伊犁河谷不同植被类型的水土保持效果

2017-07-10郑贵元张文太李建贵王飞张佩佩张少博仲亚婷

安徽农业科学 2017年1期

郑贵元张文太　李建贵　王飞　张佩佩　张少博　仲亚婷

摘要 [目的]分析伊宁市铁厂沟地区多种植被的水土保持效果，为保护伊犁河谷的生态环境及减少水土流失导致的经济损失提供参考植被。[方法]通过实地统计法和烘干法，分析以苹果、杏树、榆树、怪柳、合欢树、黑枸杞、榛子、苜蓿、狗牙根、角果黎组合共16个小区的产流量与产沙量及平均侵蚀模数值。[结果]同等覆盖度下不同林木种类中以苹果小区的侵蚀模数最小；草类植被中以85%角果黎的侵蚀模数最小；85%角果黎的水体保持效果优于30%角果黎的水土保持效果。[结论]在同等覆盖度下最适宜伊宁市水土保持效果的植被是苹果。鉴于高密度角果黎的水土保持效果也较好，可采用苹果树与角果黎搭配栽种的方式来保持当地的水土。

关键词伊犁河谷；植被；水土保持；土壤侵蚀

中图分类号 S157 文献标识码 A 文章编号 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严重的国家[1]，仅在2000年因水土流失直接导致的经济损失达642.6亿元[2]。据相关资料记录，2010年4月26日伊犁河谷遭遇第一次沙尘暴[3]。新疆是山地与丘陵、高山雪地等多种地貌形态汇集地。沙尘暴和各种原因导致的土壤侵蚀加剧了新疆生态环境恶化。据刘宝元等[4]统计的新疆水力土壤侵蚀面积为87 621 km2，水力侵蚀强度属于中等偏强。目前，关于伊犁的植被水土保持效果研究鲜见报道。植被防护可以显著减少土壤侵蚀，防止水土流失[5]。国内学者对不同植被的水土保持效果具有一定的共识和研究成果[6-8]，因为不同学者的研究对象、区域不同以及选用植被类型不同，所以对不同植被在不同区域的水土保持效果尚未形成统一的水土流失保持效果结论[9]。近年来，我国认识到伊犁河谷水土保持的重要性，开始不断增设水土流失专项治理与调查研究项目，如伊宁县在2012和2013年先后得到专项资金治理水土流失[10]。笔者研究了不同植被在伊犁河谷的水土保持效果，旨在为当地水土保持治理中选用适宜的植被提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于新疆维吾尔自治区伊宁市巴彦岱镇北支干水管站临近的铁厂沟观测站。观测站临近北支干渠，位于北支干水管站临近山坡上，地理坐标是81°10′44″ E，43°58′53″ N。伊宁市年降雨量257.5 mm，年平均气温8.4 ℃，平均风速2.1～2.5 m/s。观测站地附近多丘陵山坡，山坡多数无植被仅有少数野草生长，且地处少数民族聚集地区多牧民放牧羊群，水土流失量多，土地退化严重[11-12]。

1.2 小区布设

试验地与铁厂沟观测站处于同一山坡上，在山坡上设20.0 m×5.1 m长方形的栅格栏地为单个径流小区。共有16个小区。植被情况见表1。第13小区黑枸杞种植了30棵树苗外，其余小区林木数都为20棵。林木株行距为219 cm×200 cm。试验小区在斜坡上，斜坡坡度为12 °。16个试验小区的基本特征见表1。

1.3 试验方法

1.3.1 径流小区的产流量和产沙量测定。在所有试验小区坡下都安装了管道，管道下置有大型铁罐，铁罐内放有水桶，用于采集所有小区每次降雨的产流量。在测定单个小区每次降雨的产沙量时，先把水桶内水样搅匀，然后采集1 L水样烘干。产流值是单个小区单次产流总量除以小区面积计算所得，产沙量是以烘干后的1 L水含沙量乘以单个小区单次降雨时水泥混合物质量计算出单个小区的单次降雨产沙量。

1.3.2 水桶深度与体积的换算。

水桶的深度用量筒测定。使用SPSS和Excel软件计算回归方程：y=0.730x-0.739。式中，y为水桶内水的体积（产流量），单位L；x为水桶内水的深度，单位cm。

1.3.3 降雨量及降雨时间的确定。

降雨量数据来源于伊宁州水利局匹里青河气象站，以实测记录的降雨时间校正。匹里青河气象站距离试验地近，两地相距约1.5 km。

2 结果与分析

2.1 降雨特征

2015年4月27日至6月22日的降雨量呈一个抛物线型。从图1可见，6月10日为抛物线的时间顶点。6月27日至8月26日的降雨趋势为“W”形，这段时间为降雨高峰。9月3日至9月21日的降雨量呈增大趋势。由此可知，降雨时间主要集中在6月27日至8月24日。在6月27日以前降雨量大致相当，而在8月24日以后降雨呈增强趋势。

