淡竹水土保持应用研究_石丽丽.pdf

河北林业科技第 4 期2022 年 12 月我国是世界上竹类资源最丰富的国家之一。据资料记载，我国竹类共 31 属 500 余种，竹类资源从分布上具有明显的地带性和区域性1-3，可划分为北方的散生竹区、江南的混合竹区、西南高山竹区、南方丛生区和琼滇的攀援竹区 5 大竹区。不同地区都拥有各自特色的竹类品种。长期以来因受气候及技术条件的限制，北方园林中竹类品种少而单调，难以带来更大的生态效益，不能大面积应用到水土保持植物措施中，以及不能创造更为丰富的城镇园林景观。近年来，随着人们对生态保护的意识不断增强，以及园林事业的蓬勃发展，北方地区各地进行了引种栽培应用，积累了大量的实践经验。竹类植物作为森林组成部分，参与地球生物圈的水分循环和碳循环，且与其它植物相比有其独特的优点1-3。竹类鞭根系统发达，使雨滴对土壤表面的击溅作用降至最低，加之竹类植物枯枝落叶的持水量较大，竹类植物可以大幅度降低地表径流，使得土壤的水文生态效应得到有效改善4-6。竹类植物四季常收稿日期：2022-10-24基金项目：河北省水利厅科学技术研究项目“河北省竹类资源评价及在水土保持和生态景观中的应用研究（冀水科研 2014-23）”。作者简介：石丽丽（1981-），女，博士，高级工程师，主要从事水土保持工作。淡竹水土保持应用研究石丽丽（河北省水土保持工作总站，河北 石家庄 050011）摘要：为探究竹子在北方地区的水土保持作用，选择淡竹作为代表性品种，对其林下枯落物持水特性、土壤水分、根系植物冠层截留雨水等能力指标进行研究。结果表明：（1）淡竹枯落物在最初 3h 之内吸水速度增加迅速，尤其是 0.5h。（2）竹林内土壤含水率 060cm，土层内高出空白对照 4.71 个百分点。土壤水分变化结论，内吸水速度增加最快；3a 生淡竹林下枯落物最大吸水率为自身重量的 1.21 倍，当年每公顷枯落物约有 5.63t，可吸收约 6.82t 降雨。（3）竹林表层土壤中以小于 1mm 的根系为主，主要分布在 020cm 土层中。（4）淡竹枝叶最大吸水率为 40.6%，冠层截留降水量为 3.36mm。综上所述，竹子茂密的枝叶可截留雨水，竹根盘根错节，可固持土壤，有效防止水土流失，且竹子生长速度快，适应能力强，在北方地区水土保持治理区有着广阔的应用前景。关键词：淡竹；水土保持；北方地区；应用前景中图分类号：S795.7文献标识码：A文章编号：1002-3356（2022）04-0014-04Applied research on soil and water conservation of Phyllostachys glanca McclureSHI Li-Li（Water and Soil Conservation Department of Hebei Province，Shijiazhuang，Hebei 050011）Abstract：In order to study the effect of bamboo on soil and water conservation in northern China，freshwaterbamboo was selected as the representative species，and the water-holding characteristics of litter，soil moistureand water-holding capacity of root canopy were studied.The results showed that the water absorption rate ofphyllostachysedulis litter increased rapidly within the first 3 hours，especially within 0.5 hours.The maximumwater absorption rate of litter was 1.21 times of its own weight in 3-year-old freshwater bamboo forest.The litterwas about 5.63 tons per hectare and could absorb 6.82 tons of rainfall.The root system of bamboo forest is 0-1mm in the topsoil，mainly distributed in the 020cm soil layer.The dense branches and leaves of bamboo canintercept rain water，and the tangled roots can hold up soil and effectively prevent soil erosion.Besides，bamboogrows fast and has strong adaptability，so it has a broad application prospect in water and soil conservation andcontrol areas in northern China.Key words：soil and water conservation；northern region；application prospect14-DOI:10.16449/ki.issn1002-3356.2022.04.012河北林业科技第 4 期2022 年 12 月青，自繁能力强，一次栽植能够不断进行林下自然更新，具有较强的固土蓄水和改良土壤的能力，是治理水土流失的先锋树种。另外，竹类挺拔秀丽的姿态，青翠碧绿的色彩、婀娜多姿的风韵以及凌云傲雪、虚心有节的意境使其具有典型的美学特征。因此，竹类在水土保持和园林景观中也有着重要的作用7-10。