隴東黃土高塬溝壑區(qū)山桃蓄水保土性能研究

魏志萍

(甘肅省水利廳 水土保持局，甘肅 蘭州 730000)

隴東黃土高塬溝壑區(qū)山桃蓄水保土性能研究

魏志萍

(甘肅省水利廳 水土保持局，甘肅 蘭州 730000)

山桃；灌木；水土保持；生態(tài)環(huán)境；隴東

山桃在平?jīng)鍪懈骺h(區(qū))均有分布，是常見的鄉(xiāng)土樹種和重要的水土保持樹種。對平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)十里鋪林場和靜寧縣三合鄉(xiāng)的山桃林進(jìn)行觀測，結(jié)果表明：山桃生長期較長，具有較強(qiáng)的耐旱性能和較高的造林成活率，且耐平茬，萌蘗力強(qiáng)，樹冠對降雨的截留率為26.7%、最大截流雨量為0.94 t/hm2，枯落物層的持水率為188.51%、持水量為17.33 t/hm2，120 cm土層內(nèi)根量達(dá)4.98 t/hm2，有效地改善了土壤容重、孔隙度等物理性狀，土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷含量也有明顯提高，林地土壤入滲速率遠(yuǎn)大于無林地，可有效減少坡面徑流量、侵蝕量。

山桃〔Prunusdavidiana(Carr.) Franch.〕又名山毛桃，屬薔薇科李屬，為落葉小喬木或灌木，高3～5 m，主要分布于我國遼寧、河北、山西、河南、陜西、甘肅、四川等地，在西北干旱半干旱山區(qū)、塬區(qū)、丘陵溝壑區(qū)的多類土壤上均能正常生長。山桃天然林在陽坡和梁峁頂成純林，有的有少量沙棘、狼牙刺和菊科、禾本科植物伴生；在陰坡及溝谷常與榛子、栒子木、黃刺玫等混交，形成稠密的叢狀群落。山桃具有喜光、耐旱、耐寒、耐鹽堿、耐瘠薄等特性，對氣候、土壤的適應(yīng)性很強(qiáng)，喜溫暖氣候和陽光充足的環(huán)境條件，對病蟲害也有較強(qiáng)的抗性，根系發(fā)達(dá)，生長快，萌蘗能力強(qiáng)，平茬后能萌發(fā)更多的枝條。山桃全身都是寶：葉可制土農(nóng)藥，嫩枝葉營養(yǎng)豐富，可作飼草；山桃仁藥用價值很高，營養(yǎng)豐富，可用作營養(yǎng)緩和劑，且種仁含油率45%、出油率34.6%，油質(zhì)好，人可食用，油渣還可作有機(jī)肥和飼料；核殼可生產(chǎn)活性炭；花為蜜源；桃膠可作黏結(jié)劑。

山桃在平?jīng)鍪懈骺h(區(qū))均有分布，主要分布于崆峒山、關(guān)山、唐冒山、萬寶川、土谷堆林區(qū)和林緣地帶，特別是在靜寧縣北部的靈芝、原安、三合等鄉(xiāng)(鎮(zhèn))人工栽培較為集中，是常見的鄉(xiāng)土樹種和重要的水土保持樹種。為了解山桃林的水土保持功能與作用，選擇在山桃分布比較集中的平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)的十里鋪林場和靜寧縣的三合鄉(xiāng)，對山桃林蓄水保土性能進(jìn)行了研究。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)的十里鋪林場和靜寧縣的三合鄉(xiāng)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，氣候特點(diǎn)是春季干旱少雨，夏秋季多東南風(fēng)且雨量多而集中，冬季多西北風(fēng)，干旱少雨雪。多年平均氣溫8.5 ℃，年降水量450～700 mm，年蒸發(fā)量1 300～1 690 mm，年日照時數(shù)2 413 h，無霜期150～180 d。地處森林草原與草原過渡帶，植被類型多樣。森林植被分布于一些海拔高的石質(zhì)山地陰坡，有島狀分布的稀疏天然次生林區(qū)。人工林喬木樹種主要有青楊、旱柳、白榆、刺槐、油松、側(cè)柏等，灌木樹種有沙棘、檸條、紫穗槐、山桃等，經(jīng)濟(jì)林果有蘋果、白梨、杜梨、木梨、桃、杏、花椒等。

