岩溶石漠化林地土壤水分与温度特征研究

童方平, 邓德明, 苏振楚, 李 贵, 曾立志, 刘振华, 童 琪

(1.湖南省林业科学院, 湖南 长沙 410004； 2.湖南省农林工业勘察设计研究总院， 湖南 长沙 410007；3.新邵县林业局， 湖南 新邵 422900)

岩溶石漠化林地土壤水分与温度特征研究

童方平1, 邓德明2, 苏振楚3, 李 贵1, 曾立志3, 刘振华1, 童 琪1

(1.湖南省林业科学院, 湖南 长沙 410004； 2.湖南省农林工业勘察设计研究总院， 湖南 长沙 410007；3.新邵县林业局， 湖南 新邵 422900)

为探讨石漠化成因及其生态治理对策，对新邵县有林无林岩溶石漠化林地土壤水分与温度特征进行了监测与分析，结果表明：岩溶石漠化区7—12月无林地和有林地地表、岩面不同坡位温度没有显著差异，但不同月份间温度有极显著差异。7—8月表现为高温，岩石由于传热系数大，吸收阳光升温快而温度明显高于地表。有林地因有树木的荫蔽其地表、岩面的温度要低于无林地。7月无林地地表平均温度为41.28℃，极端最高温度达到50.67℃，岩面平均温度为45.18℃，极端最高温度达到54.57℃。7—12月无林地土壤水分含量要高于有林地2.46%～5.71%。在岩溶石漠化区人工造林，选择耐高温性较强、水分蒸腾较小的树种，可提高造林成活率和生态恢复的效果。

土壤温度； 岩面温度； 土壤水分含量； 石漠化

在人类日益关注自己赖以生存环境的今天，占世界陆地面积的15%、居住着约10多亿人口的岩溶石漠化地区也越来越受到重视。中国岩溶区面积344.3万km2,占国土面积的35.93%，湖南省石漠化面积达到2.21万km2，占全省国土面积的7%，且石漠化极具典型，由于自然环境恶劣,岩溶地区多为贫困落后地区[1-6]。通过对有林无林岩溶石漠化林地土壤水分温度特征分析，以探讨石漠化成因及其生态治理对策，对于恢复重建该区的生态系统，合理开发脆弱岩溶生态环境地区的资源，实现区域经济的可持续发展和石漠化区居民脱贫致富有着重要的现实意义。

1 试验地概况

新邵县地处东经111°08′—112°50′，北纬27°15′—27°38′。全县总面积1763km2，耕地面积2.812万hm2，其中水田2.104万hm2。属亚热带季风湿润气候，四季分明，气候温和，热量丰富，光照充足，雨量充沛，无霜期长，年平均气温17.2℃，无霜期276d，年降雨量1115.5mm，年日照1688.3h。全县岩溶地区面积为12.6万hm2，占全县总面积的71.5%，分布在全县所有15个乡镇、3个国有林场。其中石漠化土地3.67万hm2，潜在石漠化土地1.8万hm2，非石漠化土地7.13万hm2，分别占岩溶地区面积的29%、14%、57%，在石漠化土地面积中，未利用地0.065万hm2。文中岩溶石漠化区无林地选择新邵县寸石镇太上村石漠化林地，该地丝茅覆盖度为85%，没有高大乔木，见零星分布白背叶、牡荆、白檵木等；岩溶石漠化区有林地选择新邵县严塘镇严塘石漠化造林地，该地于1998年营造柏木林，造林保存密度为2400～2700株/hm2，树高8.4m，胸径5.9cm。

2 研究方法

2.1样品采集与分析方法

土壤水分含量土壤样品分别采集0～20cm、20～40cm、40～60cm土层的土样，土壤水分含量测定采用烘干法。选择雨季后的7—12月少雨季节进行石漠化林地土壤水分温度监测[7]。

分别选择7—12月中旬的晴天，从7:00—18:30对新邵县石漠化区无林地和有林地进行林地上坡、中坡、下坡地表、岩石表面的温度测定，采用自动温度记录仪每间隔30min记录一次。

2.2数据处理

采用EXCEL、SPSS统计软件对试验数据进行分析。

3 结果与分析

3.1石漠化林地地表、岩石表面温度特征

3.1.1 林地地表、岩石表面温度差异 新邵县石漠化区无林地和有林地不同坡位、月份地表岩面温度方差分析见表1，7—12月地表岩面温度及极端温度见表2。

表1 无林地和有林地不同坡位、月份地表岩面温度方差分析表Tab 1 Varianceanalysisofthelandandrocksurfacetemperaturesamongdifferentslopepositionsandmonthsinforestlandandnon⁃forestland因子变差来源自由度均方F值P值无林地地表坡位20 3581 1 7940 2158月份5328 24141644 6890 0000∗∗岩石表面坡位21 24313 2130 0836月份5451 25241166 4030 0000∗∗有林地地表坡位24 79124 4790 0408∗月份5187 173174 9680 0000∗∗岩石表面坡位25 36133 4580 0722月份5206 8931133 4310 0000∗∗ 注：∗表示在0 05水平上显著；∗∗表示在0 01水平上极显著，表3同。

