刺五加在东北黑土区埂带上的生态适应性及水保效益研究

陈英智, 李立新

(黑龙江省水土保持科学研究所 牡丹江试验站, 黑龙江 牡丹江 157010)

刺五加在东北黑土区埂带上的生态适应性及水保效益研究

陈英智, 李立新

(黑龙江省水土保持科学研究所 牡丹江试验站, 黑龙江 牡丹江 157010)

为了解决东北黑土区坡耕地治理中埂带植物品种少、水保效益差的问题，在黑龙江省牡丹江修建梯田埂和地埂试验区，在埂带上栽植长梗刺五加和短梗刺五加，设置径流小区，以自然裸露为对照。通过对埂带刺五加生物量、泥沙和径流量、对土壤含水量影响及经济效益观测，研究刺五加在东北黑土区埂带上的生态适应性及水土保持效益。结果表明：长梗刺五加和短梗刺五加在梯田埂和地埂上均有良好的适应性；埂带刺五加试验区土壤侵蚀量低于东北黑土区容许土壤流失量200 t/(km2·a)，满足水土保持功能要求；观测不同深度土壤含水量，刺五加埂带显著高于对照； 栽植第三年的经济效益，梯田埂上短梗刺五加和长梗刺五加分别达到了96 880元/hm2和10 740元/hm2。地埂上短梗刺五加和长梗刺五加分别达到47 700元/hm2和10 665元/hm2，经济效益显著；二者相比，短梗刺五加在埂带上优于长梗刺五加。

刺五加; 埂带; 适应性; 水土保持; 效益

在东北黑土区坡耕地水土流失治理实际工作中，地埂和梯田是重要并广泛采用的水土保持措施[1-3]。随着坡面治理面积增加，埂带占地面积逐年增长。目前东北黑土区埂带植物只有紫穗槐、胡枝子、桑树、黄花菜等少数几种，虽然能够发挥一定的保持水土的作用，但是这些埂带植物在科学配置上显得过于单一，有些亚乔类树种树身过高，还有些串根性强的植物不适合用于埂带栽培。并且存在埂带植物退化，蓄水保土能力下降，经济效益低的问题[4-6]。尤其在纬度较高的地区，由于受特定气候条件和立地条件的制约，适宜埂带栽植的水土保持经济植物比较匮乏。本文对黑龙江省海林市引进短梗刺五加和长梗刺五加进行埂带适应性研究，以期找到更适宜在东北黑土区埂带上栽植的新植物品种。研究时间为3 a，本文为栽植后2 a的研究成果。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

研究区位于黑龙江省牡丹江市爱民区北安乡，地理位置：129°35′56.2″E，44°38′17.6″N，地处东北黑土区范围内的黑龙江省东部低山丘陵类型区，海拔330 m，土壤主要为暗棕壤，主要成土矿物以元古代片麻状花岗石为主。土层较薄，一般20—30 cm。土壤肥力较低，有效土层厚度5—10 cm，土壤有机质含量在2.02%，全氮0.122%，全磷0.165%，pH值为6.24～7.47，底土为壤土和黄砂土。气候属中温带大陆性季风气候区，年平均气温3.5℃，最高气温40℃，最低气温-34℃，年平均降水量542 mm，80%集中在6—9月份；年平均日照时数2 573 h，无霜期125 d，初霜一般在9 月下旬，终霜4 月下旬，≥10℃的有效积温为2 620 ℃。

供试刺五加品种为黑龙江省海林市为长埂刺五加(AcanthopanaxsenticosusHams)和短埂刺五加(Acanthapanaxsessiliflorusseem)，苗龄为2 a。刺五加为五加科落叶灌木，刺五加嫩叶采摘后可以鲜食、盐制、干制、软包装罐头，还是上好的制茶原料，根茎和果实可药用[7-8]。

