全 文 ：第２０卷第６期
２０１３年１２月
水土保持研究
Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ
Ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．６
Ｄｅｃ．，２０１３
　
　　收稿日期：２０１３－０４－１５　　　　　　　修回日期：２０１３－０５－１０
　　资助项目：“十二五”农村领域国家科技计划课题“华北中山区高效水土保持林构建技术研究与示范”（２０１１ＢＡＤ３８Ｂ０６０５）
　　作者简介：李广德（１９８０—），男，山西武乡人，博士，讲师，主要从事森林培育及远程教育方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｕａｎｇｄｅｌｉ１２３＠１６３．ｃｏｍ
　　通信作者：贾黎明（１９６８—），男，山西偏关人，博士，教授，主要从事森林培育及城市林业等方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｌｍ＠ｂｊｆｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
华北片麻岩石质山地山杏幼林集水保墒措施选择
李广德１，２，章岳涛１，翟明普１，谭飞理１，３，贾黎明１
（１．北京林业大学 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京１０００８３；
２．中央广播电视大学 农林医药学院，北京１０００３９；３．湛江师范学院，广东 湛江５２４０４８）
摘　要：为了确定适宜的华北片麻岩石质山地山杏幼林集水保墒措施，以生长、生理、土壤水分等为评判指标，研究了
河北平山片麻岩石质山区翼式鱼鳞坑＋保水剂＋石子（ＹＹ＋Ｂ＋Ｓ）、翼式鱼鳞坑＋保水剂＋秸杆（ＹＹ＋Ｂ＋Ｊ）、翼式
鱼鳞坑＋保水剂（ＹＹ＋Ｂ）、翼式鱼鳞坑＋石子（ＹＹ＋Ｓ）、翼式鱼鳞坑＋秸杆（ＹＹ＋Ｊ）、翼式鱼鳞坑（ＹＹ）及对照（ＣＫ）
处理对山杏幼树地径、树高、材积、新梢生长、净光合速率、叶绿素含量，以及土壤水分等的影响。结果表明：（１）采用
翼式鱼鳞坑及翼式鱼鳞坑与石子、秸秆、保水剂等综合集水保墒措施可有效改善山杏土壤水分状况，一个生长季及一
次大的降水后土壤含水量较对照分别提高了２２．４％～６１．８％和２８．５３％～１０６．２５％；（２）集水保墒措施能有效促进
山杏地径、树高、材积及新梢的生长，处理平均较对照分别高２６．０７％，１１７．８７％，４４３．８３％，８４．０４％；（３）集水保墒措
施可通过促进土壤水分条件的改善来改善山杏光合作用等生理特性，处理后山杏叶片叶绿素含量、日平均净光合速
率、一次大的降水后净光合速率平均较对照高２５．２４％～１２８．７３％，２２．１８％～１５３．５６％，３．１６％～３５．３５％；（４）综合
各种集水保墒措施对山杏生长、生理及土壤水分等指标的影响，结合经济因素考虑，翼式鱼鳞坑＋石子（ＹＹ＋Ｓ）和翼
式鱼鳞坑＋秸杆（ＹＹ＋Ｊ）是华北片麻岩石质山地山杏两种方便、经济、适用的集水保墒措施。
关键词：片麻岩石质山地；翼式鱼鳞坑；集水保墒；山杏
中图分类号：Ｓ７５３．５３　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００５－３４０９（２０１３）０６－００７１－０６
Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ－Ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍｏｉｓｔｕｒｅ－Ｃｏｎｓｅｒｖｉｎｇ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｉｎ　Ｙｏｕｎｇ
Ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｐｒｕｎｕｓ　ｓｉｂｉｒｉｃａ　Ｌ．ｉｎ　Ｇｎｅｉｓｓ　Ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　Ａｒｅａ　ｏｆ　Ｎｏｒｔｈ　Ｃｈｉｎａ
ＬＩ　Ｇｕａｎｇ－ｄｅ１，２，ＺＨＡＮＧ　Ｙｕｅ－ｔａｏ１，ＺＨＡＩ　Ｍｉｎｇ－ｐｕ１，ＴＡＮ　Ｆｅｉ－ｌｉ　１，３，ＪＩＡ　Ｌｉ－ｍｉｎｇ１