由表1方差分析表明：石漠化区无林地地表、有林地地表、无林地岩石表面、有林地岩石表面不同坡位温度没有显著差异，但不同月份间温度有极显著差异，这主要是温度的季节差异引起的。

表2 7—12月无林地和有林地地表岩面温度及极端温度表Tab 2 Theaveragetemperaturesandextremetemperaturesoflandsurfaceandrocksurfaceinforestlandandnon⁃forestlandfromJulytoDecember℃月份无林地有林地温度岩面地表温度差极端高温岩面地表温度差温度岩面地表温度差极端高温岩面地表温度差地表岩面地表岩面地表岩面地表岩面741 2845 18 3 9050 6754 57 3 9034 3635 58 1 2243 5047 30 3 80836 0638 782 7244 7747 302 5330 6731 530 8636 3040 203 90930 6532 341 6934 3038 674 3729 5230 240 7231 2031 570 371022 1622 03-0 1322 8322 67-0 1621 9921 85-0 1423 6023 47-0 131118 6018 26-0 3422 0321 13-0 9017 6817 44-0 2422 4321 70-0 731214 8413 89-0 9519 5319 50-0 0314 3514 03-0 3214 3013 97-0 33

根据监测结果(见表2)，新邵县石漠化区无林地7—9月岩面温度要高于地表1.69～3.90℃，而10—12月份岩面温度要低于地表0.13～0.95℃，7月无林地地表平均温度为41.28℃，极端最高温度出现在13:00 左右，达到50.67℃，7月无林地岩面平均温度为45.18℃，极端最高温度出现在12:00左右，达到54.57℃；8月无林地地表平均温度为36.06℃，极端最高温度出现在13:30左右，达到44.77℃，8月无林地岩面平均温度为38.78℃，极端最高温度出现在13:00 左右，达到47.3℃。

新邵县石漠化区有林地7—9月岩面温度要高于地表0.72～1.22℃，而10—12月份岩面温度要低于地表0.14～0.32℃。7月有林地地表平均温度为34.36℃，极端最高温度出现在13:00左右，达到43.5℃，岩面平均温度为35.58℃，极端最高温度出现在13:00左右，达到47.3℃；8月有林地地表平均温度为30.67℃，极端最高温度出现在13:30左右，达到36.3℃，岩面平均温度为31.53℃，极端最高温度出现在13:00左右，达到40.2℃。

3.1.2 林地地表、岩石表面温度月变异规律 新邵县石漠化区7—12月无林地和有林地不同坡位地表、岩面温度变异趋势见图1、图2。

图1 7—12月无林地不同坡位地表、岩面温度变异规律 Fig.1 Temperature change of land surface and rock surface among different slope positions in non-forest land from July to December

图2 7—12月有林地不同坡位地表、岩面温度变异规律Fig.2 Temperature change of land surface and rock surface among different slope positions in forest land from July to December

根据图1、图2可知，新邵县石漠化区7—12月无林地和有林地不同坡位地表、岩面温度变异趋势为:从7月至12月，无林地和有林地地表、岩面温度均呈下降趋势。

3.1.3 有林地和无林地地表、岩面温度比较研究 根据监测结果(见表2)，新邵县石漠化区无林地地表温度、岩面温度要高于有林地，以7月相差最大，8月相差次之，9月相差再之，其余各月(10—12月)相差较小。7—9月无林地地表温度分别高于有林地6.92℃、5.39℃、1.13℃，7—9月无林地岩面温度分别高于有林地9.60℃、7.25℃、2.1℃。

3.2石漠化林地土壤水分特征

根据表3方差分析，无林地不同坡位、不同月份

表3 7—12月有林地和无林地不同坡位土壤水分含量方差分析表Tab 3 Varianceanalysisofsoilwatercontentamongdifferentslopepositionsinforestlandandnon⁃forestlandfromJulytoDecember因子变差来源自由度均方F值P值无林地坡位22 654714 3070 0012∗∗月份55 609830 2330 0000∗∗有林地坡位20 63390 8000 4762月份57 07318 9250 0019∗∗

