闽东北鹫峰山不同退耕还林模式生态效应研究

李式镜

摘  要：该文对闽东北鹫峰山农地采取不同退耕模式的生态效应进行了研究，通过分析认为，4种退耕模式的草本均能在当年基本覆盖地表，在观测期间植物由1年生演替为多年生。退耕地植被经过7a恢复，植被完全郁闭，能有效控制泥沙流失;采取了退耕措施的区域固土保水能力大于对照区。在观测早期推广的顺序应为自然模式、针阔混交林模式、阔叶林模式、针叶林模式。在观测后期，有乔木参与的植被恢复模式能够形成较复杂的森林植被，其保水固土能力较强，并以针阔混交林模式为最佳。

关键词：鹫峰山;退耕还林模式;植被恢复;生态效应

中图分类号 F326.2 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）01-82-04

Ecological Effect of Different Returning Farmland to Forest Modes of Jiufeng Mountain in the Northeast of Fujian Province

Li Shijing

（Forestry Bureau of Shouning County，Shouning 355500，China）

Abstract：In this paper，the ecological effect of different returning farmland to foresty modes adopting by farmers of Jiufeng Mountain in northeast of Fujian Province were studied. Through the analysis，the results showed the herb of four farmland modes can basically cover the ground. During the period of observation annual plants became perennial plants. After seven years，vegetation of abandoned farmland being canopy，can effectively control the sediment erosion; Soil and water conservation capacity of abandoned farmland  is greater than the control area. In the early of observation，the capacity is natural mode>mixed needle leaf>broad-leaved forest>coniferous forest. Late in the observation，vegetation recovery mode involving with trees brings more complex vegetation，its soil and water conservation capacity is stronger，and the needle mixed model is the best.

Key words：Jiufeng mountain;Returning farmland to forest mode;Vegetation restoration;Ecological effect

闽东北鹫峰山处于闽东赛江流域上游，其在涵养水源、保持水土、稳定河川流量、维护生态平衡等方面有着重要地位。过去由于陡坡耕作引起严重的水土流失，破坏了本地区的生态平衡，严重恶化局部生态环境，因此有必要对陡坡耕作地进行退耕，以期恢复植被保持水土、改善生态环境、建设秀美山川[1-7]。为此，笔者从2008年起在闽东北鹫峰山退耕区开展了不同退耕还林模式的植被恢复及生态效果的监测与研究工作，分析不同退耕还林模式下的功能自然演变过程，探讨不同退耕还林模式的生态效益，为鹫峰山退耕农地的植被恢复及其生态效益提高提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域的自然概况 鹫峰山脉（海拔100～1 649m）位于福建省寿宁县境内（119°12′～119°44′E，27°16′～27°41′N），属中亚热带海洋性季风气候区，四季分明，温度适中，雨量充沛，全年少旱，年平均气温13～19℃，7月平均气温22～29℃，1月平均气温3～9℃，年降雨量1 900～2 300mm。林地土壤为黄壤、红壤，土层中厚。监测场设置于具有典型性的闽东北鹫峰山脉的下党乡杨溪头村单独壑自然村附近（村民现已全部搬迁），监测区规划面积6.11hm2，曾经历约40a耕作，于2008年开始退耕还林。平均坡度30°，北坡，海拔660～710m，土层厚度60～90cm，土壤种类为红泥土。

1.2 研究方法

1.2.1 小区设置 2006年1月在监测场内设立5组观测场，退耕模式分别为：A.针叶林模式（纯人工针叶林模式）、B.阔叶林模式（纯人工阔叶林模式）、C.针阔混交林模式（人工针叶林、阔叶林混交模式）、D.自然模式（不施加任何人为措施依靠天然恢复模式）、E.未退耕模式（对照，即不执行退耕仍采用传统方法继续耕作模式）。每种模式为1个试验小区，面积为1hm2。每个试验小区顺山坡方向分别设置径流观察场3个（3次重复），径流观察场形状如倒三角型（横边长6m、竖边长8m、长斜边长10m）。边框用厚1.5cm、宽40cm木板经油毛毡纸包裹后埋入土中，地上部分高出地面20cm，面积为24m2，下端设截流器[8]。人工造林树种为马尾松（Piuns massoniana）和木荷（Schima superba），采用常规造林方法1.8m×1.8m密度栽植。针阔混交林针阔混交比例为1∶1。

1.2.2 测定项目和调查方法 每年的4月上旬、7月下旬和11月下旬分别对监测场内的植被进行系统调查，测定方法及因子为：在不同退耕模式监测场内随机抽取3个1m2（1m×1m）样方分别记录单位面积上的植物种类、株数、株高、盖度或郁闭度。地表径流量测定：每年的1～11月，凡有地表径流产生均随之测定。泥沙流失量测定则利用滤纸将泥沙滤出后烘干称量。

1.2.3 数据分析方法 重要值：Pi=（Di+Ci）/2。其中：相对密度Di=100×Ni/N，Ni为物种i的个体数量，N为植物的总种数;相对盖度Ci=100×Ai/A，Ai为物种i的冠幅面积，A是所有植物冠幅面积的和。