（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｆｏｒ　Ｓｉｌｖｉｃｕｌｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ａｇｒｏｆｏｒｅｓｔｒｙ　＆ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｏｐｅｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆ　Ｃｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｚｈａｎｊｉａｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈａｎｊｉａｎｇ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ５２４０４８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｅｌｅｃｔ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ｗａｔｅｒ－ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｉｎ　ｙｏｕｎｇ　ｐｌａｎｔａｔｉｏｎｓ　ｏｆ
Ｐｒｕｎｕｓ　ｓｉｂｉｒｉｃａ　Ｌａｍ．ｉｎ　ｇｎｅｉｓｓ　ｒｏｃｋｙ　ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　ａｒｅａ　ｏｆ　ｎｏｒｔｈ　Ｃｈｉｎａ，ｇｒｏｗｔｈ，ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ，ａｎｄ　ｓｏｉｌ
ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｇｒｏｕｎｄ　ｄｉａｍｅｔｅｒ，ｔｒｅｅ　ｈｅｉｇｈｔ，ｖｏｌｕｍｅ，ｓｈｏｏｔ　ｌｅｎｇｔｈ，ｎｅｔ　ｐｈｏｔｏｓｙｎ－
ｔｈｅｔｉｃ　ｒａｔｅ，ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌ　ｃｏｎｔｅｎｔ，ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｉｎｄｉｃａｔｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ
ｏｎ　Ｐｒｕｎｕｓ　ｓｉｂｉｒｉｃａ　Ｌ．ｉｎ　Ｐｉｎｇｓｈａｎ　Ｃｏｕｎｔｙ，Ｈｅｂｅｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｉｎ　２００８．Ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏ－ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ　ｗａｔｅｒ－ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ
ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｗｉｎｇ－ｓｔｙｌｅ　ｆｉｓｈ－ｓｃａｌｅ　ｐｉｔｓ＋ｓｏｉｌ　ａｂｓｏｒｂｅｎｔ　ｐｏｌｙｍｅｒｓ＋ｓｔｏｎｅ－ｍｕｌｃ－
ｈｉｎｇ（ＹＹ＋Ｂ＋Ｓ），ｗｉｎｇ－ｓｔｙｌｅ　ｆｉｓｈ－ｓｃａｌｅ　ｐｉｔｓ＋ｓｏｉｌ　ａｂｓｏｒｂｅｎｔ　ｐｏｌｙｍｅｒｓ＋ｓｔｒａｗ－ｍｕｌｃｈｉｎｇ（ＹＹ＋Ｂ＋Ｊ），
ｗｉｎｇ－ｓｔｙｌｅ　ｆｉｓｈ－ｓｃａｌｅ　ｐｉｔｓ＋ｓｏｉｌ　ａｂｓｏｒｂｅｎｔ　ｐｏｌｙｍｅｒｓ（ＹＹ＋Ｂ），ｗｉｎｇ－ｓｔｙｌｅ　ｆｉｓｈ－ｓｃａｌｅ　ｐｉｔｓ＋ｓｔｏｎｅ－ｍｕｌｃｈｉｎｇ
（ＹＹ＋Ｓ），ｗｉｎｇ－ｓｔｙｌｅ　ｆｉｓｈ－ｓｃａｌｅ　ｐｉｔｓ＋ｓｔｒａｗ－ｍｕｌｃｈｉｎｇ（ＹＹ＋Ｊ），ｗｉｎｇ－ｓｔｙｌｅ　ｆｉｓｈ－ｓｃａｌｅ　ｐｉｔｓ（ＹＹ）ｏｎｌｙ，ａｌｓｏ
ａｇｒｏｕｐ　ｏｆ　Ｐｒｕｎｕｓ　ｓｉｂｉｒｉｃａ　Ｌ．ｗｉｔｈｏｕｔ　ａｎｙ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｗｅｒｅ　ｉｎｃｌｕｄｅｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（ＣＫ）．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ
ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ：（１）ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ－ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｂｙ
２２．４％ｔｏ　６１．８％ａｎｄ　２８．５３％ｔｏ　１０６．２５％ｉｎ　ａ　ｗｈｏｌｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｓｅａｓｏｎ　ａｎｄ　ａ　ｒａｉｎｆａｌ　ｃｙｃｌｅ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ；
（２）ｔｈｅ　ｇｒｏｗｔｈ　ｏｆ　Ｐｒｕｎｕｓ　ｓｉｂｉｒｉｃａ　Ｌ．ｓｕｃｈ　ａｓ　ｇｒｏｕｎｄ　ｄｉａｍｅｔｅｒ，ｔｒｅｅ　ｈｅｉｇｈｔ，ｖｏｌｕｍｅ，ａｎｄ　ｓｈｏｏｔ　ｌｅｎｇｔｈ　ｃｏｕｌｄ
ｂｅ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ　ｂｙ　２６．０７％，１１７．８７％，４４３．８３％，ａｎｄ　８４．０４％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｍ－
ｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ＣＫ；（３）ｔｈｅ　ｎｅｔ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｒａｔｅ，ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｒｕｎｕｓ　ｓｉｂｉｒｉｃａ　Ｌ．ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ
３．１６％～１５３．５６％，ａｎｄ　２５．２４％～１２８．７３％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ＣＫ；（４）ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａ－
ｂｏｖｅ，ａｌｓｏ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ｆａｃｔｏｒ，ＹＹ＋Ｓ　ａｎｄ　ＹＹ＋Ｊ　ｗｅｒｅ　ｒｅｃｏｍｍｅｎｄ　ａｓ　ｔｈｅ　ａｖａｉｌａｂｌｅ，ｅｃｏｎｏｍｉｃａｌ，ｃｏｎ－
ｖｅｎｉｅｎｔ，ａｎｄ　ａｄａｐｔａｂｌｅ　ｗａｔｅｒ－ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　Ｐｒｕｎｕｓ　ｓｉｂｉｒｉｃａ　Ｌ．ｉｎ　ｇｎｅｉｓｓ　ｒｏｃｋ－
ｙ　ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　ａｒｅａ．
Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｎｅｉｓｓ　ｒｏｃｋｙ　ｍｏｕｎｔａｉｎｏｕｓ　ａｒｅａ；ｗｉｎｇ－ｓｔｙｌｅ　ｆｉｓｈ－ｓｃａｌｅ　ｐｉｔｓ；ｗａｔｅｒ－ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ－ｃｏｎｓｅｒ－
ｖｉｎｇ；Ｐｒｕｎｕｓ　ｓｉｂｉｒｉｃａ　Ｌａｍ．
　　我国片麻岩山地分布广泛，总面积约３．２×１０７
ｈｍ２，其土壤沙性强，保水保肥能力差，是极为苛刻的造
林地和生态环境建设用地。河北省是我国片麻岩集中
分布面积较大的地区之一，占全国片麻岩山地总面积
的３．７％［１］。片麻岩山地常因地表径流将土壤中可溶
性物质及细小土粒被冲走，造成土壤质地明显变粗，土
层变薄，生产力下降［２］，而土壤水分条件是影响该地
区植树造林、植被重建、退化生态系统恢复的主要生
态因子［３－４］。提高降水少而集中的干旱半干旱片麻岩
山区土壤的蓄水保墒能力是造林成功、树木正常生长
的关键。集水蓄水保墒技术主要包括汇集径流进行
集水，选用土壤保水剂保持土壤水分，防渗材料防止
土壤水分渗漏，利用覆盖材料覆盖在土壤表面防止土
壤水分蒸发等［５］。山杏（Ｐｒｕｎｕｓ　ｓｉｂｉｒｉｃａ　Ｌａｍ．）是黄
土丘陵区常见的乡土树种，耐寒、耐旱、耐贫瘠、病虫
害少，具有一定的观赏、药用及经济价值，同时其光合
作用对土壤水分适应范围较广，是黄土丘陵区植被恢
复、退耕还林的主要树种之一［６－８］。
本文以华北片麻岩石质山区主要造林和植被恢
复树种之一的山杏为研究对象，通过不同集水保墒措