土壤水分含量存在着极显著差异，有林地不同月份土壤水分含量存在着极显著差异，而有林地不同坡位土壤水分含量则没有显著差异。

根据监测结果(见图3)，无林地7—12月不同坡位土壤水分含量从上坡到下坡呈增加趋势，7—12月下坡土壤水分含量与中坡、上坡有极显著差异，而7—9月中坡土壤水分含量与上坡则基本一致，没有显著差异。新邵县石漠化区7—12月无林地土壤水分含量要高于有林地2.46%～5.71%。

根据图3结果，新邵县石漠化区7—12月无林地、有林地土壤含水量变异规律以9月为最低值，从7月至9月，无林地、有林地土壤含水量呈下降趋势，从9月至12月，无林地、有林地土壤含水量呈上升趋势。

图3 7—12月无林地和有林地土壤含水量变异规律Fig.3 The change rule of soil water content in forest land and non-forest land from July to December

4 结论与讨论

新邵县岩溶石漠化区7—12月无林地和有林地地表、岩面不同坡位温度没有显著差异，但不同月份间温度有极显著差异，这种差异主要是由季节性温度差异引起的。

岩溶石漠化区雨季过后，7、8月表现为高温，岩石由于传热系数大，吸收阳光升温快而温度明显高于地表。有林地因有树木的荫蔽作用，地表、岩面的温度要低于无林地。监测结果表明：7月无林地地表平均温度为41.28℃，极端最高温度达到50.67℃，岩面平均温度为45.18℃，极端最高温度达到54.57℃。新邵县岩溶石漠化区7—12月无林地土壤水分含量要高于有林地2.46%～5.71%，这可能与有林地土壤林木蒸腾相关。

在岩溶石漠化区人工造林，要选择耐高温性较强、水分蒸腾较小的树种，以提高造林成活率，加速石漠化生态修复与生态恢复的进程，提高生态恢复的效果。

[1] 李森,魏兴琥,黄金国,等．中国南方岩溶区土地石漠化的成因与过程[J]．中国沙漠,2007,27(6) :919-926．

[2] 董宾芳．我国西南岩溶地区石漠化问题研究[J]．西北师范大学学报：自然科学版，2006， 42(2) :90-95．

[3] 黄金国．粤北岩溶山区农业水土环境问题及对策[J].水土保持研究，2006，13(6)：163-164．

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[5] 张恒,刘宗祥,钱江澎,等.四川省岩溶石山地区石漠化分布特征及综合治理建议[J].四川地质学报， 2011,3(31):43-46.

[6] 李阳兵,王世杰,容丽.西南岩溶山地石漠化及生态恢复研究展望[J].生态学杂志,2004,23(6):84-88.

[7] 林大仪.土壤学实验指导[M].北京:中国林业出版社,2004:100-131.

Soilmoistureandtemperaturecharacteristicsonkarstrockydesertificationwoodland

TONG Fangping1, DENG Deming2, SU Zhenchu3, LI Gui1, ZENG Lizhi3, LIU Zhenhua1, TONG Qi1

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China; 2.Hunan Prospecting Designing and Research Institute for Agricultural and Forestry Industries,Changsha 410007, China; 3.Forestry Bureau of Xinshao County, Xinshao 422900, China)

The soil moisture and temperature characteristics of forest land and non-forest land on rocky desertification in Xinshao County were monitored and analyzed to study the cause and ecological control strategies of rocky desertification. The results showed that, there were no significant differences in land and rock surface temperature among different slope positions of forest land and non-forest land from July to December, but there were very significant differences in land and rock surface temperature among different months. High temperatures were showed in July and August, and the temperatures of rock surface were higher than that of land surface because of the big heat transfer coefficient of rock. The temperatures of land surface and rock surface in forest land were lower than that in non-forest land, due to the trees shading. In July, the average temperature of land surface in non-forest land was 41.28℃ and the extreme maximum temperature was up to 50.67℃, the average temperature of rock surface was 45.18℃ and the extreme maximum temperature was up to 54.57℃. The soil water content of non-forest land were increased by 2.46%～5.71% than that of forest land from July to December. In order to improve the afforestation survival rate and ecological restoration, we should select the tree species with high temperature resistance and smaller transpiration to plant in karst rocky desertification areas.

soil temperature; rock surface temperature; soil water content; rocky desertification

2011-06-16

2011-07-15

国家林业局石漠化监测项目(2010JC0123)、国家发改委石漠化综合治理试点科技支撑项目(2008-06-047)。

童方平(1964-)，男，湖南省桃源县人。博士，研究员，博士生导师，研究方向：工业原料林遗传改良与丰产栽培、重金属污染林地树种选择、生态修复与植被恢复技术。

S 15

A

1003-5710(2011)04-0012-03

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2011. 04. 004

(文字编校：张 珉，龚玉子)