西藏砂生槐水土保持效益分析

曾加芹，田兴军，刘杨军，池瞻仲

（1.西藏农牧学院 资源与环境学院，西藏 林芝860000；2.南京大学 生命科学院，江苏 南京210093）

砂生槐（Sophora moorcroftiana）藏语称之为吉娃，属豆科槐属，是较矮而多枝的灌木。砂生槐是一种喜暖、旱中生灌木。在西藏，多生于2 800～4 400m的山坡灌丛中，河漫滩沙质、石质山坡，在雅鲁藏布江河谷常呈大片群落出现，砂生槐既可种子繁殖，又可无性繁殖［1］。砂生槐质地柔软，略有苦味，幼嫩时，羊采食，利用高峰期在6—7月。8—9月荚果成熟，可采收作家畜的精料，其豆荚的粗蛋白质含量为茎叶的2倍，作为高寒地区的蛋白质饲料，有开发利用的价值［2］。砂生槐花期长，花色美，既是观赏植物也是蜜源植物。砂生槐还可入药，有清热、解毒之功效，可以综合开发利用［3］。前人对砂生槐种子的药用性有较多的研究，得出其具有抗肿瘤、免疫调节等活性等重大成果［4－6］，而缺少砂生槐改善高原生态环境——水土保持功能的研究，而这方面的研究对指导和改善高原水土流失状况有着十分重要的意义。

1 试验区概况

试验区位于西藏东南部林芝地区雅江下游西南侧。地理坐标为94°23′E，29°31′N。该区属湿润山地暖温带和半湿润山地温带气候；冬春少雨，降水主要集中在夏秋，雨热同季，年平均气温2.4℃。1月是最冷月，平均气温－6.9℃，最热月是7月，平均气温10.2℃，年均降雨量为754.4mm，年均相对湿度64%，年均蒸发量1 760.2mm，土壤多为沙质土和黏质土。研究区主要植被类型是砂生槐为主的落叶灌丛林。

2 试验内容及方法

2.1 样地设置及取样

在典型地区设置3个面积为20m×20m样地，分别为覆盖率50%的砂生槐样地A、覆盖率25%的砂生槐地样B和覆盖率5%的荒草样地C。在样地内设置灌木样方2m×2m，草本样方1m×1m，枯落物样方0.5m×0.5m。在样地内按照自上而下的顺序，设置小样方进行调查及取样。取样内容包括灌木和草本鲜质量、枯落物收集、土壤取样等。

2.2 测定方法

2.2.1 植株持水量测定 采用收获法和浸水法。将样地里新割下的砂生槐、草本植株称量后完全泡入水中，12h后取出，滤干至没有水滴滴下后称质量，前后差值为植株持水量。

2.2.2 枯落物水文特征测定

（1）枯落物干质量和含水量测定：在每个试验区内分别取50cm×50cm的小样方，首先把样方内所有枯落物取出来，清除石粒和土壤碎粒后，分别称质量，然后放入铝盒内烘干称质量，测定枯落物干质量和含水量，每个试验3次重复。

（2）枯落物的持水量和截留量的测定：把样方内所有枯落物取出来，清除石粒和土壤碎粒后，分别称质量，然后把样品泡入水中20～40h后称量，测最大持水量。枯落物截留量的测定可以从测得的最大持水量减去原来自然状态时的含水量获得，然后计算出其最大持水率和截留量。

2.2.3 土壤理化性质测定

（1）在试验样地中分别设置10cm×10cm的标准地，每个标准地按“S”形布置3个土壤取样点，土壤采集深度分别为0～10、10～20和20～30cm。

（2）根据《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、土壤饱和含水量采用环刀法［7］。

（3）根据《土壤理化分析》测定土壤pH、全N，有效 N、有效P、有效 K、有机质含量［7］。

（4）通过计算得出土壤总孔隙度、土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度等指标。

2.2.4 土壤侵蚀量测定 选择20cm的木棍9个，平均插在3个样地的不同点，然后在与土表层平行处做上记号。测定2014年7月到10月之间土壤流失所造的厚度，计算每个样地的平均厚度。