施对林地土壤水分、幼树生长、光合生理特性等影响
进行研究，力图选择出适合该地区山杏幼林地抚育及
造林的最佳集水保墒措施，以有效改善树木生长环
境，促进树木生长，进而为类似地区森林培育及水土
保持提供一定理论和技术支持。
１　试验地概况
试验地位于河北省西部太行山中段东麓的平山
县岗南镇寺家沟村（３８°２２′Ｎ，１１４°２′Ｅ），以丘陵为主，
平均海拔１００～３００ｍ，坡度４°～４０°。属暖温带大陆
性季风气候，冬春寒冷干燥，秋季凉爽少雨，无霜期
１４０ｄ。据平山县气象局１９６０—２００４年资料统计，该
地区平均降水量５００ｍｍ，集中在７—９月３个月，由
于植被稀疏，土层较薄，降雨多以地表径流的形式输
出。试验区母岩以片麻岩、花岗岩和页岩为主；低山
土壤分布有山地褐土、粗骨土和石质土；丘陵地带则
分布有褐土，局部地段分布有黄土。试验地土壤容重
１．４８ｇ／ｃｍ３，饱和含水量为２７．５８％，田间持水量为
１５．５１％；ｐＨ值平均为７．０，Ｎ、Ｐ、Ｋ和有机质的含量
平均分别为０．０７３％，２６．８５ｍｇ／ｋｇ，５２．９６ｍｇ／ｋｇ和
１．５９％。
２　材料与方法
２．１　试验材料及集水措施选择
于２００８年３月对试验地所在区域进行调研，在
摸清试验地地形地貌、气候及土壤特征、植被等基本
情况的基础上，选择山杏作为试验对象。由于试验地
地形破碎、裸岩较多，因地制宜根据微地形特点选择
不同规格翼式鱼鳞坑作为山杏集水措施。
翼式鱼鳞坑标准如下：坑面宽为５０ｃｍ，长８０～
１００ｃｍ；翼长８０～１００ｃｍ；上口宽２０ｃｍ，下口宽２０
ｃｍ，深２０ｃｍ；断面角度３０°（坡度小于２０°）或４５°（坡
度大于２０°），详见图１。
微型集水区表面为自然坡面，位于立地条件基本
一致的同一坡面。处理前树高５８～３８６ｃｍ，地径
０．７２～５．６３ｃｍ。
图１　翼式鱼鳞坑示意图（单位：ｍｍ）
２７ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　水 土 保 持 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２０卷
２．２　试验设计
采用随机区组设计，由于地形破碎，每小区重复
数７～１６株不等，共８２株。试验在翼式鱼鳞坑的基
础上分别采取施用保水剂、秸杆及石子覆盖等综合保
水措施，共设置了翼式鱼鳞坑＋保水剂＋石子（ＹＹ＋
Ｂ＋Ｓ）、翼式鱼鳞坑＋保水剂＋秸杆（ＹＹ＋Ｂ＋Ｊ）、翼
式鱼鳞坑＋保水剂（ＹＹ＋Ｂ）、翼式鱼鳞坑＋石子（ＹＹ
＋Ｓ）、翼式鱼鳞坑＋秸杆（ＹＹ＋Ｊ）、翼式鱼鳞坑（ＹＹ）
及对照（ＣＫ）７种处理。
２．３　技术规则
２．３．１　保水剂施用　于２００８年春季在降雨来临的
前２～３ｄ施用法国ＳＮＦ（爱森）公司生产的ＡＱＵＡ－
ＳＯＲＢ３００５ＫＬ型保水剂（颗粒直径０．５～３．１ｍｍ），
施用量为４０ｇ／株。具体做法是：在离树体中心２０
ｃｍ处挖环沟，将４０ｇ保水剂与表土按１∶１充分混
匀后施入，再在其上覆盖一层５ｃｍ厚的土以避免保
水剂与大气直接接触。
２．３．２　石子铺设　就地取材，选取粒径为５～１０ｃｍ
的块状石子，铺满整个种植穴。
２．３．３　秸杆铺设　将玉米秸杆剪成５０ｃｍ左右，盖
于种植穴，厚度５ｃｍ。
２．４　测定指标及方法
２．４．１　生长调查　以地径、树高、新梢生长等作为生
长指标，对８２株样树每木检尺逐株测定。为了尽量
减少误差，地径测定处用红油漆做好标记，每次测定
都在标记处。生长季结束时测定山杏新梢生长量。
２．４．２　土壤含水量　用土钻对８２株样树每株采集
距树体２０ｃｍ、深２０ｃｍ处土样，采用烘干法测定。
２．４．３　净光合速率　利用Ｌｉ－６４００便携式光合测定
系统测定山杏叶片净光合速率。在同一坡向选各处
理相邻标准木中上部南向枝条上叶片定时、定位观
测，日变化从８：００到１８：００，步长２ｈ，自然光源，每
株标准木测定３片。为了尽量减小因时间差异导致
的误差，操作时先依次测定各种处理的第一片叶片，
之后测定第二片，最后再循环测定第三片。
２．４．４　叶绿素含量　采用丙酮—分光光度法测定。
叶绿素含量测定取样除测定标准木外，不同处理再各
选另外２株采样，每株取３叶片，每处理共９片叶片，
将每株树的３片叶片作为１个重复，每重复读３
个数。
２．５　数据处理
试验所得数据利用Ｅｘｃｅｌ　２００３和ＳＰＳＳ　１７．０分
析整理。不同处理下土壤水分含量、新梢生长量、净
光合速率、叶绿素含量的差异利用单因素方差分析进
行比较，多重比较在０．０５和０．０１水平上利用ＬＳＤ
法检验。为了消除初始条件对试验结果的影响，利用
