遼西地區(qū)沙地刺槐林間水土保持效果研究

摘要： ?于2017～2019年在刺槐林與未造林的沙地內(nèi)設立徑流小區(qū)進行比較林間水土保持的效果，其結果表明：2013年在沙地上營造刺槐林后，無人為干擾的情況下，林間的郁閉度、灌木及草本植物的覆蓋度和植物的多樣性較對照處理均增加;土壤流失量、地表徑流量均較對照大大降低，水土保持的效果明顯。總體來看，遼西地區(qū)沙地上營建刺槐林有助于提高植物的覆蓋度和多樣性，可有效減少土壤流失、地表徑流，生態(tài)效益、經(jīng)濟效益明顯。

關鍵詞： ?刺槐; ?水土保持; ?遼西地區(qū)

中圖分類號： ? S 727. 22 ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： ? A ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1001 - 9499（2020）04 - 0029 - 03

遼西地區(qū)屬于半干旱大陸性季風氣候，氣候干旱，十年九旱，生態(tài)系統(tǒng)比較脆弱，土壤的沙化現(xiàn)象嚴重，因此開展沙地人工造林、提高水土保持刻不容緩。刺槐的抗旱耐鹽堿能力較強、生長速度快、壽命長，適合在干旱地區(qū)的造林中廣泛推廣，是我國遼西地區(qū)荒山造林中當前推廣應用的主要樹種之一，在當?shù)厮帘３种邪l(fā)揮了重要的作用。目前，水土保持學中研究的主要內(nèi)容為土壤的侵蝕和地表徑流，兩者的聯(lián)系非常緊密[ 1 - 2 ]，國內(nèi)外對這兩者的研究主要基于標準徑流小區(qū)的方法，并實現(xiàn)了結果的定量化，使用、推廣比較廣泛[ 3 - 4 ]。為了比較遼西地區(qū)沙地栽植刺槐林后，林間水土保持的效果，特開展此研究，比較刺槐林間地表植被多樣性、土壤流失、地表徑流的變化，以期指導當?shù)厣车厮帘３至值臓I建。

1 試驗地情況

試驗安排在遼西地區(qū)的錦州市境內(nèi)（120°57′E，北41°31′N），該地區(qū)大面積坡地栽植刺槐林。土壤類型是遼西地區(qū)典型特征的風沙土;年平均溫度7.6 ℃左右，年均降水量528 mm。刺槐林栽植于2013年，造林時選擇水平梯狀整地的方式，造林密度約4.5 m×2.5 m，梯田面寬度平均2.8 m左右。2017年開始調(diào)查時，刺槐林內(nèi)長勢正常，株高、徑粗、地徑、冠幅等林木生長指標已經(jīng)達到了當?shù)厣车卦灾泊袒绷值纳L平均水平。

2 試驗方法

試驗設置2個處理，分別為栽植刺槐林和未造林（CK），每個處理3次重復。在監(jiān)測地點的刺槐林內(nèi)以及刺槐林旁邊未造林的10°沙地上坡面上分別選擇3個徑流小區(qū)（大樣方）作為3次重復[ 5 ]，每個徑流小區(qū)面積為100 m2（20 m×5 m），要求長邊與坡的方向保持一致。對照地的坡地土壤、周邊微環(huán)境等條件均要求與刺槐林內(nèi)保持一致，以免對試驗結果產(chǎn)生影響[ 6 - 7 ]。試驗期間任2個處理自然發(fā)展，不人工干預。

2. 1 徑流小區(qū)的建設方法

在每個大樣方的邊界建設圍埂，要求牢靠穩(wěn)固，埋入地下深處，地面上露出的高度約20 cm[ 8 ]。每個徑流小區(qū)坡面下部均安裝與徑流流向相互垂直的集流槽，長×寬為5 m×20 cm，下方接1段PVC管（直徑約20 cm），將徑流導入到下方放置的集流桶中（直徑1 m左右，上沿有5個分水孔，其中分水孔的下方放置1個直徑60 cm左右的分流桶）。當集流桶中的水深達到分水孔的高度時開始往外分流，其中1個分流孔流出的水進入到下方的桶中，其余4個通過孔流到桶的外部[ 8 ]。

2. 2 植被多樣性的調(diào)查

分別在每個徑流小區(qū)（大樣方）內(nèi)，沿坡向上、中、下不同的位置排列，取1個植物分布較均勻、具有較好代表性的中樣方（面積5m×5m）。然后在每個中樣方內(nèi)設置1個1 m×1 m的小樣方（選擇的標準為植物分布較均勻、具有較好代表性）并調(diào)查樣方內(nèi)地被植物。喬木、灌木、草本植物種類動態(tài)變化的觀測分別在徑流小區(qū)、中樣方、小樣方內(nèi)進行，調(diào)查的數(shù)據(jù)包括喬木的郁閉度、灌木及草本覆蓋度、各植被類型的種類。調(diào)查的時間為2017～2019年每年的8月下旬。

2. 3 水土保持效果主要參數(shù)的調(diào)查

2017～2019年，每次降雨后對集流桶內(nèi)的水量進行測量，計算得到年度地表徑流量（V）;然后取土樣進行泥沙量的測量，通過蒸發(fā)計算得到土壤的流失量（W）。

測量土壤徑流量 分別測量集流桶內(nèi)的水深（mm）、分流桶的水深（mm），在每個處理的徑流小區(qū)內(nèi)隨機選擇超過3個點進行測量，最后取平均值。