2 研究內(nèi)容與方法

(1)生長特性調(diào)查。采用典型樣地調(diào)查法，調(diào)查山桃生物量、生長期、抗旱性能。

(2)樹冠層截留雨量。用浸水法測定樹冠層截留雨量。

(3)枯落物層持水量。用浸水法測定地表枯落物層持水量。

(4)土壤滲透速率。用雙環(huán)滲透儀測定林地土壤滲透速度和穩(wěn)滲時間。

(5)根系分布。用樣方調(diào)查法測定山桃不同級別根系水平與垂直分布狀況，測定0—120 cm土層內(nèi)(每20 cm分1層，共6層)不同級別根徑(<3、3—5、5—10、≥10 mm共4級)根系分布數(shù)量。

(6)改良土壤作用。用環(huán)刀法測定0—80 cm土層土壤容重、孔隙度，取樣化驗(yàn)0—40 cm土層有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量。

(7)數(shù)據(jù)分析。用SPSS 20.0軟件統(tǒng)計分析觀測數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 生長特性調(diào)查

山桃具有較強(qiáng)的耐旱性能，在研究區(qū)年降水量減少40%的情況下造林成活率均在80%以上。山桃生長期較長，從3月下旬萌動到11月下旬樹液停止流動，生長期長達(dá)8個月左右(山桃物候期詳見表1)。

表1 山桃在崆峒區(qū)的物候期觀測統(tǒng)計

山桃單株地上枝葉生物量、地下根系生物量調(diào)查統(tǒng)計詳見表2、表3。研究表明，3年生山桃林總生物量為11.04 t/hm2，其中地上部分6.06 t/hm2，占54.89%，地下部分4.98 t/hm2，占45.11%；垂直根系可達(dá)3～6 m，主根明顯，側(cè)根發(fā)達(dá)，平均根量4.98 t/hm2，根系總長度1 687.2 km，根系密集于0—60 cm土層，其根量占總根量的87.3%。

山桃耐平茬，萌蘗力強(qiáng)。山桃生長峰值一般出現(xiàn)在6齡期，6齡以后生長緩慢，平茬周期為5～7年。6齡期平茬后，新萌枝條一般為20～30條，多者達(dá)60條。平茬后生長量提高，生長速度加快，一般當(dāng)年高生長量為1～1.5 m，地徑生長量為0.5～0.8 cm。

表2 3年生山桃單株地上枝葉生物量調(diào)查統(tǒng)計

表3 3年生山桃地下根系生物量調(diào)查統(tǒng)計

3.2 樹冠層截留雨量

山桃枝葉較繁茂，所形成的灌叢群落郁閉度多在0.7以上，枝葉重疊，叢間交錯，能有效地截持雨水，枝葉對雨水還有一定的吸附作用，可削弱雨滴對地面的直接打擊和擊濺。研究表明，山桃林分枝葉對降雨的截留率為23.6%～32.0%，平均為26.7%，截留量平均為0.94 t/hm2(詳見表4)。

表4 山桃樹冠截留雨量測定統(tǒng)計

3.3 枯落物層持水量

兩個研究點(diǎn)3年生山桃灌叢內(nèi)枯落物層厚2.5～3.0 cm，其中未分解層厚度是分解層的2倍左右。林下枯落物量為0.82～1.3 kg/m2，平均0.93 kg/m2。采用浸水法測得，枯落物層持水率為122.67%～239.02%，平均持水率188.51%，持水量為17.33 t/hm2(詳見表5)。