3 结果与分析

3.1 砂生槐植株持水能力

表1 植株的持水量

从表1可以看出，3个样地植株的最大持水率分别是38.9%、35.7%、36.6%，砂生槐 A 样地持水率最大。覆盖率为50%的砂生槐A样地、覆盖率为25%的砂生槐B样地与覆盖力为5%的荒草C样地相比，最大持水量分别高出164.4%、93.6%，原因是地上植株的存在对降雨具有很强的截流和吸附作用。当雨滴降落到植株的茎叶上，一部分被植株吸收，保存在植物体内；一部分吸附在表面形成水珠，当雨滴重力超过吸附能力时，则顺茎叶缓慢下落到地表，减少雨滴击溅力度。落下的水滴被地表枯落物吸收下渗到土壤形成地下径流，减少地表径流，进而减少土壤的侵蚀。当然，植株的持水能力主要是由植株本身的干鲜比、枝叶形态、枝叶面积、叶面粗细等因素决定［8］。本研究中生物量鲜质量和覆盖率为：砂生槐A样地＞砂生槐B样地＞荒草地C样地；植株的最大持水量为：砂生槐A样地＞砂生槐B样地＞荒草地C样地，说明植被枝叶生长越茂盛，生物量越大，其持水能力越强。

3.2 地表枯落物的水文效应

表2 枯落物的水文性质

枯落物的持水能力与枯落物量、枯落物类型、腐烂程度、堆积状态、堆积量、干湿状态等有一定的关系［8］。从表2可以看出，砂生槐A样地与砂生槐B样地植物枯落物的最大持水量比荒草地C样地分别高出220.5%和126.7%；但最大持水量不代表枯落物对雨水的截流量，有效截流量才是反映枯落物对降雨截留的真正指标，其与枯落物的数量、水分状况、降雨特性有关［9］。砂生槐A样地与砂生槐B样地植株的有效截流量分别是荒草地C样地的3.14、2.21倍。砂生槐样地产生大量的枯枝落叶，具有很强的吸水储水能力，减少地表径流对土壤的冲刷。所以枯枝落叶层具有阻延径流、防止土壤溅蚀和提高表土抗冲能力等作用。枯枝落叶层不仅自身具有一定的抗径流冲刷能力，其覆盖地表后，也可明显起到减少表土冲刷的作用。

3.3 砂生槐保水肥能力分析

3.3.1 改善土壤物理性状 植被的存在影响着土壤的理化性质。本研究对同一植被不同覆盖度及不同类型条件下的土壤容重、孔隙度等指标进行研究，结果显示土壤的物理性质存在较大差异。由表3可见，土层0～30cm之间，砂生槐A样地土壤容重为0.81～1.08g·cm－3，砂生槐B样地土壤容重为1.12～1.28g·cm－3，荒草地土壤容重为1.41～1.46g·cm－3，每一个土层，土壤容重均为：砂生槐A样地＜砂生槐B样地＜荒草地C样地。而土层0～30cm，土壤总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度均为：砂生槐A样地＞砂生槐B样地＞荒草地C样地。砂生槐的枯落物及根系的存在，改善了土壤的物理性状，降低土壤容重，增加土壤的孔隙度，提高了土壤的渗透性，同时有利于土壤气体的交换。

表3 土壤的物理性质

表4 土壤的保水能力

3.3.2 增强土壤保水能力 从表4可以看出，砂生槐A样地土层平均自然含水量、饱和含水量、毛管持水量分别比砂生槐B样地高15.7%、11.8%、8.7%，比荒草地C样地高17.9%、25.4%、18.4%。砂生槐适应性强，生于沿雅鲁藏布江河谷600多km的山谷河溪边或石砾灌木丛中，枝叶繁茂，截留大量降雨，降低雨滴的冲击力。产生大量的枯枝落叶，涵养水分，减少地表径流，增加了地下径流。加上发达的根系保水功能，植株的保水能力更加明显。