1.2 试验设计

梯田试验区坡面坡度为8°，坡向为东西向，田面宽10 m，埂长132 m，埂高1.43 m，埂水平宽度2.05 m，埂斜面宽2.50 m，梯田埂坡度35°。供试植物在埂上栽植3行，株行距为0.5 m×1.0 m；地埂试验区地面坡度5°，坡向为南北向，埂间距15 m，埂长35 m，埂底宽1.5 m，埂上顶宽0.4 m，埂高度0.86 m，埂的斜面坡长1.5 m，坡度35°。供试植物在埂上栽植2行，株行距为0.5 m×1.0 m。

在埂带上设置径流观测小区和对照径流观测小区，三次重复，其中梯田埂径流小区长2.5 m，宽2 m，高0.4 m。水平投影面积为4.08 m2。每个小区内定植刺五加11株，坡上栽4株，中间栽3株，坡下栽4株，株行距为0.5 m×1 m；地埂径流小区长1.5 m，宽2 m，高0.4 m，小区斜坡面积为3 m2(1.5 m×2 m)，水平投影面积2.44 m2，小区内定植刺五加7 株，坡上栽4 株，坡下栽3株，株行距为0.5 m×1 m。

1.3 研究方法

1.3.1 埂带适应性测量 选取株高、茎粗、根蘖数、冠幅、平均须根长、平均须根数、须根条数和根重等做为长梗刺五加和短梗刺五加埂带适应性评价指标，每个品种试验地随机选择三个小区进行观察采样，小区观察点的选取按照“五点采样法”，避免选边缘植株。

1.3.2 泥沙和径流量测量 采取刺五加供试品种径流小区与裸露(对照区)径流小区各项试验指标数据相对比的试验方法。一次降雨产流后，供试植物小区比对照小区减少的径流量占对照区径流量的百分比称之为保水效应，供试植物小区比对照小区减少的土壤冲刷量占对照区冲刷量的百分比称之为保土效应，每次降雨产流结束后，量算集流桶的水及泥沙总量，人工取样，烘干、称重、计算。通过观测计算得到保水效应和保土效益值来衡量固埂防冲能力[9-10]，从而分析出每个供试植物的水土保持效益。

保水效应：Cw=(1-W/Wck)×100%

保土效应：Cs=(1-S/Sck)×100%

式中：Cw——保水效应；Cs——保土效应；W，S——分别为供试植物径流小区的径流量和土壤冲刷量；Wck，Sck——对照小区的径流量和冲刷量。

1.3.3 土壤含水量测量 间隔固定时间用土钻取土样测定土壤含水量，深度分别为0—10 cm，10—20 cm，20—30 cm，30—40 cm，铝盒直径40 mm，高20 mm，烘干法测定。

1.3.4 经济效益观测 短梗/长梗刺五加经济效益(元/hm2)=每公顷产鲜果量(kg)×果实当年市场价格(元/kg)+每公顷产嫩叶(kg)×嫩叶当年市场价格(元/kg)+每公顷产茎杆(kg)×茎杆当年市场价格(元/kg)。

2 结果与分析

2.1 埂带适应性分析

埂带上定植第3年较第2年8个观测指标中，除了冠幅之外，两个刺五加品种，株高、茎粗、根蘖数、须根长、须根粗、须根数及根重的发育都较上一年增加了10%以上，说明长梗刺五加和短梗刺五加在梯田埂和地埂上均有良好的适应性，其中短梗刺五加在埂带上各项指标的增长量均大于长梗刺五加(表1)。

表1 刺五加株丛及根系生长量观测

2.2 蓄水保土作用

栽植第一年未进行径流和泥沙观测，第二年观测期降雨量为415 mm，对照小区产流次数24次，处理小区产流19次，第三年观测期降雨量为388 mm，对照小区产流18 次，处理小区产流12次。

