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胡枝子在水土保持的作用

更新时间:2014-8-5:  来源:毕业论文

胡枝子在水土保持的作用
  论文关键词:胡枝子 土壤改良 荒山荒地造林拦蓄降水 重要建群种

  论文摘要:胡枝子生长的土壤从微碱到微酸性。多数树种具有耐干旱、耐贫瘠、耐寒冷、耐热、耐酸、耐刈割等优良特性,可用作水土保持和土壤改良,是荒山荒地造林的先锋树种。胡枝子根系生长较快,主根分叉较多且不十分明显,20cm以下已无明显主根,以细根为主;0—20cm的浅层根系较发达;这说明胡枝子除具有利用深层水分的能力外,还具有充分利用地表水的能力。另外,它的枝条基部还可产生不定根。这些都是它长期适应干旱环境的特有性质。

  1.引言

  黄土高原地处中国西部干旱半干旱地区,水土流失和植被退化严重,生态环境恶化,这不仅影响了当地生存安全和经济的可持续发展,也制约了西部大开发战略的顺利实施。 因此,恢复和重建林草植被、构建完整的森林和草地生态系统是黄土高原生态环境建设的核心。 近年来,伴随着自然恢复群落演替的趋势和规律,先前退耕还林还草的耕地已开始由蒿类、禾草类向灌丛群落过渡,出现了胡枝子等优势种组成的半灌木群落。[5]

  2.生物学特性

  胡枝子属(Lespedeza)是豆科(Leguminosae)蝶形花亚科(Papilionatae)中一个较大的属,本属植物全世界约有60余种,胡枝子属植物分布在亚洲、大洋洲、欧洲和北美洲的湿润、半湿润地区。我国约有26种, 除新疆外,分布于全国各省区,集中分布于东北、黄河流域和安徽、浙江、湖北等省区以及台湾山地的林缘、林迹地,多生于海拔1000—2000m之间。生长的土壤从微碱到微酸性。多数树种具有耐干旱、耐贫瘠、耐寒冷、耐热、耐酸、耐刈割等优良特性,可用作水土保持和土壤改良,是荒山荒地造林的先锋树种。胡枝子为多年生草本、半灌木或灌木。羽状复叶具3小叶;托叶钻形或线形,宿存或早落,无小托叶,小叶全缘,先端有小尖刺,网状脉。胡枝子为无限花序,生花序位于枝条中上部,每一花序有小花8—22朵,对生,偶数,紫色或白色。苞片小且宿存,小苞片2,着生花基部;花常二型:一种有花冠,结实或不结实,另一种为闭锁花,结实。花萼钟形,5裂,裂片披针形或线形,上方2裂片通常下部合生,上部分离,花冠超出花萼,花瓣具瓣柄,旗瓣倒卵形或长圆形,与龙骨瓣稍附着或分离,龙骨瓣钝头内弯;二体雄蕊(9+1);子房上位,具1胚珠,花柱内弯,柱头顶生。开花顺序由中部向上部开放。也有少数顶部先开放。先期开放的花序,结实率很低或不结实。荚果卵形、倒卵形或者椭圆形,常有网纹,种子1粒,不开裂。胡枝子分布较广泛的野生牧草,胡枝子根系生长较快,具有很强的适应性和抗逆性,既是建立打草场或放牧型草地的优良牧草,又是改良退化、沙化草地的生态型草种,对改变当地牧草品种单一、栽培技术落后、草地建设规模较小以及促进当地生态治理与建设和畜牧业发展,推动产业结构调整等具有重要作用。[4]

