闽北不同类型毛竹林径流特征的研究

张 华 ，范少辉 ，刘蔚漪 ,2，刘广路 ，闫文德 ，赵亮生

(1.国际竹藤中心竹藤科学与技术重点实验室，北京100102；2.西南林业大学，云南 昆明 650224；3.中南林业科技大学，湖南长沙 410004；4.南方林业生态应用技术国家工程实验室,湖南 长沙 410004；5.白龙江林业管理局林业科学研究所，甘肃 武都746010)

闽北不同类型毛竹林径流特征的研究

张 华1，范少辉1，刘蔚漪1,2，刘广路1，闫文德3,4，赵亮生3,5

(1.国际竹藤中心竹藤科学与技术重点实验室，北京100102；2.西南林业大学，云南 昆明 650224；3.中南林业科技大学，湖南长沙 410004；4.南方林业生态应用技术国家工程实验室,湖南 长沙 410004；5.白龙江林业管理局林业科学研究所，甘肃 武都746010)

以闽北杉木林和常绿阔叶林为对照，对闽北山区主要毛竹林类型—竹杉混交林、毛竹纯林和竹阔混交林的产流特征进行了研究。结果表明：降雨量对地表径流的产生有重要影响。当降雨强度增加到10～20 mm时，各林分地表径流量都有所增加，毛竹纯林的地表径流量（3 mm）和地表径流系数（1.9）为各林分最大；对不同月份及不同林分间地表径流进行方差分析，结果显示毛竹纯林与其它林分之间差异极显著，而其他各林分之间差异不显著；并拟合出了地表径流量和降雨量之间关系的曲线方程。总之，毛竹纯林的空间结构简单，径流量较大；竹阔混交林结构复杂，径流量较小，是一个较好的经营模式。

不同类型毛竹林；降雨量；产流特征；闽北

防止土壤侵蚀及减少地表径流量是竹林重要的水保功能之一。理水调洪是植被的生态水文作用，径流总量随着植被的生长有减少的趋势[1-3]。造成这种现象的原因与林冠截留量、土壤结构改善以及植被的蒸发散增大有关[4-5]。张学权[6]研究发现在草植被+竹的恢复模式中，地表径流在退耕3年后有效地减少，毛竹林根系发达，对减少地表径流的效果可能更加显著。汤腾方等[7]曾报道对同一母岩、同一土壤类型上杉木纯林、毛竹杉木混交林、毛竹纯林3种植被类型的土壤水源涵养能力的分析结果表明毛竹杉木混交林涵养水源能力最强。现行的竹林经营措施多以获取最大经济效益为目标，一定程度上忽视了竹子良好生态功能的发挥[8]，如何在获得较高经济效益的同时，增强竹林的生态功能，成为当前林业科研工作的一项重要课题。

福建是中国竹林面积最大的省份，据中国第七次森林资源清查数据显示，全省竹林面积99.3万hm2，占到全国竹林面积的18.5%，居全国首位。2011年福建省竹产业产值达到306.2亿元，成为全省农村经济发展、农民增收奔小康的绿色产业[9]。闽北是福建省的重点林区，也是毛竹分布和种植的主要地区。国内学者对闽北不同类型毛竹林冠层降水再分配特征和闽北不同土地利用方式径流量动态变化特征做了许多研究[10-11]，但对不同类型毛竹林径流特征报道还比较少。

本研究以我国闽北地区不同类型毛竹林为研究对象，探讨不同类型毛竹林径流特征，旨在为毛竹林水文生态功能研究提供基础数据，同时为探寻毛竹林的合理经营结构提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设置在位于福建省西北部顺昌县洋口 国 有 林 场（117°30′～ 118°14′E，26°39′～27°12′N），属亚热带海洋性季风气候，具体气象状况见表1，常见的植被群落见表2。

表1 试验地概况Table 1 General situation of studied site

表2 常见的植被群落Table 2 Common vegetation communities

1.2 研究方法

1.2.1 样地设置与调查

根据实验地林分资源分布情况，以杉木人工林（Ⅰ）和常绿阔叶林（Ⅴ）为对照林分，将闽北常见的竹林类型，包括竹杉混交林（竹杉混交比为8∶2）（Ⅱ）、毛竹纯林（Ⅲ）和竹阔混交林（竹阔混交比为8∶2）（Ⅳ）等几种典型林分作为研究对象，对林分产流特征进行研究，样地基本情况见表1。2007年8月，每个林分中设2个样地，在每个样地中设置5 m×20 m的径流小区作为径流场，然后进行样地调查和径流数据收集，各林分样地概况见表3。

1.2.2 大气降水量的测定

采用雨量筒收集法测定林内、林外降雨，即在各标准地内随机放置10个雨量筒收集林内降雨，在林外空旷地放置5个雨量筒作收集林外降雨；选择6株胸径接近平均木的立木/立竹进行树干茎流的测定[10]。

1.2.3 径流量测定

径流观测采用径流小区法，每种林分类型建径流小区2个，共10个径流小区。小区面积均为5 m × 20 m，集水池为 1 m3。每次降雨后同时测量径流池的积水深度。

表3 各林分样地概况Table 3 General situations of stand sample plots

2 结果与分析

2.1 降雨量与地表径流的关系

研究区2010年观测记录地表径流56次，而降雨量作为地表径流的主要影响因素，所有将不同雨量级的降雨量以及地表径流统计为表4。

从表4中可以看出，各林分在降雨强度小于5 mm时均不会产生地表径流；当降雨强度增加到10～20 mm时，各林分地表径流量都有所增加，毛竹纯林的地表径流量（3 mm）和地表径流系数（1.9）为各林分最大；当降雨强度达到50～100 mm时，降雨量占全年总降雨量一半，与此同时各林分的地表径流量也增大到最大值，其中毛竹纯林的地表径流量达到14.1 mm；当降雨强度达到100 mm以上时，因为降雨强度较大，两次降雨就产生了一定的地表径流，所以对应的径流系数为各降雨强度中最大。总体而言，地表径流主要随着降雨量的增加而增加。

