伊犁河谷不同植被類型的水土保持效果

鄭貴元 張文太　李建貴　王飛　張佩佩　張少博　仲亞婷

摘要 [目的]分析伊寧市鐵廠溝地區多種植被的水土保持效果，為保護伊犁河谷的生態環境及減少水土流失導致的經濟損失提供參考植被。[方法]通過實地統計法和烘干法，分析以蘋果、杏樹、榆樹、怪柳、合歡樹、黑枸杞、榛子、苜蓿、狗牙根、角果黎組合共16個小區的產流量與產沙量及平均侵蝕模數值。[結果]同等覆蓋度下不同林木種類中以蘋果小區的侵蝕模數最小；草類植被中以85%角果黎的侵蝕模數最小；85%角果黎的水體保持效果優于30%角果黎的水土保持效果。[結論]在同等覆蓋度下最適宜伊寧市水土保持效果的植被是蘋果。鑒于高密度角果黎的水土保持效果也較好，可采用蘋果樹與角果黎搭配栽種的方式來保持當地的水土。

關鍵詞 伊犁河谷；植被；水土保持；土壤侵蝕

中圖分類號 S157 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）01-0064-03

Effect of Several Types of Vegetation on Soil and Water Conservation in Ili River Valley

ZHENG Guiyuan1， ZHANG Wentai2*， LI Jiangui1 et al

（1. Research Institute of Forestry， Xinjiang Agricultural University， Urumqi， Xinjiang 830000；2. College of Grassland and Environmental Sciences， Xinjiang Agricultural University， Urumqi， Xinjiang 830032）

Abstract [Objective] To protect ecoenvironment in Ili River Valley and reduce economic losses caused by soil erosion， soil and water conservation effects of several types of vegetation in Tiechanggou area， Yining City were analyzed. [Method] By field statistical method and drying method， surface flow， sediment yield and average erosion modulus of 16 plots were analyzed by cultivating apple， apricot tree， elm， Tamarix chinensis， silk tree， black wolfberry， hazelnut， alfalfa， bermuda grass， Ceratocarpus arenarius. [Result] Under the same coverage， the modulus of soil erosion in apple plot was the least；the modulus of erosion by coverage of 85% Ceratocarpus arenarius was the least；soil and water conservation effect of 85% Ceratocarpus arenarius was better than 30% Ceratocarpus arenarius. [Conclusion] Under the same coverage， the most suitable vegetation in Yining is the apple. In view of good conservation effect of high density Ceratocarpus arenariu， collocation planting way of apple tree and Ceratocarpus arenariu is the optimal mode for soil and water conservation in Yining City.

Key words Ili River Valley；Vegetation；Water and soil conservation；Soil erosion

我國是世界上水土流失最嚴重的國家[1]，僅在2000年因水土流失直接導致的經濟損失達642.6億元[2]。據相關資料記錄，2010年4月26日伊犁河谷遭遇第一次沙塵暴[3]。新疆是山地與丘陵、高山雪地等多種地貌形態匯集地。沙塵暴和各種原因導致的土壤侵蝕加劇了新疆生態環境惡化。據劉寶元等[4]統計的新疆水力土壤侵蝕面積為87 621 km2，水力侵蝕強度屬于中等偏強。目前，關于伊犁的植被水土保持效果研究鮮見報道。植被防護可以顯著減少土壤侵蝕，防止水土流失[5]。國內學者對不同植被的水土保持效果具有一定的共識和研究成果[6-8]，因為不同學者的研究對象、區域不同以及選用植被類型不同，所以對不同植被在不同區域的水土保持效果尚未形成統一的水土流失保持效果結論[9]。近年來，我國認識到伊犁河谷水土保持的重要性，開始不斷增設水土流失專項治理與調查研究項目，如伊寧縣在2012和2013年先后得到專項資金治理水土流失[10]。筆者研究了不同植被在伊犁河谷的水土保持效果，旨在為當地水土保持治理中選用適宜的植被提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于新疆維吾爾自治區伊寧市巴彥岱鎮北支干水管站臨近的鐵廠溝觀測站。觀測站臨近北支干渠，位于北支干水管站臨近山坡上，地理坐標是81°10′44″ E，43°58′53″ N。伊寧市年降雨量257.5 mm，年平均氣溫8.4 ℃，平均風速2.1～2.5 m/s。觀測站地附近多丘陵山坡，山坡多數無植被僅有少數野草生長，且地處少數民族聚集地區多牧民放牧羊群，水土流失量多，土地退化嚴重[11-12]。

1.2 小區布設

試驗地與鐵廠溝觀測站處于同一山坡上，在山坡上設20.0 m×5.1 m長方形的柵格欄地為單個徑流小區。共有16個小區。植被情況見表1。第13小區黑枸杞種植了30棵樹苗外，其余小區林木數都為20棵。林木株行距為219 cm×200 cm。試驗小區在斜坡上，斜坡坡度為12 °。16個試驗小區的基本特征見表1。

1.3 試驗方法

1.3.1 徑流小區的產流量和產沙量測定。在所有試驗小區坡下都安裝了管道，管道下置有大型鐵罐，鐵罐內放有水桶，用于采集所有小區每次降雨的產流量。在測定單個小區每次降雨的產沙量時，先把水桶內水樣攪勻，然后采集1 L水樣烘干。產流值是單個小區單次產流總量除以小區面積計算所得，產沙量是以烘干后的1 L水含沙量乘以單個小區單次降雨時水泥混合物質量計算出單個小區的單次降雨產沙量。