  3.直接作用

  3.1 根系的蓄水固土作用

  胡枝子生长分为前期(5月)、中期(7月)、后期(8月)三个时期。在3个时期中100cm土层内的土壤含水量均呈现逐渐升高的趋势,且变动幅度较大。在干旱少雨的初期(5月),随着气温的上升,地表蒸发大,使得土壤表层水分含量较低,而在雨水充沛的中、后期,由于连续的降雨且持续时间长,使得土壤水分含量升高。在100—200cm土层,阴坡土壤含水量逐渐增大,半阴坡和阳坡呈现高低相间的波动趋势,半阳坡变化不大。整个生长时期中200cm土壤含水量平均值的大小顺序为阴坡>半阳坡>半阴坡>阳坡。胡枝子根系生长较快,主根分叉较多且不十分明显,20cm以下已无明显主根,以细根为主;0—20cm的浅层根系较发达;这说明胡枝子除具有利用深层水分的能力外,还具有充分利用地表水的能力。另外,它的枝条基部还可产生不定根。这些都是它长期适应干旱环境的特有性质。生长2年后根系入土达100cm,能吸收更深层的土壤水分,根量比生长100d的根量增加77。18%,分化出了粗、中、细根,但细根占绝对多数(60.34%),粗根主要集中在0—20cm层。这进一步说明胡枝子主根并不十分明显,中、细根较为发达。野生胡枝子根系入土较浅,为140cm,垂直根系分布主要集中在0—10cm层,约占总根量的79.42%,粗根主要集中在0 —30cm。根系分蘖能力强,固土力强等特点,这使得胡枝子薪炭林能较好地缓解、分散、拦截和吸收地表径流,减少水土流失。

  3.2 植株的蓄水固土作用

  能保土蓄水,改良土壤,固土防冲,据数据显示,在4—5°的坡耕地上种植胡枝子防护林带,在1次降雨4613 mm的情况下,比相邻的一般耕地减少地表径流量8911%,土壤冲刷量减少9517%;在地埂上种植胡枝子薪炭林,在1次降雨3218 mm的情况下,比未种胡枝子的裸露地埂径流减少3814%,土壤冲刷量减少5116%;在5°的横坡垄耕地上,每隔20 m间距种植315 m宽(即5行)的胡枝子薪炭林,在年降水575 mm 的条下, 年径流量只有72415 m3 · hm- 2 , 年土壤冲刷量只有10. 7m3· hm-2 ,与同样条件下的没有种植胡枝子的横坡垄耕地相比,地表径流量减少了3917% ,土壤冲刷量减少6316%。此外,由于胡枝子枝叶繁茂,根系发达,在一般情况下,其冠丛承雨率为11% —25% ,在重度侵蚀的坡耕地和荒坡地上种植胡枝子涵养林或营造胡枝子与落叶松针阔混交林,其保持水土效果十分显著。

  3.3 防风 防害 改善了田间小气候
   胡子子能防止了风害,改善了田间小气候,梯田埂种植胡枝子后,可增加地面糙度,降低风速。据测定,在风蚀季节(3月—5月),胡枝子株高约为1.3m,加上田埂高70cm左右,其有效防护范围可达32—36m;田间1m高处的平均风速与埂上未种胡枝子的梯田相比降低1.1m·s—1。和顺小流域内的梯田田面宽平均为34.2m,田埂胡枝子有效地减轻了田面风蚀。据实地调查,每遇7级以上大风,邻近流域内的梯田,由于田埂处于裸露状态,毁地扒苗现象较严重,而田埂上种有胡枝子的梯田风蚀危害基本消除。由于胡枝子的作用,相应地减少了梯田水分的立体蒸发。田埂上种植有胡枝子的梯田,其田间0—30 cm 深的年平均土壤贮水量比光埂梯田每667m2多17.4m3,相当于26.1mm的降雨量。同时具有提高了土壤肥力,胡枝子落叶多且易于腐烂,其根系上的根瘤菌能把土壤中游离态的氮素固定,增加土壤含氮量,从而提高土壤的肥力。据实测,多年生胡枝子护坡林地,死地被物-的储量可达322t·hm-2。4年生的胡枝子防冲带每年可产生枯枝落叶2.1—2.3万kg·hm-2,从而增加了土壤有机质的含量。据测定数据显示,种植胡枝子防冲(埂)带的坡耕地0—30cm土层中,养分含量比没种胡枝子时有显著提高,其中有机质净增1139%,全氮净增107%,全磷净增1013%,有效氮净增173mg·100g-1,有效磷净增1026mg·100g-1。[7]

