西藏砂生槐水土保持效益分析

曾加芹，田興軍，劉楊軍，池瞻仲

（1.西藏農牧學院 資源與環(huán)境學院，西藏 林芝860000；2.南京大學 生命科學院，江蘇 南京210093）

砂生槐（Sophora moorcroftiana）藏語稱之為吉娃，屬豆科槐屬，是較矮而多枝的灌木。砂生槐是一種喜暖、旱中生灌木。在西藏，多生于2 800～4 400m的山坡灌叢中，河漫灘沙質、石質山坡，在雅魯藏布江河谷常呈大片群落出現(xiàn)，砂生槐既可種子繁殖，又可無性繁殖［1］。砂生槐質地柔軟，略有苦味，幼嫩時，羊采食，利用高峰期在6—7月。8—9月莢果成熟，可采收作家畜的精料，其豆莢的粗蛋白質含量為莖葉的2倍，作為高寒地區(qū)的蛋白質飼料，有開發(fā)利用的價值［2］。砂生槐花期長，花色美，既是觀賞植物也是蜜源植物。砂生槐還可入藥，有清熱、解毒之功效，可以綜合開發(fā)利用［3］。前人對砂生槐種子的藥用性有較多的研究，得出其具有抗腫瘤、免疫調節(jié)等活性等重大成果［4－6］，而缺少砂生槐改善高原生態(tài)環(huán)境——水土保持功能的研究，而這方面的研究對指導和改善高原水土流失狀況有著十分重要的意義。

1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于西藏東南部林芝地區(qū)雅江下游西南側。地理坐標為94°23′E，29°31′N。該區(qū)屬濕潤山地暖溫帶和半濕潤山地溫帶氣候；冬春少雨，降水主要集中在夏秋，雨熱同季，年平均氣溫2.4℃。1月是最冷月，平均氣溫－6.9℃，最熱月是7月，平均氣溫10.2℃，年均降雨量為754.4mm，年均相對濕度64%，年均蒸發(fā)量1 760.2mm，土壤多為沙質土和黏質土。研究區(qū)主要植被類型是砂生槐為主的落葉灌叢林。

2 試驗內容及方法

2.1 樣地設置及取樣

在典型地區(qū)設置3個面積為20m×20m樣地，分別為覆蓋率50%的砂生槐樣地A、覆蓋率25%的砂生槐地樣B和覆蓋率5%的荒草樣地C。在樣地內設置灌木樣方2m×2m，草本樣方1m×1m，枯落物樣方0.5m×0.5m。在樣地內按照自上而下的順序，設置小樣方進行調查及取樣。取樣內容包括灌木和草本鮮質量、枯落物收集、土壤取樣等。

2.2 測定方法

2.2.1 植株持水量測定 采用收獲法和浸水法。將樣地里新割下的砂生槐、草本植株稱量后完全泡入水中，12h后取出，濾干至沒有水滴滴下后稱質量，前后差值為植株持水量。

2.2.2 枯落物水文特征測定

（1）枯落物干質量和含水量測定：在每個試驗區(qū)內分別取50cm×50cm的小樣方，首先把樣方內所有枯落物取出來，清除石粒和土壤碎粒后，分別稱質量，然后放入鋁盒內烘干稱質量，測定枯落物干質量和含水量，每個試驗3次重復。

（2）枯落物的持水量和截留量的測定：把樣方內所有枯落物取出來，清除石粒和土壤碎粒后，分別稱質量，然后把樣品泡入水中20～40h后稱量，測最大持水量?？萋湮锝亓袅康臏y定可以從測得的最大持水量減去原來自然狀態(tài)時的含水量獲得，然后計算出其最大持水率和截留量。

2.2.3 土壤理化性質測定

（1）在試驗樣地中分別設置10cm×10cm的標準地，每個標準地按“S”形布置3個土壤取樣點，土壤采集深度分別為0～10、10～20和20～30cm。

（2）根據(jù)《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、土壤飽和含水量采用環(huán)刀法［7］。

