黄花菜在水土保持中的作用研究

贾立海，张子元，徐淑贞，张立沙

（1.河北省水土保持工作总站，河北 石家庄 050011；2.河北滨丰优良种苗科技有限公司，河北 石家庄 050061）

黄花菜（Hemerocallis citrina Baroni）属百合科、萱草属，又名萱草、忘忧草、金针菜、萱草花，是一种多年生宿根草本植物。其根近肉质，中下部常有纺锤状膨大，叶子狭长带状，花朵漏斗形，花色橙黄。其性味甘凉，有止血、消炎、清热、利湿、消食、明目、安神等功效，对吐血、大便带血、小便不通、失眠、乳汁不下等有疗效，可作为病后或产后的调补品。黄花菜适应性强，耐贫瘠、耐旱、抗寒，对土壤要求不高，适合在海拔300～2 500 m生长，地缘或山坡均可栽植，一经栽植可生长多年。黄花菜春季萌发早，叶子翠绿，观绿期长，盛花期一片金黄，具有很高的观赏价值；新鲜花蕾营养丰富，经简单加工，制成干品耐贮藏便运输，可供人们长期食用；根系发达，密集成网格，固持土壤；叶子茂密，可截留雨水，涵养水源，可起到防止水土流失的作用。黄花菜是集经济、生态与观赏价值于一体的优良地被植物。

河北省北部燕山山区-冀北山区平均气温较低，无霜期短，高寒、干旱、少田，贫困人口多，植被立地条件差、种类少。在冀北山区小流域和坡耕地水土流失治理、退耕还林还草等生态建设工程中，迫切需要生态防护作用与经济效益兼顾的植物品种。以往研究多集中于黄花菜的栽培技术、组培繁殖、病虫害防治、贮存、加工利用等方面【1-13】，且黄花菜被引种栽植到新疆、黄土高原、北京等多地进行试验研究【3，5，14】。王永峰【15】着重探讨了黄花菜在田间地埂的水土保持作用，侧重于效益的分析。2012年《国际沙棘研究与开发》发表了一篇关于黄花菜是一种优良的水土保持植物的文章【16】。但至今，还未见到关于黄花菜的水土保持性能指标研究的报道。本研究主要黄花菜的水土保持性能指标进行分析研究，旨为黄花菜在冀北山区的推广应用提供基本依据，增加冀北山区小流域、坡耕地治理等生态建设工程的生物措施选择，并进一步丰富冀北山区适宜的植物品种资源。

1 研究区概况

研究区位于河北省承德市丰宁满族自治县土城镇四间房村。丰宁县属温带-中温带半湿润-半干旱大陆性季风区，冬长夏短，春秋天气复杂，气温变化剧烈，日照充足，大风日数较多，坝上、坝下不同区域气候条件差异很大，具有明显的高原-山地气候特征：年平均气温从2月起逐月增高，7月为最热月，8月温度开始下降，1月为最冷月。丰宁县冬季寒冷干燥少雪；春季干旱多风，气温回升快；夏季温暖，6—8月降水量占全年降水量的60%以上；秋季凉爽，昼夜温差大，易出现低温霜冻。

丰宁县地理坐标为40°96′N、118°73′E，海拔1 020 m，年均气温6.2℃，1月极端最低气温-28.6℃，年日照时数2 903.6 h，大于10℃年积温为1 082～1 489℃，无霜期为110～145 d，多年平均年降雨量450 mm；土壤质地为壤土，pH为6.99，属中性土壤，土壤中有机质含量9.101 g/kg、氮0.694 g/kg、速效磷2.9 mg/kg、速效钾49 mg/kg，地块平整，向阳，肥力较差，田间管理一般。后期黄花菜生长主要靠自然降雨。

2 试验材料

研究时间为2018年5月—2019年12月，研究对象为2 a生黄花菜，试验区面积667 m2。黄花菜萌蘖丛生，一般按4芽/丛（墩）栽植，行株距50 cm×32 cm，栽植密度4 168丛（墩）/667 m2。

3 试验方法

黄花菜水土保持性能指标主要参照《水土保持试验规程》（SL419—2007）中的相关规定方法进行测定，根据实际情况有所调整。

3.1 枯落物持水性能测定

在试验区内按对角线取样，样方大小为1 m×1 m，重复3次，收集样方内所有枯落物，清除杂质，称重，推算出每公顷枯落物总质量；采样风干，测得枯落物自然含水率和干质量；将称过的枯落物用细纱布袋包好完全浸泡于水中，24 h后取出称重，计算出黄花菜枯落物最大持水量及最大持水率；采用室内浸泡法测定枯落物各时段的持水量及吸水速率，时间设置为0、0.5、1、1.5、2、3、4、6、8、10、24、48 h。

3.2 冠层截留雨水能力测定

在降雨季节，随机选定试验区内3个有代表性的0.5 m×0.5 m的样方，剪取样方内黄花菜所有枝叶，分别称其重量，浸入盛有清水的容器中让叶子充分吸水，30 min后取出至叶子不再滴水时重新称重。如此，重复3次，先计算出叶子最大吸水率P，然后根据P计算出冠层截留量H。

式中：P为枝叶最大吸水率（%）；g1为吸水前的枝叶样品重量（kg）；g2为吸水后的枝叶样品重量（kg）；H为冠层截留降水量（mm）；G为每个样方叶子的平均重量（kg）；W为样方面积（m2）。