协方差分析来分析不同处理下地径生长、材积指标生
长差异，协方差分析后利用ＬＳＤ法对协方差分析的
矫正均值进行多重比较。
３　结果与分析
３．１　不同集水保墒措施对山杏土壤水分的影响
３．１．１　生长季内不同集水保墒措施对土壤水分的影
响　一个生长季内（６—１０月，图２中所示数据为每
月５日、１５日及２５日土壤含水量测定的平均值），山
杏土壤水分动态呈现“降—升—降”的变化趋势（图
２），结合生长季内降水量和蒸发量分布（图３），可以
发现，虽然６—８月３个月降水集中且降水量较大而
均匀，但７月相对较大的蒸发量导致８月和６月土壤
水分含量较高，７月较低。生长季各集水保墒处理下
山杏的土壤水分含量平均均为１０．９％，对照平均均
为７．８％。整个生长季，ＹＹ＋Ｓ、ＹＹ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｂ、ＹＹ
＋Ｂ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｂ＋Ｓ、ＹＹ 分别较 ＣＫ 高６１．８％，
５３．５％，４５．７％，２５．３％，２３．９％，２２．４％，采取翼式鱼
鳞坑及施用保水剂、秸杆及石子覆盖等综合保水措施
能有效改善山杏土壤水分条件。从一个生长季土壤
水分动态来看，ＹＹ＋Ｓ、ＹＹ＋Ｊ和 ＹＹ＋Ｂ处理效果
相对较好。
图２　一个生长季不同集水保墒措施下山杏土壤水分
图３　试验地２００８年生长季降水量和蒸发量分布
３．１．２　一次大降水后土壤水分含量变化　为更好地
说明不同集水保墒措施对山杏土壤水分的影响，对
２００８年７月１７日一次性降水３１．３ｍｍ后各处理土
３７第６期 　　　　　　李广德等：华北片麻岩石质山地山杏幼林集水保墒措施选择
壤水分动态进行了监测（图４）。由图４可以发现，采
取集水保墒措施处理的山杏土壤水分含量整体要高
于对照，处理和对照土壤水分的差异随着降雨后时间
的推移而逐渐减小。降水后的９ｄ内，各处理下土壤
水分平均含量７．８４％，对照４．６２％。雨后第三天，各
处理下土壤平均水分含量为 １１．２％，对照平均
６．０％；方差分析表明，ＹＹ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｂ处理土壤水分
含量显著高于ＹＹ＋Ｂ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｂ＋Ｓ、ＹＹ、ＣＫ，ＹＹ
＋Ｓ处理土壤含水量显著高于ＹＹ＋Ｂ＋Ｓ、ＹＹ、ＣＫ；
ＹＹ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｂ、ＹＹ＋Ｓ的土壤含水量分别比ＣＫ提
高了１２５．６％，１１７．３％和１０８．５％。随着时间的推
移，各处理土壤水分含量虽然没有再显著高于对照，但
依然显示出处理效果好于对照的趋势。雨后第５天，
各处理下土壤水分含量平均为８．７％，对照平均为
４．６％；到雨后第９天时，各处理下平均为４．９％，对照
平均为３．９％。从一次大降水后不同处理对山杏土壤
水分的影响来看，ＹＹ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｓ和ＹＹ＋Ｂ效果较好。
３．２　不同集水保墒措施对山杏幼树生长的影响
３．２．１　对地径、树高及材积生长的影响　表１为分
别以山杏初始地径、树高及材积指标为协变量作协方
差分析后得到的不同集水保墒措施山杏地径、树高及
材积生长的矫正均值。由表１可以发现，消除初始条
件对山杏生长的影响后，一个生长季内，ＹＹ＋Ｊ、ＹＹ
＋Ｂ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｓ处理下山杏的地径生长量显著高于
ＹＹ＋Ｂ＋Ｓ和ＣＫ；ＹＹ＋Ｓ处理下山杏的树高显著高
于ＹＹ＋Ｂ＋Ｓ和ＣＫ；以Δｈ·Δｄ２ 表征的材积生长指
标在不同处理间的表现与树高相同。因此，从不同集
水保墒措施对山杏地径、树高及材积生长的影响来
看，ＹＹ＋Ｓ、ＹＹ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｂ效果较好，而ＹＹ＋Ｂ＋Ｓ
效果最差。
图４　一次大降水后不同集水保墒措施对山杏土壤水分的影响
表１　不同集水保墒措施下山杏幼树地径、树高、材积生长的矫正均值
集水保墒措施 地径生长量／ｃｍ　 树高生长量／ｃｍ　 材积生长指标／ｃｍ３
ＹＹ＋Ｂ＋Ｓ　 ０．６２±０．０８２ｃ ２５．２５±１５．３８ｂ 　７９５．７３±３１８７．５４ｂ