表5 山桃林地枯落物持水量測定結(jié)果

3.4 土壤滲透速率

山桃林地的枯落物不僅能夠攔蓄、過濾徑流，而且能在微生物的作用下熟化分解，形成腐殖質(zhì)層，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改良土壤結(jié)構(gòu)，改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤滲透性能，促進(jìn)地表徑流入滲。應(yīng)用雙環(huán)滲透儀對立地條件相同的山桃林地和無林荒地土壤進(jìn)行滲透測定，結(jié)果表明：山桃林地滲透速率始終高于無林荒地，林地初滲速率為9.32 mm/min，無林荒地為6.75 mm/min；林地穩(wěn)滲速率達(dá)2.30 mm/min，比無林地提高38%。同時，山桃林地達(dá)到穩(wěn)定入滲的時間為300.5 min，比無林荒地長75.5 min(見表6)。對滲透數(shù)據(jù)利用SPSS 20.0進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明，林地與無林荒地滲透速率的差異達(dá)到顯著水平。這說明林地地表徑流入滲量遠(yuǎn)大于無林荒地，可有效減少坡面徑流量、侵蝕量。

表6 山桃林地與無林荒地土壤入滲測定結(jié)果

3.5 根系分布

(1)根系分級及分布。根系觀測表明，根徑<3 mm的根占總根量的19.73%，3—5 mm的根占總根量的35.62%，5—10 mm的根占總根量的30.14%，≥10 mm的根占總根量的14.52%；3—10 mm的根系占總根量的65.76%。

(2)根系分布范圍及根量。山桃的水平根幅平均為1.3 m×1.4 m。對根系質(zhì)量和長度的測量結(jié)果表明：在0—120 cm的土層內(nèi)，0—20 cm的根系重176 g，占總根量的48.22%；20—40 cm的根系重82 g，占總根量的22.47%；40—60 cm的根系重50 g，占總根量的13.7%；60—80 cm的根系重38 g，占總根量的10.41%；80—100 cm的根系重15 g，占總根量的4.11%；100—120 cm的根系重4 g，占總根量的1.1%。折合0—120 cm土層內(nèi)根量為4.98 t/hm2，根系總長為1 687.2 km/hm2。

3.6 改良土壤作用

測定結(jié)果表明，在0—80 cm土層內(nèi)，林地比無林荒地土壤容重降低0.07 g/cm3，孔隙度提高2.75百分點(diǎn)(表7)，土壤通透性大大提高，相應(yīng)也提高了蓄水能力。對0—40 cm土層土壤養(yǎng)分進(jìn)行分析的結(jié)果表明，林地有機(jī)質(zhì)、全磷含量比無林荒地分別增加261.35%和860.61%，全氮則減少了6.62%(詳見表8)。

表7 山桃林地與無林荒地土壤物理性狀對比

表8 山桃林地與無林荒地土壤養(yǎng)分含量對比

4 結(jié) 語

山桃具有較強(qiáng)的耐旱性能和較高的造林成活率，且耐平茬，萌蘗力強(qiáng)，樹冠層截留、枯落物層持水效果明顯。3年生山桃林地120 cm土層內(nèi)根量達(dá)4.98 t/hm2，根系總長達(dá)1 687.2 km/hm2，對根層土壤有一定的固結(jié)作用。發(fā)達(dá)的根系、大量的枯落物，有效地改善了土壤容重、孔隙度等物理性狀，土壤有機(jī)質(zhì)、全磷含量也較無林荒地有明顯提高，林地土壤滲透速率遠(yuǎn)大于無林荒地，可有效減少坡面徑流量、侵蝕量。

(責(zé)任編輯 徐素霞)

S714.7；S662.1

B

1000-0941(2015)04-0050-04

魏志萍(1966—)，女，甘肅白銀市人，高級工程師，主要從事水土保持規(guī)劃設(shè)計及管理工作。

2014-07-10