杨树种群分布对生态固土防洪的作用调查——以黄河下游流域范县段为例

张胜甫，李刘梅，陈舒帆，乔海霞，王水苗

（1.河南城建学院生命科学与工程学院，河南 平顶山 467036；2.西北农林科技大学林学院，陕西 咸阳 712100）

目前，河岸生态土壤主要通过植物进行工程性治理。丁桂生研究指出，杨树根系的微生态能够促进土壤有效磷的转化，提高土壤质量，同时杨树根系生长又受到土壤特性的影响。尹春英等对杨树抗旱性能进行了研究，杨树因具有生长快、适应性广、抗逆性强等优良特性在治理生态环境方面占有重要地位。陈荣锋等对不同土壤条件下杨树生长情况进行了试验，取得很大的进展，指出杨树是营造速生丰产、农田防护、防风固沙、护岸、水土保持及绿化的重要树种。杨树生长能力强，能够在半干旱区生长，研究黄河流域范县段河岸杨树种群分布对生态的作用，对于保护范县黄河生态有着重要意义，调查研究能够更直观地反映目前的生态现象。生态保护是生态环境治理和促进生态和谐发展的重要环节，植物种群分布在生态环境保护中起着重要的作用。

1 调查区概况

本次调查区域为黄河下游流域范县段及河岸杨树种群分布区，位于豫鲁交界处，地理位置为115°24′41.56″E～115°42′14.47″E，35°38′46.62″N～35°50′43.71″N，取样点分布如图1所示。该区域地处平原，属于温带季风气候区，四季分明，春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季凉爽干燥，冬季寒冷少雪，年平均气温为13.5 ℃。

图1 调查区域取样点（圆点）

范县位于黄河冲积平原，局部微有起伏，坡地、洼地相间分布，地势自西南向东北渐低。范县平均海拔为49.3 m，最高处辛庄镇彭楼村海拔为54.1 m，最低处高码头镇大曹庄海拔为44.5 m。范县境内土壤大体分为沙土、沙壤土、壤土、重壤土、黏土和盐碱地六类，沙土、壤土、黏土相间分布。周围地区多处于半湿润区，传统生活方式以农耕为主，人们的生活活动影响黄河河岸生态，环境保护意识不到位导致其植被和功能遭到破坏，水土流失比较严重。独特的地理位置使其形成了盐碱地，森林类型属于人工混交林，植被以杨树和柳树为主，其优势种群为杨树。

2 调查方法

本研究先后进行两次调查，日期分别为2021年7月6日和8月10日，时间间隔一月左右，前后对调查区域进行观测记录，其间，黄河流域经历了2021年黄河2号洪水。

2.1 杨树种群分布调查

杨树种群分布调查采用群落生态学的样方法，沿黄河典型河岸取样。黄河流域范县段河道长度为47 km，按照30 m×30 m样方等距取样，每2 km设置1个样方，共设置23个。本次采样主要针对杨树种群，所以计数较为简单，将所有样方计数结果进行统计，并记录与之对应的地点。

2.2 黄河河岸土地样貌与土壤情况调查

本次取样对调查区域进行观测，选取河岸海拔较高且坡度较陡的辛庄镇与海拔较低的陆集乡进行观测。对不同时间段两地黄河河岸土地样貌与生态情况进行观测，通过对比不同地点河岸杨树种群栽种情况下的土壤质量及样貌变化，研究其对生态土壤的保护作用。

3 结果

在初次调查中，统计记录杨树1 120棵；再次调查时（2021年黄河2号洪水退去后），记录杨树1 115棵。初次调查记录河岸土地样貌3 600 m，再次调查时（2021年黄河2号洪水过境后），土地样貌面积减少140 m，减少土壤约200 m。减少区域均未有杨树种群分布，栽种杨树的区域没有观测到土地样貌减少。调查发现，河岸坡度越陡，土壤减少量越多，如表1、图2所示。在没有生长杨树的区域，河岸坡度低于30°的地方土壤减少不明显；在河岸坡度大于70°甚至接近90°处，土壤减少十分明显，一些地方的悬崖式河岸底部土壤被冲走。

表1 杨树种群分布与土壤流失的关系

图2 河岸坡度与土壤流失率的关系

调查结果显示，在调查区域内，栽种杨树的黄河河岸水土流失较少，样方地貌并无太大变化，栽种杨树以来，黄河下游流域范县段生态环境保护得到极大的提升。2021年黄河2号洪水过后，其作用更为明显，分布杨树种群的黄河河岸陆地面积及植被分布并无明显变化；与之形成对比的是，洪水过境后，没有栽种杨树的黄河河岸底部土壤被大量冲走，农田种植面积减少。

4 讨论与分析

植物根系对土壤有锚固作用，植物对地表的防护体现在对浅层坡体的稳定作用。河道生态护岸以低矮的灌木和草本植物为主要植被。草本植物根系发达，分枝性强，生长快，能迅速覆盖地表，固土效果好。植物根系网所形成的岸坡防护能力能够抵抗洪水冲蚀，保证岸坡稳定。杨树种群分布能够提高该区域土壤质量，改善土壤理化性质，增加物种多样性，增强生态环境的稳定性，但受地理因素的限制，在不同坡度的河岸，杨树的生态保护作用也不同。丁桂生研究指出，杨树根系能够增强其分布区土壤的磷转化效应，进一步提高防洪能力，减少土壤流失。徐晓等通过土壤采样分析，证明土壤微生物对杨树生长有促进作用，杨树经济效益和生态效益比较高，在平原地区，杨树生长效果最好。因此，种植杨树是加强黄河流域平原地区生态保护的较好选择。

5 结论

调查发现，在黄河下游流域范县段，无论是海拔较高的地点还是海拔较低的地点，有杨树种群分布的地方，其根系作用能够提高土壤质量，生态系统相对稳定，河岸防洪能力远强于没有杨树种群分布的地方。同时，杨树生态保护效果受到河岸地貌和土壤性质的影响。河岸坡度越陡，土壤理化性质越差，作用越不明显，杨树种群对土壤的锚固效果越弱，可见河岸坡度与土壤流失率成正相关。杨树种群能够增强黄河河岸生态的稳定性，提高河岸防汛防洪能力。今后要进一步调查研究其他植物对黄河河岸生态保护的作用，改善植物种群分布，提高河岸生态保护的经济效益、社会效益和生态效益。