两年径流量和泥沙量数据显示，栽植第三年，梯田埂短梗刺五加和长梗刺五加保水效应达到93.8%和86.5%，保土效应分别达到96.3%和89.0%；地埂短梗刺五加和长梗刺五加保水效应分别达到了90.5%和83.5%，保土效应分别达到了96.1%和92.5%。两种刺五加均具有良好的蓄水保土功效。两个品种相比较，短梗刺五加对梯田埂和地埂径流量和泥沙量影响均大于长梗刺五加(表2)。

表2 刺五加在不同埂带上泥沙和径流观测表

注：n为产流次数；a为径流系数；W为径流量；Cw为保水效应；S为侵蚀量,M为土壤侵蚀模数；Cs为保土效应。

2.3 土壤含水量分析

土壤含水率的高低是影响植物生长的重要因子之一[11-12]。观测0—10，10—20，20—30，30—40 cm深度土壤含水率，在梯田埂上和地埂上含水量显著高于对照。栽植第2年短梗刺五加在梯田埂上比对照分别高出53.9%，58.4%，62.5%，62.7%，在地埂上比对照高出33.0%，4.6%，6.1%，22.6%；长梗刺五加在梯田埂上比对照分别高出58.8%，30.1%，35.7%，65.7%，在地埂上比对照高出45.0%，37.0%，13.0%和37.4%；栽植第3年短梗刺五加梯田埂上比对照分别高出42.2%，22.8%，89.6%，73.3%，地埂上比对照高出41.1%，4.3%，10.2%，6.1%；长梗刺五加梯田埂上比对照分别高出18.1%，14.0%，28.3%，36.2%，地埂上比对照高出12.2%，17.9%，9.3%，14.9% (表3)。说明短梗刺五加、长梗刺五加均具有较好的保持土壤水份的作用，两个品种相比较，短梗刺五加保水作用好于长梗刺五加。

2.4 经济效益分析

目前刺五加嫩叶市场价格6元/kg，果实市场价格10元/kg，茎杆0.5元/kg。从表4可以看出，栽植第2年梯田埂上短梗刺五加和长梗刺五加经济效益分别达到49 203元/hm2和7 523元/hm2，第3年分别达到了96 880元/hm2和10 740元/hm2，经济效益增长幅度分别达到96.9%和42.8%；第2年地埂上短梗刺五加和长梗刺五加经济效益分别达23 403元/hm2和7 523元/hm2，第3年分别达到47 700元/hm2和10 665元/hm2，增长幅度分别达到了103.8%和41.8%。

刺五加的丰产年限在5～10 a，以后随着苗龄的增长，茎、叶、果的产量将会逐年提高，经济效益更加显著，10 a后老株更新，根和皮都是中药材[13]。长梗刺五加属于喜水喜肥性灌木，耐旱能力较差，植株生长相对矮小，虽然它的果、茎、叶产量比短梗刺五加低，但效益还是高于种植一般的农作物。短梗刺五加在梯田埂上的适应性最强，生长量最大，经济效益部位(果、茎、叶)的产量明显高于长梗刺五加。

表3 刺五加梯田埂和地埂埂带的田间含水率观测

表4 经济效益观测

3 结 论

(1) 长梗刺五加和短梗刺五加在梯田埂和地埂上均有良好的适应性，短梗刺五加在埂带上株高、茎粗、根蘖数、须根长、须根粗、须根数及根重等发育各项指标的增长量均大于长梗刺五加，在地埂及梯田埂上的生长表现最为突出，它集中药材、蔬菜一身，表现出耐贫瘠、耐寒、耐旱、生长迅速、根系发达、枝叶茂盛、抗逆性强、栽培容易，是一种优良的水土保持经济灌木，可在东北黑土区的埂带上大面积推广应用。长梗刺五加在土质疏松，土地肥沃，黑土层较厚，地下水位适中的埂上生长良好。但是，不适宜在土壤瘠薄，水份严重缺乏的埂带上栽培，特别是不适合在干旱的黄砂土埂上栽培。