  3.3 改善周围环境

  黄土高原由于雨热同季,降雨量集中,且蒸发量大,加上其自身的地貌特征,使不同立地条件的生态环境因子有着明显的差异特点。壤条件和环境不同,植物种的侵生长状况不同,造成不同坡向胡枝子群落在不同立地条件间土壤水分蒸发强度的差异,以及不同坡向的胡枝子优势群落随着自然演替的进行,形成了各自不同伴生种的小群落环境,这种差异也对不同立地胡枝子群落不同时期蒸腾耗水量造成一定的影响。对于含水量较高的阴坡、半阴坡、半阳坡,胡枝子可充分利用的土壤水分充足,从而保持较高的蒸腾以维持正常的生理水平,而阳坡含水量较低,随着气温的升高,空气相对湿度降低,使该立地条件下胡枝子为维持自身的水分平衡,对气孔开度进行调节,蒸腾强度处于较低水平来降低叶片温度,阻碍进一步失水,从而适应周围干旱的环境。在种不同立地条件下胡枝子叶片的RWC 和WSD 在生长的3 个时期的变化趋势与前人研究黄土高原植被得出的较普遍规律也不太一致,这也是由不同植物在自身的组织结构和生理特点方面存在差异造成的。胡枝子叶片表面不但密披绒毛,有高度的保水力,随着干旱环境的加重,表面的革质化程度逐渐加强,且叶片加厚,叶片的颜色逐渐转变为深绿色。这说明胡枝子能适应在干旱环境中生存,有较强的适应干旱能力。它不仅能长期有效地起到护埂防冲、保护梯田安全、防止田埂丛生杂草、减少自然灾害、促进作物增产的作用,而且对充分利用开发土地资源,实现农、林、牧结合,发展多种经营,增加经济收入,脱贫致富,加快梯田建设等,均具有重要意义。[1]

  4 经济作用

  胡枝子易燃烧,热值高。三年实生干枝条发热量达1884910J·kg-1,鲜干枝含水率2915%,且灰粉少,是农村优质生活能源燃料之一。而且由于它萌生能力强,营造胡枝子薪炭林仅1次投资,可年年受益,数十年不竭。3—5a后可产鲜柴0.8—1.5万kg·hm-2。胡枝子枝叶无机养分含量高,易腐烂,既可做为绿肥,也可做饲料,是饲养马、牛、羊的优质饲料之一。干物质中粗蛋白含量高达1318% ,胡枝子可产绿肥粉1 500—2 250kg·hm-2,其营养丰富,具有较高的经济价值。[2]

参考文献:

[1]靳淑静 ,韩蕊莲 , 梁宗锁.黄土丘陵区不同立地达乌里胡枝子群落水分特征及生物量研究[j] 西北植物学报,2009 ,29 (3) :0542 – 0547

[2]王永权.营造胡枝子薪炭林的生态效益与经济效益分析[j] 防护林科技 2007年9月

[3]刘修圣,吕鹏怀,李辉.胡枝子对水土保持作用的研究[J].黑龙江水专学报,2000,27(2):41-42.

[4] 中国植物志编写委员会.中国植物志第(四十一卷)[M].北京:中国科学出版社

[5]奚同行,林圣玉.胡枝子的开发利用价值及发展前景[J].中国水土保持,1995,4:42-43.

[6]陈默君,李昌林,祁永.胡枝子生物学特性和营养价值研究[J].自然资源,1997, 2 :74-81.

[7]任丽梅.拜泉县小流域梯田埂种植胡枝子效益分析[j]

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