辽西地区沙地刺槐林间水土保持效果研究

摘要：  于2017～2019年在刺槐林与未造林的沙地内设立径流小区进行比较林间水土保持的效果，其结果表明：2013年在沙地上营造刺槐林后，无人为干扰的情况下，林间的郁闭度、灌木及草本植物的覆盖度和植物的多样性较对照处理均增加;土壤流失量、地表径流量均较对照大大降低，水土保持的效果明显。总体来看，辽西地区沙地上营建刺槐林有助于提高植物的覆盖度和多样性，可有效减少土壤流失、地表径流，生态效益、经济效益明显。

关键词：  刺槐;  水土保持;  辽西地区

中图分类号：   S 727. 22               文献标识码：   A                文章编号：1001 - 9499（2020）04 - 0029 - 03

辽西地区属于半干旱大陆性季风气候，气候干旱，十年九旱，生态系统比较脆弱，土壤的沙化现象严重，因此开展沙地人工造林、提高水土保持刻不容缓。刺槐的抗旱耐盐碱能力较强、生长速度快、寿命长，适合在干旱地区的造林中广泛推广，是我国辽西地区荒山造林中当前推广应用的主要树种之一，在当地水土保持中发挥了重要的作用。目前，水土保持学中研究的主要内容为土壤的侵蚀和地表径流，两者的联系非常紧密[ 1 - 2 ]，国内外对这两者的研究主要基于标准径流小区的方法，并实现了结果的定量化，使用、推广比较广泛[ 3 - 4 ]。为了比较辽西地区沙地栽植刺槐林后，林间水土保持的效果，特开展此研究，比较刺槐林间地表植被多样性、土壤流失、地表径流的变化，以期指导当地沙地水土保持林的营建。

1 试验地情况

试验安排在辽西地区的锦州市境内（120°57′E，北41°31′N），该地区大面积坡地栽植刺槐林。土壤类型是辽西地区典型特征的风沙土;年平均温度7.6 ℃左右，年均降水量528 mm。刺槐林栽植于2013年，造林时选择水平梯状整地的方式，造林密度约4.5 m×2.5 m，梯田面宽度平均2.8 m左右。2017年开始调查时，刺槐林内长势正常，株高、径粗、地径、冠幅等林木生长指标已经达到了当地沙地栽植刺槐林的生长平均水平。

2 试验方法

试验设置2个处理，分别为栽植刺槐林和未造林（CK），每个处理3次重复。在监测地点的刺槐林内以及刺槐林旁边未造林的10°沙地上坡面上分别选择3个径流小区（大样方）作为3次重复[ 5 ]，每个径流小区面积为100 m2（20 m×5 m），要求长边与坡的方向保持一致。对照地的坡地土壤、周边微环境等条件均要求与刺槐林内保持一致，以免对试验结果产生影响[ 6 - 7 ]。试验期间任2个处理自然发展，不人工干预。

2. 1 径流小区的建设方法

在每个大样方的边界建设围埂，要求牢靠稳固，埋入地下深处，地面上露出的高度约20 cm[ 8 ]。每个径流小区坡面下部均安装与径流流向相互垂直的集流槽，长×宽为5 m×20 cm，下方接1段PVC管（直径约20 cm），将径流导入到下方放置的集流桶中（直径1 m左右，上沿有5个分水孔，其中分水孔的下方放置1个直径60 cm左右的分流桶）。当集流桶中的水深达到分水孔的高度时开始往外分流，其中1个分流孔流出的水进入到下方的桶中，其余4个通过孔流到桶的外部[ 8 ]。

2. 2 植被多样性的调查

分别在每个径流小区（大样方）内，沿坡向上、中、下不同的位置排列，取1个植物分布较均匀、具有较好代表性的中样方（面积5m×5m）。然后在每个中样方内设置1个1 m×1 m的小样方（选择的标准为植物分布较均匀、具有较好代表性）并调查样方内地被植物。乔木、灌木、草本植物种类动态变化的观测分别在径流小区、中样方、小样方内进行，调查的数据包括乔木的郁闭度、灌木及草本覆盖度、各植被类型的种类。调查的时间为2017～2019年每年的8月下旬。

2. 3 水土保持效果主要参数的调查

2017～2019年，每次降雨后对集流桶内的水量进行测量，计算得到年度地表径流量（V）;然后取土样进行泥沙量的测量，通过蒸发计算得到土壤的流失量（W）。

测量土壤径流量 分别测量集流桶内的水深（mm）、分流桶的水深（mm），在每个处理的径流小区内随机选择超过3个点进行测量，最后取平均值。

测量土壤流失量 每次降雨后的径流量加起来得到全年径流量（V全年），用W200×V全年/200 计算即可得到土壤流失量，其中W200表示200 mL水样中的干土质量。最后结合小区的面积折算出单位面积的数值，比较刺槐林间与未造林的沙地上的土壤流失量、地表径流量。