表4 不同林分地表径流特征Table 4 Surface runoff characteristics of different forest stand

2.2 地表径流的月动态

从图1中可知，不同林分月地表径流量与月降雨量变化情况一致，即地表径流多出现在3～9月，而从11月至翌年2月总体降雨量偏少，所以地表径流量都相对较低。毛竹纯林和竹阔混交林的地表径流量明显大于其他林分，而这两个林分均在8月出现最大径流量；其他林分年均径流量随降雨量的变化幅度均比较小，说明这几个林分涵养水源能力相对较高。

图1 不同林分降雨量与地表径流月分布Fig.1 Month distribution of different forest dynamic rainfall and surface runoff

2.3 不同林分类型产流量大小

表5、表6是对不同月份及不同林分间地表径流进行方差分析，结果显示毛竹纯林与其它林分之间差异极显著，而其他各林分之间差异不显著；而不同林分地表径流平均值分别为：常绿阔叶林（0.225 1 mm）、毛竹纯林（0.503 8 mm）、竹阔混交林（0.289 3 mm）、竹杉混交林（0.236 3 mm）、杉木纯林（0.257 9 mm），除毛竹纯林明显较大外，其他林分均不到0.3 mm。

表5 不同林分地表径流的方差分析†Table 5 Variance analysis of surface runoff with different stand

2.4 地表径流与降雨量的关系

将降雨量与地表径流量进行拟合，回归方程按相关密切程度排列如表6所示，其中毛竹纯林地表径流与降雨量的关系最为密切。

表6 不同林分降雨量与地表径流回归模型Table 6 Regression models of rainfall and surface runoff of different stand

图2为不同林分地表径流量与降雨量的关系，从图中可以看出，降雨量对不同林分产生地表径流的影响程度有所差异。各林分在降雨量20～80 mm时，地表径流量随降雨量增加呈现出线性增长，除毛竹纯林和主阔混交林外，其他林分在降雨量在80 mm以后均呈下降趋势。

图2 不同林分地表径流与降雨量的关系Fig.2 Relations of different forest surface runoff and rainfall

3 结论与讨论

毛竹纯林的径流量较大，是因为其林分空间结构较为单一，并且叶面积和郁闭度相对较小，枯枝落叶层也不如乔木树种林分。而相比较而言常绿阔叶林郁闭度相对较高，林冠截留能力相对较强，所以产生的地表径流比毛竹纯林少。这与孔维健[13]研究的浙江庙山坞自然保护区人工毛竹林的地表径流量是天然次生林的1.92倍相似。

毛竹林经营周期短、强度大，单纯追求经济效益，营造纯林，势必导致严重的生态问题。通过以上研究可以看出，毛竹纯林对地表径流的影响明显弱于竹阔混交林。竹林群落稳定性研究也表明，毛竹天然混交林有较强的稳定性和抗干扰性[14]；李国华[15]在对福建省光泽县毛竹林地水土流失的研究中指出，相同立地条件下，纯竹林在水土保持功能、土壤肥力及抗病虫害、抗倒伏等方面不如竹混交林。因此，在经营毛竹林时, 可适当增加阔叶树种比例，采用竹阔混交林经营模式，增强其水土保持能力，促进林地生产和生态的可持续。

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Runoff characteristics of different types Phyllostachys edulis forests in northern Fujian province

ZHANG Hua1, FAN Shao-hui1, LΙU Wei-yi1,2, LΙU Guang-lu1, YAN Wen-de3,4, ZHAO Liang-sheng3,5
(1. Ιnternational Centre for Bamboo and Rattan, Key Lab. of Bamboo and Rattan, Beijing 100102, China; 2. Southwest Forestry University, Kunming 650224, Yunnan, China; 3. Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 4. National Engineering Lab. for Applied Technology of Forestry & Ecology in South China, Changsha 410004, Hunan, China; 5.Forestry Science Research Ιnstitute, Bailongjiang Forestry Management Bureau of Gansu Province, Wudu 746010, Gansu, China)

The characteristics of runoff main types Phyllostachys edulis forests in northern mountainous of Fujian province were studied in comparison with C. lanceolata forest and evergreen broadleaved forest. The results show that rainfall had an important inf l uence on the generation of surface runoff; When the rainfall intensity increased to 10 mm ～ 20 mm, the soil surface runoff of all forests had also increase with some degree at the same time，of the forests the surface runoff (3 mm) and surface runoff index (1.9) of pure bamboo forest will be the largest one; By analyzing the variance of different months and types of surface runoff, the results showed that it is signif i cant that the difference between pure bamboo and other stand, while the difference was not signif i cant between other stand; And the curve equation of the relationship between surface runoff and rainfall was f i tted; P. edulis and broad-leaved tree mixed forest has complex spatial structure and less runoff, therefore, it is a better management model than P. edulis pure forest, which has simple spatial structure and larger runoff.

Phyllostachys edulis forest; rainfall; runoff characteristics; north of Fujian province

S715.2

A

1673-923X(2013)12-0042-04

2013-04-19

国家“十二五”科技支撑（2012BAD23B04）资助；（竹藤资源高效培育技术研究与示范）林业公益性行业科研专项：典型森林植被对水资源形成过程的调控研究（201104005）

张 华（1972-），男，山西河曲人，博士研究生，主要从事竹林培育和竹林生态方面的研究；E-mail∶ zhhL8@126.com

[本文编校：文凤鸣]