（3）根據(jù)《土壤理化分析》測定土壤pH、全N，有效 N、有效P、有效 K、有機質含量［7］。

（4）通過計算得出土壤總孔隙度、土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度等指標。

2.2.4 土壤侵蝕量測定 選擇20cm的木棍9個，平均插在3個樣地的不同點，然后在與土表層平行處做上記號。測定2014年7月到10月之間土壤流失所造的厚度，計算每個樣地的平均厚度。

3 結果與分析

3.1 砂生槐植株持水能力

表1 植株的持水量

從表1可以看出，3個樣地植株的最大持水率分別是38.9%、35.7%、36.6%，砂生槐 A 樣地持水率最大。覆蓋率為50%的砂生槐A樣地、覆蓋率為25%的砂生槐B樣地與覆蓋力為5%的荒草C樣地相比，最大持水量分別高出164.4%、93.6%，原因是地上植株的存在對降雨具有很強的截流和吸附作用。當雨滴降落到植株的莖葉上，一部分被植株吸收，保存在植物體內；一部分吸附在表面形成水珠，當雨滴重力超過吸附能力時，則順莖葉緩慢下落到地表，減少雨滴擊濺力度。落下的水滴被地表枯落物吸收下滲到土壤形成地下徑流，減少地表徑流，進而減少土壤的侵蝕。當然，植株的持水能力主要是由植株本身的干鮮比、枝葉形態(tài)、枝葉面積、葉面粗細等因素決定［8］。本研究中生物量鮮質量和覆蓋率為：砂生槐A樣地＞砂生槐B樣地＞荒草地C樣地；植株的最大持水量為：砂生槐A樣地＞砂生槐B樣地＞荒草地C樣地，說明植被枝葉生長越茂盛，生物量越大，其持水能力越強。

3.2 地表枯落物的水文效應

表2 枯落物的水文性質

枯落物的持水能力與枯落物量、枯落物類型、腐爛程度、堆積狀態(tài)、堆積量、干濕狀態(tài)等有一定的關系［8］。從表2可以看出，砂生槐A樣地與砂生槐B樣地植物枯落物的最大持水量比荒草地C樣地分別高出220.5%和126.7%；但最大持水量不代表枯落物對雨水的截流量，有效截流量才是反映枯落物對降雨截留的真正指標，其與枯落物的數(shù)量、水分狀況、降雨特性有關［9］。砂生槐A樣地與砂生槐B樣地植株的有效截流量分別是荒草地C樣地的3.14、2.21倍。砂生槐樣地產生大量的枯枝落葉，具有很強的吸水儲水能力，減少地表徑流對土壤的沖刷。所以枯枝落葉層具有阻延徑流、防止土壤濺蝕和提高表土抗沖能力等作用。枯枝落葉層不僅自身具有一定的抗徑流沖刷能力，其覆蓋地表后，也可明顯起到減少表土沖刷的作用。

3.3 砂生槐保水肥能力分析

3.3.1 改善土壤物理性狀 植被的存在影響著土壤的理化性質。本研究對同一植被不同覆蓋度及不同類型條件下的土壤容重、孔隙度等指標進行研究，結果顯示土壤的物理性質存在較大差異。由表3可見，土層0～30cm之間，砂生槐A樣地土壤容重為0.81～1.08g·cm－3，砂生槐B樣地土壤容重為1.12～1.28g·cm－3，荒草地土壤容重為1.41～1.46g·cm－3，每一個土層，土壤容重均為：砂生槐A樣地＜砂生槐B樣地＜荒草地C樣地。而土層0～30cm，土壤總孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度均為：砂生槐A樣地＞砂生槐B樣地＞荒草地C樣地。砂生槐的枯落物及根系的存在，改善了土壤的物理性狀，降低土壤容重，增加土壤的孔隙度，提高了土壤的滲透性，同時有利于土壤氣體的交換。

表3 土壤的物理性質

表4 土壤的保水能力

3.3.2 增強土壤保水能力 從表4可以看出，砂生槐A樣地土層平均自然含水量、飽和含水量、毛管持水量分別比砂生槐B樣地高15.7%、11.8%、8.7%，比荒草地C樣地高17.9%、25.4%、18.4%。砂生槐適應性強，生于沿雅魯藏布江河谷600多km的山谷河溪邊或石礫灌木叢中，枝葉繁茂，截留大量降雨，降低雨滴的沖擊力。產生大量的枯枝落葉，涵養(yǎng)水分，減少地表徑流，增加了地下徑流。加上發(fā)達的根系保水功能，植株的保水能力更加明顯。

