.626  29.6
3.3.4 砂生槐减少土壤侵蚀
通过对3样地的土壤流失量的测定,结果见表
6。由表6可以看出砂生槐减少土壤流失效益非常
的明显,砂生槐A样地(覆盖率50%)、砂生槐B样
地(覆盖率25%)与荒草地C样地相比土壤流失量
减少率分别减少了40.5%、19.1%。这主要是因为
砂生槐枝叶繁茂,对降雨有直接的拦截,避免雨水对
裸露土壤的溅蚀作用,加长了形成地表径流的时间,
再加砂生槐的枯枝落叶层减小径流对土壤的冲刷作
用,这些枯枝落叶形成腐殖质后,改善土壤的团粒结
构,提高了土壤的抗冲和抗侵蚀性,增加土壤的渗透
能力。而荒草地由于植被覆盖率低,加上地表枯落
物少,所以土壤极易流失。
表6 土壤的流失量
类型
坡度
/°
土壤
流失土层厚度
/cm
相对荒草地
减少率/%
砂生槐A样地 22 沙壤 2.5  40.5
砂生槐B样地 20 沙壤 3.4  19.1
荒草地C样地 20 沙壤 4.2  0.0
4 结论
(下转第12页)
6 防 护 林 科 技              2015年 
 3.4 不同水保措施对土壤养分的影响
不同水保措施对土壤全量养分的影响基本一
致,如表4所示,土壤中有机质、全氮、全磷和全钾含
量均表现为:C1>CK>C2。C1模式的全量养分含
量均表现为最高,而采取C2模式后,其土壤全量养
分含量甚至低于CK,表明C1模式有利于土壤全量
养分含量的累积,而C2模式却表现为促进土壤全
量养分含量的下降。不同水保措施对土壤全量养分
含量的影响存在差异,可能与C1模式草带的施用
有关。不同水保措施对土壤速效养分的影响存在差
异,其中碱解氮表现为:C1>CK>C2,有效磷为C2
>CK>C1,速效钾为C1>C2>CK。
表4 不同水保措施土壤养分含量
水保
措施
有机质
/%
全氮
/%
全磷
/%
全钾
/%
碱解氮
/mg·kg-1
有效磷
/mg·kg-1
速效钾
/mg·kg-1
CK  0.565  0.044 3  0.012 6  1.88  34.0  4.72  37.8
C1  1.1  0.061 7  0.012 9  2.08  49.1  4.11  93.8
C2  0.378  0.033 9  0.011 9  1.65  28.3  5.82  47.7
4 小结
4.1 水土保持措施应用后,油茶幼林的树高和地径
均表现为减少的趋势,其中C1和C2的树高分别减
少11cm和9cm,平均地径分别减少0.5cm和0.3
cm。采取水保措施后,油茶幼林并未受到促进,反
而受到抑制,因此幼林油茶套种圆叶决明时,树兜周
围不应点播圆叶决明,同时加强管理,及时清理树兜
周围100cm范围内圆叶决明,避免套种植物与幼林
油茶争光、争水、争肥,保证幼林油茶正常生长所需
的光照及养分,促进油茶生长。
4.2 水保措施的施用明显提高了植被覆盖度,CK
的林草覆盖度仅为5%,采取水保措施后,C1和C2
的林草覆盖度分别增加到75%和69%。
4.3 采取C1和C2水保措施后,年径流量分别降
低了83.19%和60.73%;年泥沙量分别降低了
99.76%和95.17%。C2模式对径流量和泥沙量的
削弱作用更为明显。
4.4 不同水保措施的施用对土壤全量养分的影响
存在差异,其中C1模式促进养分的累积,而C2模
式则促进土壤养分含量的降低。土壤养分的累积提
高是一个缓慢过程,各处理今后加强油茶幼林的抚
育管理,落实改土措施,提高油茶林地土壤肥力。
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(上接第6页)
本文分别从植株持水量、枯落物持水量及植被
对地下土壤的水土保持效应等方面对砂生槐水土保
持功能进行了研究。结果显示:砂生槐 A样地(覆
盖率50%)与砂生槐B样地(覆盖率25%)的地上植
株、地面凋落物的持水能力及土壤保肥保水能力都
比荒草地C样地强,而且覆盖率越高其效果越好。
砂生槐在中国主要分布在雅鲁藏布江流域,生于山
谷河溪边的林下或石砾灌木丛中,海拔3 000~
4 500m。砂生槐枝叶繁茂,其繁茂的枝叶可截留大
量降雨,减小雨水对地面的冲击力;大量的枯枝落叶
吸收大量水分,减少水分蒸发和地表径流,涵养水
源;发达的根系及枯枝落叶腐烂后有利于提高土壤
有机质,增加土壤肥力。鉴于此,为了储存水分,提
高土壤肥力,减少土壤侵蚀,控制西藏地区的水土流
失,砂生槐可作为保水保土、退耕还林还草的树种大
面积推广。
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