ＹＹ＋Ｂ＋Ｊ　 ０．９１±０．０７５ａ ５１．０８±１４．１３ａｂ　 ３６５２．８８±２９３１．７３ａｂ
ＹＹ＋Ｂ　 ０．５９±０．０７８ｃ ４７．７１±１４．７５ａｂ　 ５１５８．００±３０６３．０４ａｂ
ＹＹ＋Ｓ　 ０．８５±０．０８２ａｂ　 ７９．５６±１５．７９ａ １０６９７．６０±３２５２．０８ａ
ＹＹ＋Ｊ　 ０．９７±０．０６８ａ ５３．４９±１２．９０ａｂ　 ６１８４．９０±２６５８．４０ａｂ
ＹＹ　 ０．７５±０．１１２ａｂｃ　 ３８．６０±２０．８７ａｂ　 １０５１．８４±４３２２．６９ａｂ
ＣＫ　 ０．６２±０．１０６ｂｃ　 ２２．６２±２０．１２ｂ 　８４４．０４±４１０９．０７ｂ
注：表中数据为矫正均值±标准误，不同字母表示０．０５水平上差异显著。
３．２．２　对新梢生长的影响　不同集水保墒措施对山
杏新梢生长的影响见图５。各处理下山杏新梢生长量
排序依次是 ＹＹ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｓ、ＹＹ＋Ｂ、ＹＹ＋Ｂ＋Ｓ、
ＹＹ、ＹＹ＋Ｂ＋Ｊ，分别较ＣＫ高１２０．８７％（Ｐ＜０．０１），
１１９．７４％（Ｐ＜０．０１），７８．３０％（Ｐ＜０．０１），７３．１４％（Ｐ
＜０．０１），６６．５１％（Ｐ＞０．０５），４５．７１％（Ｐ＞０．０５）。
因此，从促进新梢生长的角度来看，ＹＹ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｓ、
ＹＹ＋Ｂ、ＹＹ＋Ｂ＋Ｓ效果最好。
３．３　不同集水保墒措施对山杏光合特性的影响
３．３．１　不同集水保墒措施下山杏幼树净光合速率日
变化　已有研究表明，不同发育时期、不同条件对山杏
的光合能力有较大影响。王铄等［９］对陕西吴起县中山
丘陵沟壑区山杏人工林光合特征的研究表明，５—８月
山杏的光合能力不同，最大净光合速率（Ｐｎｍａｘ）５月最小
［６．１９μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ）］，８月最大［（１３．７μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ）］。
不同土壤水分条件下，山杏６月净光合速率日变化峰
值介于２．０～８μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ）［１０］，７月中下旬Ｐｎｍａｘ为
４．１４～１３．３０μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ）［６］。而不同遮光处理对
山杏７月上旬Ｐｎｍａｘ也有较大影响，从８．３６μｍｏｌ／（ｍ
２
·ｓ）到１９．６９μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ）不等［１１］。
图５　不同集水保墒措施对山杏幼树新梢生长的影响
从初夏（５月２０日）和盛夏（７月２０日）晴天不同
处理山杏幼树叶片净光合速率日变化（图６）也可以看
出，山杏幼树叶片净光合速率日变化趋势不同，初夏
４７ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　水 土 保 持 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２０卷
从８：００—１８：００波动下降，峰值分别在８：００、１２：００
和１６：００；盛夏呈“双峰型”日变化，出现光合午休现
象，峰值出现在１０：００和１４：００，１０：００时峰值更大。
初夏ＹＹ＋Ｓ、ＹＹ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｂ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｂ、ＹＹ＋Ｂ＋
Ｓ、ＹＹ各处理净光合速率日平均分别为３．８３±１．９４，
３．１９±１．８４，２．８９±１．３５，２．６４±１．４８，２．５６±１．２６，
２．０９±１．３０μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ），分别较ＣＫ高１５３．５６％，
１１１．４４％，９１．１５％，７５．１２％，６９．２８％，３８．１８％；盛夏
ＹＹ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｂ＋Ｓ、ＹＹ、ＹＹ＋Ｂ＋Ｊ、ＹＹ＋Ｓ、ＹＹ＋Ｂ
各处理净光合速率日平均分别为（９．３１±４．３５），
