楊樹種群分布對(duì)生態(tài)固土防洪的作用調(diào)查
——以黃河下游流域范縣段為例

張勝甫，李劉梅，陳舒帆，喬海霞，王水苗

（1.河南城建學(xué)院生命科學(xué)與工程學(xué)院，河南 平頂山 467036；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 咸陽 712100）

目前，河岸生態(tài)土壤主要通過植物進(jìn)行工程性治理。丁桂生研究指出，楊樹根系的微生態(tài)能夠促進(jìn)土壤有效磷的轉(zhuǎn)化，提高土壤質(zhì)量，同時(shí)楊樹根系生長(zhǎng)又受到土壤特性的影響。尹春英等對(duì)楊樹抗旱性能進(jìn)行了研究，楊樹因具有生長(zhǎng)快、適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)等優(yōu)良特性在治理生態(tài)環(huán)境方面占有重要地位。陳榮鋒等對(duì)不同土壤條件下楊樹生長(zhǎng)情況進(jìn)行了試驗(yàn)，取得很大的進(jìn)展，指出楊樹是營(yíng)造速生豐產(chǎn)、農(nóng)田防護(hù)、防風(fēng)固沙、護(hù)岸、水土保持及綠化的重要樹種。楊樹生長(zhǎng)能力強(qiáng)，能夠在半干旱區(qū)生長(zhǎng)，研究黃河流域范縣段河岸楊樹種群分布對(duì)生態(tài)的作用，對(duì)于保護(hù)范縣黃河生態(tài)有著重要意義，調(diào)查研究能夠更直觀地反映目前的生態(tài)現(xiàn)象。生態(tài)保護(hù)是生態(tài)環(huán)境治理和促進(jìn)生態(tài)和諧發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，植物種群分布在生態(tài)環(huán)境保護(hù)中起著重要的作用。

1 調(diào)查區(qū)概況

本次調(diào)查區(qū)域?yàn)辄S河下游流域范縣段及河岸楊樹種群分布區(qū)，位于豫魯交界處，地理位置為115°24′41.56″E～115°42′14.47″E，35°38′46.62″N～35°50′43.71″N，取樣點(diǎn)分布如圖1所示。該區(qū)域地處平原，屬于溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，春季干旱少雨，夏季炎熱多雨，秋季涼爽干燥，冬季寒冷少雪，年平均氣溫為13.5 ℃。

圖1 調(diào)查區(qū)域取樣點(diǎn)（圓點(diǎn)）

范縣位于黃河沖積平原，局部微有起伏，坡地、洼地相間分布，地勢(shì)自西南向東北漸低。范縣平均海拔為49.3 m，最高處辛莊鎮(zhèn)彭樓村海拔為54.1 m，最低處高碼頭鎮(zhèn)大曹莊海拔為44.5 m。范縣境內(nèi)土壤大體分為沙土、沙壤土、壤土、重壤土、黏土和鹽堿地六類，沙土、壤土、黏土相間分布。周圍地區(qū)多處于半濕潤(rùn)區(qū)，傳統(tǒng)生活方式以農(nóng)耕為主，人們的生活活動(dòng)影響黃河河岸生態(tài)，環(huán)境保護(hù)意識(shí)不到位導(dǎo)致其植被和功能遭到破壞，水土流失比較嚴(yán)重。獨(dú)特的地理位置使其形成了鹽堿地，森林類型屬于人工混交林，植被以楊樹和柳樹為主，其優(yōu)勢(shì)種群為楊樹。

2 調(diào)查方法

本研究先后進(jìn)行兩次調(diào)查，日期分別為2021年7月6日和8月10日，時(shí)間間隔一月左右，前后對(duì)調(diào)查區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)記錄，其間，黃河流域經(jīng)歷了2021年黃河2號(hào)洪水。

2.1 楊樹種群分布調(diào)查

楊樹種群分布調(diào)查采用群落生態(tài)學(xué)的樣方法，沿黃河典型河岸取樣。黃河流域范縣段河道長(zhǎng)度為47 km，按照30 m×30 m樣方等距取樣，每2 km設(shè)置1個(gè)樣方，共設(shè)置23個(gè)。本次采樣主要針對(duì)楊樹種群，所以計(jì)數(shù)較為簡(jiǎn)單，將所有樣方計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并記錄與之對(duì)應(yīng)的地點(diǎn)。