1.3.2 水桶深度與體積的換算。

水桶的深度用量筒測定。使用SPSS和Excel軟件計算回歸方程：y=0.730x-0.739。式中，y為水桶內水的體積（產流量），單位L；x為水桶內水的深度，單位cm。

1.3.3 降雨量及降雨時間的確定。

降雨量數據來源于伊寧州水利局匹里青河氣象站，以實測記錄的降雨時間校正。匹里青河氣象站距離試驗地近，兩地相距約1.5 km。

2 結果與分析

2.1 降雨特征

2015年4月27日至6月22日的降雨量呈一個拋物線型。從圖1可見，6月10日為拋物線的時間頂點。6月27日至8月26日的降雨趨勢為“W”形，這段時間為降雨高峰。9月3日至9月21日的降雨量呈增大趨勢。由此可知，降雨時間主要集中在6月27日至8月24日。在6月27日以前降雨量大致相當，而在8月24日以后降雨呈增強趨勢。

2.2 不同植被類型小區的產流量

從圖2可見，4月30%黑枸杞區的產流量為0.5 mm，5月40%黑枸杞區的產流量為0.01 mm，6月蘋果區的產流量0.37 mm，7月蘋果區的產流量0.21 mm，8月蘋果區的產流量0.27 mm，9月是蘋果區的產流量0.17 mm。總體來看，蘋果區的產流量最小。

從圖3可見，4—9月產流量最小的小區依次為4月空白對照區（0.45 mm），5月80%苜蓿區（0.12 mm），6月85%角果黎區（1.45 mm），7月55%角果黎區（0.17 mm），8月30%角果黎區（0.28 mm），9月空白對照區（0.65 mm）。 從4—9月的總數值看，6—8月角果黎區的產流量均為最低，但是85%角果黎區產流量在這3月內，并非每月都是最低值。這可能是由于當地持續干旱導致土壤在降雨時吸收雨水量的飽和度不同而出現產流差異。9月后草類開始凋落，因此空白對照區的產流量最低。

從圖2、3可見，4—9月林木和林草混合區的產流量超過2 mm的次數為12，草類區的產流量超過2 mm的次數為5。這表明伊犁河谷林木和林草混合區的產流強度高于草類區。

2.3 不同植被類型小區的產沙量

從圖4可見，4—9月產沙量最小的小區依次為4月30%黑枸杞區（0.05 t/km2），5月40%黑枸杞區（0.04 t/km2），6月蘋果區（0.03 t/km2），7月蘋果區（0.02 t/km2），8月蘋果區（0.02 t/km2），9月蘋果區（0.01 t/km2）。從4—9月不同林木和林草混合區的總數值看，蘋果區的產流量在3個月份中為最小，故蘋果區的持沙量最好。

從圖5可見，4—9月產沙量最小的小區依次為4月空白對照區（0.04 t/km2），5月苜蓿區（0.01 t/km2），6月85%角果黎區（0.14 t/km2），7月55%角果黎區（0.01 t/km2），8月30%角果黎區（0.02 t/km2），9月空白對照區（0.06 t/km2）。從總數值次數看，不同覆蓋率的角果黎區比空白對照區最小數值次數多，說明角果黎區的防侵蝕效果最好。

2.4 不同植被類型小區的平均侵蝕模數

從圖6可見，杏樹區的平均侵蝕模數最大，達1.11 t/km2。怪柳區和合歡樹區的侵蝕模數值相近。榛子區和榆樹區侵蝕模數值相近。蘋果區的平均侵蝕模數最小，0.27 t/km2。

綜合分析，狗牙根區和杏樹區的年平均侵蝕模數最大且數值接近。85%角果黎區和蘋果區的平均侵蝕模數均為最小，對比后發現85%角果黎區的平均侵蝕模數（0.43 t/km2）大于蘋果區（0.21 t/km2）。這與趙護兵等[13]和彭紹云等[14]的結論不同。高密度草、灌、喬類等植被的水體保持效果并不優于林木的水土保持效果。但與李麗輝等[9]的研究結果一致，即伊犁特殊的生態環境導致了這一情況。

安徽農業科學 2017年

3 結論與討論

（1）該研究表明，多數小區的侵蝕模數較低，只有杏樹區和狗牙根區最大，說明這2種林草的水土保持效果相對較差。

（2）草類植被區中無論產沙量還是產流量均以角果黎區為低。通過對比角果黎區不同覆蓋率的產沙量，得出角果黎植被區覆蓋率越高越能減少水土流失量。

（3）同一小區在不同月份的產流量不僅受到植物生長狀況的影響，還受生長時期和降雨量的影響，甚至包括降雨時間的影響。在降雨量較大的6和7月，林地類型植被的產流量最大值明顯高于草地的最大值，變化幅度也較大，且林地植被在9月也存在產流量變化幅度大的情況。

（4）該試驗結果表明，在不同生長期不同植被的水土保持效果并不完全一致，鑒于生長期植被尚未生長發育完全，因此主要參考數值應以6月以后的數值為主。綜合對比產流量、產沙量以及年平均侵蝕模數等數據，發現蘋果區的水土保持效果最優。

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