（８．８３±４．００），（８．４０±３．９６），（８．２６±４．１９），（７．９３±
３．７１），（７．３７±３．５７）μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ），分别较 ＣＫ 高
５４．３６％，４６．３９％，３９．２６％，３６．８６％，３１．４５％，２２．１８％。
与上述不同时期、不同条件下山杏净光合速率不同类
似［６，９－１１］，图６也表明从初夏到盛夏随着山杏叶片的生
长发育及温度、光照、土壤水分等环境条件的变化，山
杏叶片净光合速率大幅提升，而不同处理对其光合速
率的影响也较初夏有所减弱。方差分析表明，尽管各
处理日平均净光合速率没有显著高于对照，但在各峰
值点各处理的平均值都显著高于对照（Ｐ＜０．０５），也表
明不同集水保墒措施通过对土壤水分的改善提高了山
杏同化ＣＯ２ 的能力，激发了山杏的生长潜力。
图６　不同集水保墒措施下山杏幼树净光合速率日变化
３．３．２　一次大降水后不同集水保墒措施下山杏幼树
的净光合速率变化　从一次大降水后不同集水保墒措
施对山杏叶片净光合速率的影响来看（图７），雨后山杏
叶片净光合速率呈现先升高后降低的趋势，雨后第５
天最大，随后逐渐减小。所有观测日８：００各处理下山
杏净光合速率平均为（９．８１±１．１１）μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ），对
照下山杏净光合速率为（８．１３±０．８６）μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ）。
雨后第３天，各处理下山杏净光合速率平均为１０．２０
±１．０３μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ），对照平均为７．８５±０．６７
μｍｏｌ／（ｍ
２·ｓ）；方差分析表明，除ＹＹ＋Ｂ和ＹＹ外，
其余各处理都显著高于ＣＫ（Ｐ＜０．０５）。到雨后第９
天，虽然各处理土壤水分含量都有了不同程度的下
降，但ＹＹ＋Ｓ、ＹＹ＋Ｊ和ＹＹ　３个处理下山杏的净光
合速率仍显著高于ＣＫ（Ｐ＜０．０５）。可见，经过集水
保墒技术处理的山杏通过土壤水分条件的改善使得
其光合作用加强，而且这种加强效应较未处理的山杏
更具有可持续性。
３．３．３　不同集水保墒措施下山杏幼树叶片叶绿素含
量　叶绿素是光合作用中最有效和最重要的色素，其
含量在一定程度上反映了植物的同化能力，从而影响
植物生长［１２－１３］。靳甜甜等［１３］对黄土高原常见树种刺
槐、沙棘、山杏光合蒸腾特征的研究发现，山杏的叶绿
素含量为（０．９４±０．０６）ｍｇ／ｇ，显著低于刺槐（２．３４±
０．０５ｍｇ／ｇ）和沙棘（２．００±０．０５ｍｇ／ｇ），并认为这是
山杏光合能力受到一定限制的因素之一。本研究不
同处理山杏叶片叶绿素含量见图８，其中最低的为
ＹＹ和ＣＫ，分别为（０．６８±０．０４）ｍｇ／ｇ和（０．７４±
０．０４）ｍｇ／ｇ，低于靳甜甜等的研究结果，但经过一定
集水保墒措施处理后，山杏叶片叶绿素含量便有了显
著提高（Ｐ＜０．０５），最高的 ＹＹ＋Ｂ、ＹＹ＋Ｓ、ＹＹ＋Ｂ
＋Ｊ、ＹＹ＋Ｊ分别达到（１．７０±０．１４），（１．４３±０．０７），
（１．３６±０．０５），（０．９８±０．５０）ｍｇ／ｇ。可见，通过集水
保墒措施可有效提高山杏叶片叶绿素含量，由此改善
和提高其光合能力，促进树木生长。
图７　一次大降水后山杏幼树在不同集水
保墒措施下８点净光合速率的比较
５７第６期 　　　　　　李广德等：华北片麻岩石质山地山杏幼林集水保墒措施选择
图８　不同集水保墒措施下山杏幼树叶绿素含量
４　结论与讨论
（１）黄志霖等［１４］针对太行山石灰岩低山区的主
要限制因子，提出了以集水、蓄水为目的的翼式鱼鳞
坑整地，经过３ａ观测后认为翼式鱼鳞坑较常规鱼鳞
坑土壤含水率平均增加３．４％，幼树新梢生长量平均
提高１５．８％。本文的研究也表明，在一个生长季，采
用翼式鱼鳞坑及翼式鱼鳞坑与石子、秸秆、保水剂等
综合保水措施后，土壤含水量和新梢生长较对照分别
提高了２２．４％～６１．８％和４５．７１％～１２０．８７％，而采
取翼式鱼鳞坑的综合保水措施对土壤水分的改善和
新梢生长的促进作用更为明显。
（２）采用翼式鱼鳞坑等集水保墒措施可促进山
杏地径、树高、材积及新梢生长，一方面在于集水保墒
措施对山杏土壤水分条件的改善，另一方面也在于土
壤水分条件改善对山杏叶绿素含量的提高和光合作
用等生理功能的改善。因为无论从净光合速率的日
变化，还是一次大降水后净光合速率的变化来看，集