3.3.3 改善土壤肥力 土壤的有机质含量、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标，也是植物营养的主要来源。从表5可以看出，在0～10cm、10～20cm、20～30cm土层中，砂生槐A样地每kg土中有机质含量、全N含量、有效N含量、有效P含量、有效K含量都分别高于砂生槐B样地，而且远远高于荒草地C样地，说明植被影响着土壤的肥力。覆盖率较高的A样地中由于砂生槐枝叶繁茂，根系发达，死亡的老根和枯落物的分解，都有利于提高土壤有机质，进而促进微生物生长和活动，加强元素分解及转换的速率，改善土壤的化学性质，提高土壤保肥保水能力。

表5 土壤的化学性质

3.3.4 砂生槐减少土壤侵蚀

通过对3样地的土壤流失量的测定，结果见表6。由表6可以看出砂生槐减少土壤流失效益非常的明显，砂生槐A样地（覆盖率50%）、砂生槐B样地（覆盖率25%）与荒草地C样地相比土壤流失量减少率分别减少了40.5%、19.1%。这主要是因为砂生槐枝叶繁茂，对降雨有直接的拦截，避免雨水对裸露土壤的溅蚀作用，加长了形成地表径流的时间，再加砂生槐的枯枝落叶层减小径流对土壤的冲刷作用，这些枯枝落叶形成腐殖质后，改善土壤的团粒结构，提高了土壤的抗冲和抗侵蚀性，增加土壤的渗透能力。而荒草地由于植被覆盖率低，加上地表枯落物少，所以土壤极易流失。

表6 土壤的流失量

4 结论

本文分别从植株持水量、枯落物持水量及植被对地下土壤的水土保持效应等方面对砂生槐水土保持功能进行了研究。结果显示：砂生槐A样地（覆盖率50%）与砂生槐B样地（覆盖率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样地强，而且覆盖率越高其效果越好。砂生槐在中国主要分布在雅鲁藏布江流域，生于山谷河溪边的林下或石砾灌木丛中，海拔3 000～4 500m。砂生槐枝叶繁茂，其繁茂的枝叶可截留大量降雨，减小雨水对地面的冲击力；大量的枯枝落叶吸收大量水分，减少水分蒸发和地表径流，涵养水源；发达的根系及枯枝落叶腐烂后有利于提高土壤有机质，增加土壤肥力。鉴于此，为了储存水分，提高土壤肥力，减少土壤侵蚀，控制西藏地区的水土流失，砂生槐可作为保水保土、退耕还林还草的树种大面积推广。

［1］中国植物志编委会.中国植物志（第40卷）［M］.北京：科学出版社，1994

［2］许毓英.西藏砂生槐种子营养成分的初步研究［J］.自然资源学报，1992，12（4）：42－48

［3］李玉祥.西藏砂生槐的生物学特性及综合利用［J］.资源科学，1993，15（5）：57－59

［4］马兴铭，李红玉，尹少甫，等.砂生槐子生物碱杀灭原头蚴及抗炎作用［J］.中国寄生虫病防治杂志，2004，12（4）：36－39

［5］马兴铭，李红玉，尹少甫，等.藏药砂生槐子生物碱抗炎抑菌活性的研究［J］.中医药学报，2004，12（5）：12－15

［6］马兴铭，李红玉，尹少甫，等.砂生槐种子生物碱诱导SGC－7901细胞凋亡的实验研究［J］.中成药，2004，12（8）：26－31

［7］中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析［M］.上海：上海科学技术出版社，1978

［8］中野秀章.森林水文学［M］.李云森，译.北京：中国农业出版社，1983

［9］王世发.齐齐哈尔地区有机质含量的测定及分析［J］.齐齐哈尔大学学报，2008，15（3）：58－61