測量土壤流失量 每次降雨后的徑流量加起來得到全年徑流量（V全年），用W200×V全年/200 計算即可得到土壤流失量，其中W200表示200 mL水樣中的干土質(zhì)量。最后結合小區(qū)的面積折算出單位面積的數(shù)值，比較刺槐林間與未造林的沙地上的土壤流失量、地表徑流量。

3 結果與分析

3. 1 刺槐林間植被蓋度、植物多樣性情況分析

由刺槐林內(nèi)植被郁閉度、覆蓋度及多樣性分析（表1）可知：隨著刺槐造林時間的延長，林間喬木的郁閉度逐漸增加。2017～2019年，喬木的郁閉度由20.12%增加到61.51%，增加了41.39個百分點;刺槐林的年限越久，郁閉度增加的幅度越大;2018年比2017年增加15.63個百分點，2019年比2018年增加25.76個百分點;對照小區(qū)的喬木郁閉度從0增加到4.57%，刺槐林比對照增加36.82個百分點，差異極顯著。刺槐林內(nèi)的喬木種類在2017、2018年均為1，對照為0，2019年，刺槐林內(nèi)增加至2種，對照處理為1種，除了原來的刺槐以外，多了為數(shù)較少的白榆，對照處理增加的也為白榆。

隨著刺槐林年限的增加，灌木的覆蓋度逐漸增加，由2017年的39.81%增加到2019年的54.29%，增幅為14.48個百分點;年限越久，灌木增加的幅度越大，2018年比2017年增加0.34個百分點，2019年比2018年增加14.14個百分點;對照處理的灌木覆蓋度由0增加到17.28%，增加幅度稍大于刺槐林的變化。由此可知，在沒有喬木的干擾下，對照處理的灌木更新速度有所加快。隨著年限的延長，刺槐林內(nèi)灌木的種類變化從2種增加到4種，增加的有荊條、胡枝子，對照處理灌木的種類從0增加到1種，增加的為荊條，數(shù)量比較少。

隨著刺槐林年限的增加，草本植物的覆蓋度逐漸增加，2017～2019年覆蓋度由20.78%提高到48.54%，增幅為27.76個百分點;隨著刺槐林年限的增加，草本植物的覆蓋度增加幅度逐漸降低，2018年比2017年增加17.97個百分點，2019年比2018年增加9.79個百分點;對照2017～2019年草本植物覆蓋度由7.93%增加到75.68%，增幅達到了67.75個百分點，增加的效果極顯著好于刺槐林的處理。說明在沒有喬灌木的影響下，草本植物的生長速度很快。刺槐林內(nèi)草本植物的種類由2017年的4種增加到2019年的14種，對照處理草本植物由4種增加到10種，增加的主要為蒿類植物，此外還有少量的雞眼草、羊胡子草等。

3. 2 刺槐林間水土保持效果分析

由刺槐林水土保持的效果分析（表2）可知：2013年營建的刺槐林，2017年的土壤流失量、地表徑流量分別為0.59 t/hm2、110.57 m3/hm2，而對照分別為51.78 t/hm2、900.75 m3/hm2，差異極為顯著;2018年之后刺槐林處理內(nèi)的土壤流失量、地表徑流量均為0，而對照處理在2018年分別為34.51 t/hm2、180.12 m3/hm2，2019年分別為20.98 t/hm2、101.45 m3/hm2。

4 結 論

通過設置刺槐林、未造林的2個處理，比較喬木的郁閉度、灌木及草本植物的覆蓋度、土壤流失量、地表徑流量的變化結果表明：沙地上栽植刺槐后，隨著時間的延長，林間喬木的郁閉度逐漸增加（2017～2019年由20.12%增加到61.51%），增加的效果明顯好于未造林處理（2017～2019年從0增加到4.57%）;隨著刺槐林營建時間的延長，林間灌木、草本植物的覆蓋度均有所增加（灌木由2017年的39.81%增加到2019年的54.29%，草本植物由20.78%提高到48.54%），其中灌木的增幅稍低于未造林的處理（灌木覆蓋度由0增加到17.28%），草本植物的增幅遠遠低于未造林的對照處理（草本植物由7.93%增加到75.68%），由此可知沒有喬木的情況下對草本植物的生長影響最大;整體來說，刺槐林間物種多樣性有較大幅度的增加，而未造林的植物多樣性有一定的增加，但是整體數(shù)量上明顯少于刺槐林;在水土保持效果上，刺槐林營建第5年開始，土壤流失量、地表徑流量均達到了0，而未造林的處理在第6年時土壤流失量、地表徑流量分別為20.98 t/hm2、101.45 m3/hm2;由此可知沙地營建刺槐林有較好的水土保持效果。

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第1作者簡介： ?李寧（1981-）， ?男， ?碩士， ?高級工程師， ?研究方向： ?林業(yè)。

收稿日期： 2020 - 04 - ?09

（責任編輯： ? 李 丹）

Abstract In order to explore the effect of soil and water conservation after the establishment of Robinia pseudoacacia forests on the sandy land in western Liaoning， a runoff community was set up between 2017-2019 and the unforested sandy land for comparison. The results show that in 2013， Robinia pseudoacacia was constructed on the sand after the forest， without man-made interference， the canopy density between the forest and the coverage of shrubs and herbs increased during the 2017-2019 survey. The plant diversity increased significantly compared with the control treatment， and the amount of soil loss and surface diameter. The flow rate is greatly reduced compared with the control， and the effect of soil and water conservation is obvious. Overall， the construction of Robinia pseudoacacia forests on the sandy land in western Liaoning can help increase plant coverage and diversity， effectively reduce soil erosion， surface runoff， and have obvious ecological and economic benefits.

Key words Robinia pseudoacacia; ?Soil and water conservation; ?Western Liaoning