3.3 根系结构研究

在试验区，随机选取3个具有代表性的面积为50 cm×50 cm的样方，每10 cm为1层，挖掘垂直剖面0～40 cm内的黄花菜土层根系，用布袋包住，用清水冲洗，直至不再有泥土附着，经水分控出不再有水珠滴出，再用吸水纸把表层水吸干，及时称取鲜重。之后，用直尺分别测量不同直径的根系，须根划分为0～1、1～2、2～3、3～4 mm 4个等级，肉质根划分为0～1、1～2 cm 2个等级，并及时记录数据。

3.4 单丛固土能力测定

选择试验区内具有代表性的样株，重复3次，人工挖取黄花菜的完整根系。挖出后，及时称重并记录数据。

4 结果与分析

4.1 黄花菜的枯落物持水性

黄花菜的枯落物持水性，详见表1。

表1 黄花菜枯落物持水性

由表1可知，2 a生黄花菜枯落物最大持水率平均值为248.15%，平均每个样方枯落物质量为0.560 kg，可吸水1.390 kg，从而可以算出每公顷枯落物约有5.60 t，每次降雨最多可吸收13.90 t雨水。这表明，一方面，黄花菜叶子繁茂，生长量大，凋落物较多，茂密的叶子可阻止雨水对地面的直接侵蚀；另一方面，凋落物形成的枯落物层可以有效地吸收地表水，增加土壤含水量，减少地表径流量，从而可以在保持水土、涵养水源方面发挥重要作用。黄花菜枯落物吸水过程，如图1所示。

图1 黄花菜枯落物吸水过程

由图1可知，黄花菜枯落物在最初3 h之内吸水速度较快，尤其是0.5 h内吸水速度增加迅速。随着时间的推移，枯落物吸水速度增加趋势逐渐趋于平缓，在吸水48 h之后基本达到饱和状态。此时，枯落物达到最大持水量。

4.2 黄花菜冠层截留雨水能力

黄花菜冠层截留雨水能力，详见表2。

表2 黄花菜冠层截留雨水能力

由表2可知，2 a生黄花菜叶子最大吸水率为12.46%～15.24%，冠层截留降水量为0.65～1.12 mm，这表明黄花菜生长发育期间，叶子茂盛，在夏季降雨季节能够截留雨水，降低雨滴对地面的击溅能力，减少地面径流，涵养水源保持水土。

4.3 黄花菜根系结构分布情况

黄花菜根系分层结构参数值，详见表3。

表3 黄花菜根系分层结构参数值

由表3可知，黄花菜须根系主要分布在0～40 cm土层内，直径主要为0～1、1～2、2～3 mm 3个范围。其中，0～1 mm直径的根系在各土层所占比重最大，在0～10、10～20、20～30、30～40 cm土层内长度分别为24 723.9、6 025.8、2 077.7、1 882.3 cm，所占比重分别为69.68%、16.98%、5.86%、5.3%，且在0～20 cm土层内占比达86.66%，长度达30 749.7 cm。

黄花菜肉质根系在0～40 cm土层内均有分布，直径主要在0～1、1～2 cm范围内。其中，0～1 cm直径的肉质根系在0～10、10～20、20～30、30～40 cm土层内长度分别为2 168.4、646.4、212.6、297.3 cm，所占比重为61.16%、18.23%、6.00%、8.39%，在0～10 cm土层内占比最大，且在0～20 cm土层内占比达79.39%；1～2 cm直径的根系主要分布在0～10 cm土层内，长度为220.6 cm，所占比重为6.22%。因为直径0～1、1～2 cm肉质根系在0～20 cm土层内占比达85.61%，所以肉质根系主要分布在0～20 cm土层内。

4.4 黄花菜单丛固土能力

黄花菜根系固土能力，详见表4。

表4 黄花菜根系固土能力

由表4可知，黄花菜单丛固土能力平均值为14.00 kg，按种植密度60 000丛/hm2计算，可固土840 000.00 kg/hm2，从而可算出黄花菜可固土约840.0 t/hm2。黄花菜肉质根和须根发达，随着生长，根幅越来越大，2 a生黄花菜根系主要分布在0～40 cm土层内。随着年限的增长，根系会往更深土壤延伸，根系相互联通，形成网络，可牢固土体，增加土体稳定性。

5 结论

（1）栽植2 a的黄花菜枯落物最大持水率平均值为248.15%，枯落物约有5.60 t/hm2，每次降雨最多可吸收13.90 t雨水。

（2）黄花菜叶子最大吸水率为12.46%～15.24%，冠层截留降水量为0.65～1.12 mm。

（3）黄花菜须根系（直径0～1、1～2、2～3 mm）主要分布在0～40 cm土层内，0～1 mm直径的根系在各土层所占比重最大，主要分布在0～20 cm土层内，占比达86.66%；肉质根系（直径0～1、1～2 cm）主要分布在0～20 cm土层内，占比达85.61%。

（4）黄花菜单丛固土能力平均值为14.00 kg，可固土约840.0 t/hm2。

综上，黄花菜适应性强，耐旱抗寒，花蕾可加工利用，叶子可截留降水，枯落物能够有效增加土壤入渗、涵养水源，密集的根系固持土壤，可有效防止水土流失，具有良好的经济效益和生态效益，建议在水土流失治理区示范推广。