3 结果与分析

3. 1 刺槐林间植被盖度、植物多样性情况分析

由刺槐林内植被郁闭度、覆盖度及多样性分析（表1）可知：随着刺槐造林时间的延长，林间乔木的郁闭度逐渐增加。2017～2019年，乔木的郁闭度由20.12%增加到61.51%，增加了41.39个百分点;刺槐林的年限越久，郁闭度增加的幅度越大;2018年比2017年增加15.63个百分点，2019年比2018年增加25.76個百分点;对照小区的乔木郁闭度从0增加到4.57%，刺槐林比对照增加36.82个百分点，差异极显著。刺槐林内的乔木种类在2017、2018年均为1，对照为0，2019年，刺槐林内增加至2种，对照处理为1种，除了原来的刺槐以外，多了为数较少的白榆，对照处理增加的也为白榆。

随着刺槐林年限的增加，灌木的覆盖度逐渐增加，由2017年的39.81%增加到2019年的54.29%，增幅为14.48个百分点;年限越久，灌木增加的幅度越大，2018年比2017年增加0.34个百分点，2019年比2018年增加14.14个百分点;对照处理的灌木覆盖度由0增加到17.28%，增加幅度稍大于刺槐林的变化。由此可知，在没有乔木的干扰下，对照处理的灌木更新速度有所加快。随着年限的延长，刺槐林内灌木的种类变化从2种增加到4种，增加的有荆条、胡枝子，对照处理灌木的种类从0增加到1种，增加的为荆条，数量比较少。

随着刺槐林年限的增加，草本植物的覆盖度逐渐增加，2017～2019年覆盖度由20.78%提高到48.54%，增幅为27.76个百分点;随着刺槐林年限的增加，草本植物的覆盖度增加幅度逐渐降低，2018年比2017年增加17.97个百分点，2019年比2018年增加9.79个百分点;对照2017～2019年草本植物覆盖度由7.93%增加到75.68%，增幅达到了67.75个百分点，增加的效果极显著好于刺槐林的处理。说明在没有乔灌木的影响下，草本植物的生长速度很快。刺槐林内草本植物的种类由2017年的4种增加到2019年的14种，对照处理草本植物由4种增加到10种，增加的主要为蒿类植物，此外还有少量的鸡眼草、羊胡子草等。

3. 2 刺槐林间水土保持效果分析

由刺槐林水土保持的效果分析（表2）可知：2013年营建的刺槐林，2017年的土壤流失量、地表径流量分别为0.59 t/hm2、110.57 m3/hm2，而对照分别为51.78 t/hm2、900.75 m3/hm2，差异极为显著;2018年之后刺槐林处理内的土壤流失量、地表径流量均为0，而对照处理在2018年分别为34.51 t/hm2、180.12 m3/hm2，2019年分别为20.98 t/hm2、101.45 m3/hm2。

4 结 论

通过设置刺槐林、未造林的2个处理，比较乔木的郁闭度、灌木及草本植物的覆盖度、土壤流失量、地表径流量的变化结果表明：沙地上栽植刺槐后，隨着时间的延长，林间乔木的郁闭度逐渐增加（2017～2019年由20.12%增加到61.51%），增加的效果明显好于未造林处理（2017～2019年从0增加到4.57%）;随着刺槐林营建时间的延长，林间灌木、草本植物的覆盖度均有所增加（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处理（灌木覆盖度由0增加到17.28%），草本植物的增幅远远低于未造林的对照处理（草本植物由7.93%增加到75.68%），由此可知没有乔木的情况下对草本植物的生长影响最大;整体来说，刺槐林间物种多样性有较大幅度的增加，而未造林的植物多样性有一定的增加，但是整体数量上明显少于刺槐林;在水土保持效果上，刺槐林营建第5年开始，土壤流失量、地表径流量均达到了0，而未造林的处理在第6年时土壤流失量、地表径流量分别为20.98 t/hm2、101.45 m3/hm2;由此可知沙地营建刺槐林有较好的水土保持效果。

参考文献

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第1作者简介：  李宁（1981-），  男，  硕士，  高级工程师，  研究方向：  林业。

收稿日期： 2020 - 04 -  09

（责任编辑：   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