2.2 黃河河岸土地樣貌與土壤情況調(diào)查

本次取樣對(duì)調(diào)查區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)，選取河岸海拔較高且坡度較陡的辛莊鎮(zhèn)與海拔較低的陸集鄉(xiāng)進(jìn)行觀測(cè)。對(duì)不同時(shí)間段兩地黃河河岸土地樣貌與生態(tài)情況進(jìn)行觀測(cè)，通過對(duì)比不同地點(diǎn)河岸楊樹種群栽種情況下的土壤質(zhì)量及樣貌變化，研究其對(duì)生態(tài)土壤的保護(hù)作用。

3 結(jié)果

在初次調(diào)查中，統(tǒng)計(jì)記錄楊樹1 120棵；再次調(diào)查時(shí)（2021年黃河2號(hào)洪水退去后），記錄楊樹1 115棵。初次調(diào)查記錄河岸土地樣貌3 600 m，再次調(diào)查時(shí)（2021年黃河2號(hào)洪水過境后），土地樣貌面積減少140 m，減少土壤約200 m。減少區(qū)域均未有楊樹種群分布，栽種楊樹的區(qū)域沒有觀測(cè)到土地樣貌減少。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，河岸坡度越陡，土壤減少量越多，如表1、圖2所示。在沒有生長(zhǎng)楊樹的區(qū)域，河岸坡度低于30°的地方土壤減少不明顯；在河岸坡度大于70°甚至接近90°處，土壤減少十分明顯，一些地方的懸崖式河岸底部土壤被沖走。

表1 楊樹種群分布與土壤流失的關(guān)系

圖2 河岸坡度與土壤流失率的關(guān)系

調(diào)查結(jié)果顯示，在調(diào)查區(qū)域內(nèi)，栽種楊樹的黃河河岸水土流失較少，樣方地貌并無太大變化，栽種楊樹以來，黃河下游流域范縣段生態(tài)環(huán)境保護(hù)得到極大的提升。2021年黃河2號(hào)洪水過后，其作用更為明顯，分布楊樹種群的黃河河岸陸地面積及植被分布并無明顯變化；與之形成對(duì)比的是，洪水過境后，沒有栽種楊樹的黃河河岸底部土壤被大量沖走，農(nóng)田種植面積減少。

4 討論與分析

植物根系對(duì)土壤有錨固作用，植物對(duì)地表的防護(hù)體現(xiàn)在對(duì)淺層坡體的穩(wěn)定作用。河道生態(tài)護(hù)岸以低矮的灌木和草本植物為主要植被。草本植物根系發(fā)達(dá)，分枝性強(qiáng)，生長(zhǎng)快，能迅速覆蓋地表，固土效果好。植物根系網(wǎng)所形成的岸坡防護(hù)能力能夠抵抗洪水沖蝕，保證岸坡穩(wěn)定。楊樹種群分布能夠提高該區(qū)域土壤質(zhì)量，改善土壤理化性質(zhì)，增加物種多樣性，增強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定性，但受地理因素的限制，在不同坡度的河岸，楊樹的生態(tài)保護(hù)作用也不同。丁桂生研究指出，楊樹根系能夠增強(qiáng)其分布區(qū)土壤的磷轉(zhuǎn)化效應(yīng)，進(jìn)一步提高防洪能力，減少土壤流失。徐曉等通過土壤采樣分析，證明土壤微生物對(duì)楊樹生長(zhǎng)有促進(jìn)作用，楊樹經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益比較高，在平原地區(qū)，楊樹生長(zhǎng)效果最好。因此，種植楊樹是加強(qiáng)黃河流域平原地區(qū)生態(tài)保護(hù)的較好選擇。

5 結(jié)論

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在黃河下游流域范縣段，無論是海拔較高的地點(diǎn)還是海拔較低的地點(diǎn)，有楊樹種群分布的地方，其根系作用能夠提高土壤質(zhì)量，生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定，河岸防洪能力遠(yuǎn)強(qiáng)于沒有楊樹種群分布的地方。同時(shí)，楊樹生態(tài)保護(hù)效果受到河岸地貌和土壤性質(zhì)的影響。河岸坡度越陡，土壤理化性質(zhì)越差，作用越不明顯，楊樹種群對(duì)土壤的錨固效果越弱，可見河岸坡度與土壤流失率成正相關(guān)。楊樹種群能夠增強(qiáng)黃河河岸生態(tài)的穩(wěn)定性，提高河岸防汛防洪能力。今后要進(jìn)一步調(diào)查研究其他植物對(duì)黃河河岸生態(tài)保護(hù)的作用，改善植物種群分布，提高河岸生態(tài)保護(hù)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。