2.2 不同植被类型小区的产流量

从图2可见，4月30%黑枸杞区的产流量为0.5 mm，5月40%黑枸杞区的产流量为0.01 mm，6月苹果区的产流量0.37 mm，7月苹果区的产流量0.21 mm，8月苹果区的产流量0.27 mm，9月是苹果区的产流量0.17 mm。总体来看，苹果区的产流量最小。

从图3可见，4—9月产流量最小的小区依次为4月空白对照区（0.45 mm），5月80%苜蓿区（0.12 mm），6月85%角果黎区（1.45 mm），7月55%角果黎区（0.17 mm），8月30%角果黎区（0.28 mm），9月空白对照区（0.65 mm）。从4—9月的总数值看，6—8月角果黎区的产流量均为最低，但是85%角果黎区产流量在这3月内，并非每月都是最低值。这可能是由于当地持续干旱导致土壤在降雨时吸收雨水量的饱和度不同而出现产流差异。9月后草类开始凋落，因此空白对照区的产流量最低。

从图2、3可见，4—9月林木和林草混合区的产流量超过2 mm的次数为12，草类区的产流量超过2 mm的次数为5。这表明伊犁河谷林木和林草混合区的产流强度高于草类区。

2.3 不同植被类型小区的产沙量

从图4可见，4—9月产沙量最小的小区依次为4月30%黑枸杞区（0.05 t/km2），5月40%黑枸杞区（0.04 t/km2），6月苹果区（0.03 t/km2），7月苹果区（0.02 t/km2），8月苹果区（0.02 t/km2），9月苹果区（0.01 t/km2）。从4—9月不同林木和林草混合区的总数值看，苹果区的产流量在3个月份中为最小，故苹果区的持沙量最好。

从图5可见，4—9月产沙量最小的小区依次为4月空白对照区（0.04 t/km2），5月苜蓿区（0.01 t/km2），6月85%角果黎区（0.14 t/km2），7月55%角果黎区（0.01 t/km2），8月30%角果黎区（0.02 t/km2），9月空白对照区（0.06 t/km2）。从总数值次数看，不同覆盖率的角果黎區比空白对照区最小数值次数多，说明角果黎区的防侵蚀效果最好。

2.4 不同植被类型小区的平均侵蚀模数

从图6可见，杏树区的平均侵蚀模数最大，达1.11 t/km2。怪柳区和合欢树区的侵蚀模数值相近。榛子区和榆树区侵蚀模数值相近。苹果区的平均侵蚀模数最小，0.27 t/km2。

综合分析，狗牙根区和杏树区的年平均侵蚀模数最大且数值接近。85%角果黎区和苹果区的平均侵蚀模数均为最小，对比后发现85%角果黎区的平均侵蚀模数（0.43 t/km2）大于苹果区（0.21 t/km2）。这与赵护兵等[13]和彭绍云等[14]的结论不同。高密度草、灌、乔类等植被的水体保持效果并不优于林木的水土保持效果。但与李丽辉等[9]的研究结果一致，即伊犁特殊的生态环境导致了这一情况。

安徽农业科学 2017年

3 结论与讨论

（1）该研究表明，多数小区的侵蚀模数较低，只有杏树区和狗牙根区最大，说明这2种林草的水土保持效果相对较差。

（2）草类植被区中无论产沙量还是产流量均以角果黎区为低。通过对比角果黎区不同覆盖率的产沙量，得出角果黎植被区覆盖率越高越能减少水土流失量。

（3）同一小区在不同月份的产流量不仅受到植物生长状况的影响，还受生长时期和降雨量的影响，甚至包括降雨时间的影响。在降雨量较大的6和7月，林地类型植被的产流量最大值明显高于草地的最大值，变化幅度也较大，且林地植被在9月也存在产流量变化幅度大的情况。

（4）该试验结果表明，在不同生长期不同植被的水土保持效果并不完全一致，鉴于生长期植被尚未生长发育完全，因此主要参考数值应以6月以后的数值为主。综合对比产流量、产沙量以及年平均侵蚀模数等数据，发现苹果区的水土保持效果最优。

参考文献

[1] 郑粉莉，王占礼，杨勤科.我国土壤侵蚀科学研究回顧和展望[J].自然杂志，2008 ，30（1）：12-16.

[2] 朱高洪，毛锋.我国水土流失影响辨识与直接经济损失评估[J].中国水土保持，2007（8）：4-7.

[3] 罗志鑫.伊犁河流域水土流失对地区经济与环境的影响[J].东北水力水电，2014（4）：40-42.

[4] 刘宝元，郭索彦，李智广，等.中国水力侵蚀抽样调查[J].中国水土保持，2013（10）：26-34.

[5] 罗伟祥，白立强，宋西德，等.不同覆盖度林地和草地的径流量与冲刷量[J].水土保持学报，1990，4（1）：30-35.