本研究在对河北省地区竹类资源综合评价的基础上，对主要竹类代表性品种的水土保持性能指标进行系统测试和分析研究。为北方地区适地适竹、规模发展提供科学数据，为营造春夏秋冬四季常绿的城镇园林景观、建设城镇居民赏心悦目和丰富多彩的竹类景观提供技术支撑，为加快竹类资源在北方地区的水土保持生态治理和生态景观中的应用奠定基础。1研究区域概况试验区设在河北省石家庄市西北郊区杜北乡东营基地，代表太行山前冲积扇中部平原，海拔84.81m，多年平均气温 12.8，无霜期 194d，日照时数 2758h，多年平均降水 599mm，土壤质地为粉质壤土，有机质含量 1.26%，速效氮 164.2mg/kg，速效磷 82.6mg/kg，速效钾 120mg/kg，肥力较好。2试验材料与方法2.1试验材料以 3a 生淡竹（引进品种）为研究对象、林外空为对照。2.2试验设计在东营基地，试验区均按随机区组设计，设置淡竹和林外空白地（对照）2 个处理，各处理 3 个小区，共 6 个小区，每个小区面积为 200m2（10m20m）。对引进的竹类植物生长发育规律进行观察，并开展试验田间数据采集、水保性能指标测试、根系观测及生态价值指标调查等工作。2.3试验方法2.3.1枯落物持水性研究竹类植物水保性能指标均按照中华人民共和国水利部标准水土保持试验规程（SL419-2007）中的相关规定测定。在试区内随机取样，样方面积为 1m1m，重复 3次，收集样方内的所有枯落物，清除杂质并称重，推算出单位面积枯落物总量；然后采样风干，测得枯落物自然含水率和干重；将称过的枯落物用透水的细纱布袋包好放入水中，水层淹没透水的细纱布袋，经24h 后取出称重，计算出淡竹枯落物持水性能。采用室内浸泡法测定淡竹枯落物的吸水性能，并计算各时段的吸水量及吸水速率。时间设置：0、0.5、1、1.5、2、3、4、6、8、10、24、48h。2.3.2竹林土壤水分研究方法20152016 年 6-9 月（汛期），每 10d 在淡竹林中随机选取 3 个位置，用土钻取不同土层（020、2040、4060cm）的土壤，将土壤装盒称重，记录土壤湿重数值，然后称取自然风干重量并记录数值。林外空白地作为对照。2.3.3竹林根系观测方法在竹林地中随机选取 3 个具有代表性的面积为 50cm50cm 的样方，挖掘不同土层（020、2040、4060cm）的竹子根系，用细纱布袋包住，后用清水冲洗，直至不再有泥土附着，水分控出不再有水珠滴出，然后用吸水纸把表层水吸干，及时称取鲜重。然后用直尺分别测量不同直径的根系，划分为01、12、23、34、45mm 共 5 个等级，并及时记录数据。2.3.4竹类植物冠层截留雨水能力的研究方法在淡竹试区内随机选定 3 个有代表性的50cm50cm 的样方，剪取样方内淡竹所有枝叶，分别称其枝叶重量，浸入盛有清水的容器中让枝叶充分吸水，30min 取出至枝叶不再滴水时重新称重。如此重复 3 次，先计算出枝叶最大吸水率 P，然后根据P计算出冠层截留量 H。P=（g2-g1）/g1100%（1）H=GPW（2）式中，P枝叶最大吸水率（%），g1吸水前的枝叶样品重量（kg），g2吸水后的枝叶样品重量（kg），H冠层截留降水量（mm），G每个样方枝叶的平均重量（kg），W样方面积（m2）。2.4统计方法采用 Excel、Origin 软件对数据进行分析。3结果与分析3.1竹林枯落物持水性结果分析对淡竹林下枯落物水容量进行分析。由表 1 可以得出：3 个样方淡竹吸水前枯落物重量平均为0.563kg，吸水后枯落物重量平均为 1.246kg，枯落物最大吸水率为 121%，枯落物水容量为 0.682kg。15-河北林业科技第 4 期2022 年 12 月通过对东营基地淡竹林下枯落物吸水过程进行分析，从图 1 可以看出：淡竹枯落物在最初 3h 之内吸水速度迅速增加，尤其是 0.5h 内吸水速度最大。随着时间的推移，枯落物吸水速度趋势逐渐趋于平缓，到最后达到基本稳定，在吸水 48h 之后，基本达到饱和状态。此时，枯落物达到最大持水量。3.2竹林土壤水分变化结果分析从图 2 可知：竹林地下各土层含水率均明显高于林外空地。竹林地 020cm 土层含水率平均为20.54%，对照空地的 15.89%提高 4.65 个百分点；竹林地下 2040cm 土层含水率平均为 20.12%，比对照空地的15.28%提高 4.84 个百分点；竹林地下 4060cm 土层含水率平均为 19.38%，比对照空地的14.73%提高 4.65 个百分点。从而可折算出每公顷竹林内 060cm 土层比裸地多储存水 390t。3.3竹林根系调查结果分析由表 2 可知：竹林根系十分发达，其根系主要分布在 060cm 的土层内，01mm 范围内的根系在不同深度的土层占比最大，在 020cm 土层中达54.78%，比重超过 50%，在 2040cm 土层中为23.34%，在 4060cm 土层中为 5.66%；直径 12mm范围内的根系在不同深度的土层占比次之，在 020cm 土层中达 6.22%，在 2040cm 土层中达2.42%；直径 23mm 范围内的根系只在 020cm 土层中占比较大，为 4.14%。在 020cm 土层中直径 01mm 范围的根系总长达 517757cm，2040cm 土层中直径 01mm 范围根系总长达 220586cm。样方（1m1m）123平均吸水前枯落物重量/kg0.5590.5120.6190.563吸水后的枯落物重量/kg1.2461.0851.4051.246枯落物最大吸水率/%123112127121枯落物水容量/kg0.6870.5730.7860.682表 1淡竹（3a 生）林下枯落物水容量调查3025201510506.157.158.159.15竹林地（020）空地（020）竹林地（2040）时间空地（2040）竹林地（4060）空地（4060）图 2不同土层含水率变化序号123