(2) 第2年埂带对照区表现为强烈侵蚀和中度侵蚀，刺五加试验区表现为轻度侵蚀。第三年埂带对照区侵蚀强度均为轻度，刺五加小区侵蚀强度降到微度，土壤侵蚀量低于东北黑土区容许土壤流失量200 t/(km2·a)，满足水土保持功能要求。栽植第三年短埂刺五加在梯田埂和地埂的保水率分别达到了93.8%和90.5%；长埂刺五加在梯田埂和地埂的保水率分别达到了86.5%和83.5%，均具有良好的蓄水功能。短埂刺五加的蓄水保土能力均好于长埂刺五加。

(3) 短梗刺五加、长梗刺五加具有较好的保持土壤水份的作用，观测0—10，10—20，20—30，30—40 cm深度土壤含水量，第2年和第3年在埂带上含水量显著高于对照，两个品种相比较，短梗刺五加保水作用好于长梗刺五加。

(4) 梯田埂上短梗刺五加和长梗刺五加第2年经济效益分别达到49 203元/hm2和7 523元/hm2， 第3年分别达到了96 880元/hm2和10 740元/hm2。地埂上短梗刺五加和长梗刺五加第2年经济效益分别达23 403元/hm2和7 523元/hm2，第3年分别达到47 700元/hm2和10 665元/hm2。短梗刺五加在埂带上栽植经济效益显著。长梗刺五加属于喜水喜肥性灌木，耐旱能力较差，植株生长相对矮小，虽然它的果、茎、叶产量比短梗刺五加低，但经济效益还是高于种植一般的农作物。

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StudiesontheEcologicalAdaptabilityandBenefitofSoilandWaterConservationofEleutherococcussenticosusinFieldBundofBlackSoilRegioninNortheasternChina

CHEN Ying-zhi, LI Li-xin

(MudanjiangStationofSoilandWaterConservation,HeilongjiangInstituteofSoilandWaterConservationScience,Mudanjiang,Heilongjiang157010,China)

Studies on the ecological adaptability and benefit of soil and water conservation of two species ofEleutherococcussenticosuswere conducted in order to solve problems on lack of plant species grown in field bund and poor benefit of soil and water conservation in the northeast black earth area in the hilly land by building ladder ridge and field ridge test area and planting long stemsEleutherococcussenticosusand short stemsEleutherococcussenticosusin ridge, setting up the runoff test area, and selecting natural bare land as control in Mudanjiang, Heilongjiang province,. Based on the effect ofEleutherococcussenticosusbiomass on sediment and runoff, economic benefit and soil moisture content, the soil and water conservation benefits and ecological adaptability ofEleutherococcussenticosusin the northeast black soil area were studied. Results show that the thistleEleutherococcussenticosusand short stem Eleutherococcus senticosus grown on ladder rideg and field ridge have the good adaptability; the soil erosion rate inEleutherococcussenticosustest area of the northeast black earth area is less than the tolerance soil erosion rate 200 t/(km2·a), meeting the requirements of soil and water conservation function; observed soil moisture content of different depths in ridge grownEleutherococcussenticosuswas much higher than that of the control; in the third year, the planting economic benefits of ladder ridge grown short stemsEleutherococcussenticosusand long stemsEleutherococcussenticosusreached up to 96 880 yuan/hm2and 10 740 yuan/hm2, respcectively. The economic benefits of field ridge grown short stems Eleutherococcus senticosus and long stemsEleutherococcussenticosusreached to 47 700 yuan/hm2and 10 665 yuan/hm2, respectively, economic benefit is significant. Compared two species ofEleutherococcussenticosu, short stemsEleutherococcussenticosusis bwtter than the long stemsEleutherococcussenticosus.

Eleutherococcussenticosus; field bund; adaptability; soil and water conservation; benefit

2014-03-02

：2014-03-20

黑龙江省科技厅科技攻关项目(GB08C2004-02)

陈英智(1966—),女,黑龙江省延寿县人,硕士,高级工程师,从事水土保持科学研究。E-mail:yingzhichen@163.com

S157.1

：A

：1005-3409(2014)04-0138-05