3.3.3 改善土壤肥力 土壤的有機質含量、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標，也是植物營養(yǎng)的主要來源。從表5可以看出，在0～10cm、10～20cm、20～30cm土層中，砂生槐A樣地每kg土中有機質含量、全N含量、有效N含量、有效P含量、有效K含量都分別高于砂生槐B樣地，而且遠遠高于荒草地C樣地，說明植被影響著土壤的肥力。覆蓋率較高的A樣地中由于砂生槐枝葉繁茂，根系發(fā)達，死亡的老根和枯落物的分解，都有利于提高土壤有機質，進而促進微生物生長和活動，加強元素分解及轉換的速率，改善土壤的化學性質，提高土壤保肥保水能力。

表5 土壤的化學性質

3.3.4 砂生槐減少土壤侵蝕

通過對3樣地的土壤流失量的測定，結果見表6。由表6可以看出砂生槐減少土壤流失效益非常的明顯，砂生槐A樣地（覆蓋率50%）、砂生槐B樣地（覆蓋率25%）與荒草地C樣地相比土壤流失量減少率分別減少了40.5%、19.1%。這主要是因為砂生槐枝葉繁茂，對降雨有直接的攔截，避免雨水對裸露土壤的濺蝕作用，加長了形成地表徑流的時間，再加砂生槐的枯枝落葉層減小徑流對土壤的沖刷作用，這些枯枝落葉形成腐殖質后，改善土壤的團粒結構，提高了土壤的抗沖和抗侵蝕性，增加土壤的滲透能力。而荒草地由于植被覆蓋率低，加上地表枯落物少，所以土壤極易流失。

表6 土壤的流失量

4 結論

本文分別從植株持水量、枯落物持水量及植被對地下土壤的水土保持效應等方面對砂生槐水土保持功能進行了研究。結果顯示：砂生槐A樣地（覆蓋率50%）與砂生槐B樣地（覆蓋率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樣地強，而且覆蓋率越高其效果越好。砂生槐在中國主要分布在雅魯藏布江流域，生于山谷河溪邊的林下或石礫灌木叢中，海拔3 000～4 500m。砂生槐枝葉繁茂，其繁茂的枝葉可截留大量降雨，減小雨水對地面的沖擊力；大量的枯枝落葉吸收大量水分，減少水分蒸發(fā)和地表徑流，涵養(yǎng)水源；發(fā)達的根系及枯枝落葉腐爛后有利于提高土壤有機質，增加土壤肥力。鑒于此，為了儲存水分，提高土壤肥力，減少土壤侵蝕，控制西藏地區(qū)的水土流失，砂生槐可作為保水保土、退耕還林還草的樹種大面積推廣。

［1］中國植物志編委會.中國植物志（第40卷）［M］.北京：科學出版社，1994

［2］許毓英.西藏砂生槐種子營養(yǎng)成分的初步研究［J］.自然資源學報，1992，12（4）：42－48

［3］李玉祥.西藏砂生槐的生物學特性及綜合利用［J］.資源科學，1993，15（5）：57－59

［4］馬興銘，李紅玉，尹少甫，等.砂生槐子生物堿殺滅原頭蚴及抗炎作用［J］.中國寄生蟲病防治雜志，2004，12（4）：36－39

［5］馬興銘，李紅玉，尹少甫，等.藏藥砂生槐子生物堿抗炎抑菌活性的研究［J］.中醫(yī)藥學報，2004，12（5）：12－15

［6］馬興銘，李紅玉，尹少甫，等.砂生槐種子生物堿誘導SGC－7901細胞凋亡的實驗研究［J］.中成藥，2004，12（8）：26－31

［7］中國科學院南京土壤研究所.土壤理化分析［M］.上海：上?？茖W技術出版社，1978

［8］中野秀章.森林水文學［M］.李云森，譯.北京：中國農業(yè)出版社，1983

［9］王世發(fā).齊齊哈爾地區(qū)有機質含量的測定及分析［J］.齊齊哈爾大學學報，2008，15（3）：58－61