水保墒措施处理下的山杏叶片净光合速率都要高于
对照。集水保墒措施处理下的山杏叶片叶绿素含量
较对照高２５．２４％～１２８．７３％。各处理下山杏叶片
日平均净光合速率较对照高２２．１８％～１５３．５６％；一
次大降水后的９天内，处理后的山杏叶片净光合速率
较对照高３．１６％～３５．３５％。
（３）郎莹等［８］认为山杏光合作用的适宜土壤水
分范围在４４．７％～８０．９％之间（相对含水量），最适
宜的为６８．２％左右。张征坤等［１０］的研究发现，土壤
相对含水量在５６．１％以下时，山杏叶片净光合速率
随着土壤水分含量的增加而增加；当土壤相对含水量
超过５６．１％时，山杏叶片净光合速率随土壤水分含
量的增加呈现降低的趋势。夏江宝等［６］也发现，７月
中下旬山杏净光合速率最大时土壤相对含水量为
６７．６％，当超过６１．５％～６７．６％，最大净光合速率随
土壤含水量的升高而降低。可见，山杏光合作用的提
高有一定的土壤水分区间，在这个适宜区间内，光合
作用会随着土壤水分的改善而增强，一旦超出这个范
围，其光合能力则随土壤水分含量的增加而减弱。本
研究中，在７月一次性降水３１．３ｍｍ后，土壤相对含
水量从降水后第 ３ 天的 ６７．２４％ 降至第 ５ 天的
５２．１８％时，净光合速率呈增大趋势；之后从５２．１８％
降到第９天的３０．９５％时，净光合速率持续降低。出
现这种净光合速率随着土壤含水量逐渐降低先升高
后降低的趋势，一方面如上述研究结果所述可能与山
杏光合作用适宜土壤水分存在一定阈值有关，另一方
面也可能与环境条件的变化有关，还需要进一步研究
和探讨。
（４）综合各种集水保墒措施对山杏地径、树高、
材积、新梢生长等生长指标，净光合速率、叶绿素含量
等生理指标，以及以土壤水分为代表的环境条件的影
响可以发现，翼式鱼鳞坑＋石子（ＹＹ＋Ｓ）、翼式鱼鳞
坑＋秸杆（ＹＹ＋Ｊ）、翼式鱼鳞坑＋保水剂（ＹＹ＋Ｂ）三
种综合集水保墒措施处理效果最好，但考虑到就地取
材及经济因素，翼式鱼鳞坑＋石子（ＹＹ＋Ｓ）和翼式鱼
鳞坑＋秸杆（ＹＹ＋Ｊ）两种措施更值得在生产实践中
进行应用和推广。
需要指出的是，翼式鱼鳞坑＋保水剂＋石子（ＹＹ
＋Ｂ＋Ｓ）、翼式鱼鳞坑＋保水剂＋秸杆（ＹＹ＋Ｂ＋Ｊ）
三种措施的配比效果较两种措施配比如翼式鱼鳞坑
＋石子（ＹＹ＋Ｓ）、翼式鱼鳞坑＋秸杆（ＹＹ＋Ｊ）、翼式
鱼鳞坑＋保水剂（ＹＹ＋Ｂ）差，造成这种现象的原因尚
不明确，推测可能是石子和秸秆覆盖的截流使得保水
剂的吸水量减少，限制了土壤水分向下运移，由此影
响到山杏主要根系分布层（１０—７０ｃｍ）［１５］土壤水分
条件的改善，从而影响到山杏的生长；也可能由于降
水经过石子和秸秆后变的浑浊而影响到保水剂对水
分的吸收。
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（下转第８３页）
６７ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　水 土 保 持 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第２０卷
利用以空间结构单元为基础的树种混交度、大小
比数和角尺度等参数分析林分空间结构，便于人们对
森林的结构有一个比较清晰的认识［１８］。在调整森林
结构时，应针对顶极或主要伴生树种的空间结构参数
如角尺度、竞争树大小比数和混交度来进行空间结构
调整，使经营对象处于竞争优势或不受到挤压的威
胁，整个林分的格局趋于随机分布，群落生物多样性
得到提高，林分群体均健康成长。
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ｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌ　ｌｏｓｓ　ａｎｄ　ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　ｒａｔｅ　ｉｎ
Ｇｒｅｅｎｂｕｇ（Ｈｏｍｏｐｔｅｒａ：Ａｐｈｉｄｉｄａｅ）ｄａｍａｇｅｄ　ｓｏｒｇｈｕｍ
［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｋａｎｓａｓ　Ｅｎｔｏｍｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００２，
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３８第６期 　　　　　　周娟等：大辽河流域天然杨桦林空间结构分析