2 结果与分析

2.1 植被恢复动态过程分析 在不同退耕模式监测场内，除对照模式外，在退耕地上4种退耕模式均能在退耕当年末草本层基本覆盖地表，主要草本有早熟禾（Poa annua）、藿香蓟（Ageratum conyzoides）、野茼蒿（Crassocephalum crepidioides）、鼠麴草（Gnaphalium affine）、艾（Artemisia argyi）、苏门白酒草（Conyza sumatrensis）、雀稗（Paspalum thunbergii）等35种，并以1年生草本居多。发生物种更替现象较为激烈的时间从3a后开始出现，从表1可见，乔木（马尾松、木荷）、多年生草本[五节芒（Miscanthus floridulus）、白茅（Imperata cylindrica）、芒萁（Dicranopteris dichotoma）等] 、小径竹[屏南少穗竹（Oligostachyum glabrescens）等]逐渐占据重要值主导地位，1年生草本植物逐渐被淘汰。由于在退耕地上采取了不同植被恢复措施的原因，除对照外每年所产生的杂草种类不尽相同，五节芒、白茅、芒萁等多年生草本和屏南少穗竹等小径竹反复更替，总体上看7a间无很大变动。

针叶林、阔叶林、针阔混交林模式下建群种是马尾松和木荷，均为人工种植的1年生苗木，2010年前由于马尾松和木荷植株尚小，在几个指标中均未显示重要性;五节芒、白茅速生快长则第2年见效，在2010年的几个指标中均显示重要性。从2012年时开始形成马尾松、木荷和马尾松+木荷幼林植被群落，乔木树种随着时间逐渐占据上层空间，在几个指标中已显示其重要性;草本植被层物种量及盖度急骤下降，其重要性显著下降。2012年纯针叶林（马尾松）平均地径6.45cm，平均高4.19m，郁闭度0.20;纯阔叶林（木荷）平均地径7.22cm，平均高4.25m，郁闭度0.25;针阔混交林林（马尾松+木荷）平均地径6.93cm，平均高4.28m，郁闭度0.28。2014年纯针叶林（马尾松）平均胸径5.71cm，平均高5.77m，郁闭度0.38;纯阔叶林（木荷）平均地胸6.14cm，平均高5.63m，郁闭度0.42;针阔混交林林（马尾松+木荷）平均胸径6.19cm，平均高5.79m，郁闭度0.45。

自然模式的草本群落由2008年的35种至2014年演变为以半木质化至木质化的五节芒、白茅、芒萁、屏南少穗竹等4个植物为主的稳定群落，也未出现乔木植物。

未退耕模式（对照）7a间仍进行农业耕作，其生长的杂草种类基本相同，且乃以1年生草本植物为主。

表1 不同退耕模式植被重要值变化

[处理＼&         2008         ＼&          2010          ＼&             2012             ＼&             2014             ＼&优势种＼&重要值

Pi（%）＼&优势种＼&重要值

Pi（%）＼&优势种＼&重要值

Pi（%） ＼&优势种＼&重要值

Pi（%） ＼&A＼&早熟禾＼&33.2＼&五节芒＼&24.5＼&五节芒＼&15.3＼&五节芒＼&10.1＼&藿香蓟＼&17.5＼&白茅＼&9.3＼&白茅＼&9.4＼&白茅＼&3.5＼&野茼蒿＼&8.7＼&藿香蓟＼&8.7＼&马尾松＼&15.2＼&马尾松＼&31.2＼&马尾松＼&0.2＼&马尾松＼&6.2＼&屏南少穗竹＼&3.2＼&屏南少穗竹＼&10.4＼&B＼&早熟禾＼&41.2＼&五节芒＼&20.1＼&五节芒＼&18.2＼&五节芒＼&13.4＼&藿香蓟＼&14.2＼&白茅＼&14.2＼&白茅＼&7.6＼&白茅＼&4.4＼&野茼蒿＼&9.5＼&藿香蓟＼&7.6＼&木荷＼&17.2＼&木荷＼&33.5＼&木荷＼&0.3＼&木荷＼&4.9＼&芒萁＼&1.3＼&芒萁＼&10.8＼&C＼&早熟禾＼&38.6＼&五节芒＼&19.3＼&五节芒＼&17.2＼&五节芒＼&13.4＼&藿香蓟＼&11.9＼&白茅＼&10.2＼&白茅＼&7.2＼&白茅＼&9.8＼&野茼蒿＼&6.1＼&马尾松＼&3.7＼&马尾松＼&9.2＼&马尾松＼&20.3＼&马尾松＼&0.1＼&木荷＼&2.6＼&木荷＼&10.3＼&木荷＼&22.2＼&D＼&早熟禾＼&34.2＼&五节芒＼&22.6＼&五节芒＼&43.4＼&五节芒＼&42.5＼&藿香蓟＼&19.3＼&白茅＼&12.7＼&屏南少穗竹＼&12.7＼&屏南少穗竹＼&21.2＼&野茼蒿＼&11.4＼&藿香蓟＼&10.7＼&白茅＼&6.3＼&白茅＼&1.1＼&E＼&早熟禾＼&13.7＼&早熟禾＼&13.8＼&早熟禾＼&14.7＼&早熟禾＼&14.4＼&鼠麴草＼&12.3＼&藿香蓟＼&11.4＼&鼠麴草＼&19.3＼&野茼蒿＼&18.3＼&野茼蒿＼&11.2＼&野茼蒿＼&10.9＼&藿香蓟＼&17.7＼&藿香蓟＼&9.9＼&]

2.2 不同退耕模式对地表径流的影响 将每年各模式下每次产生径流的降雨量及对应的地表径流量和泥沙量数据进行统计后，求算径流系数。计算方式为：A=Xi/Y，其中A为径流系数，Y为降雨量，Xi为径流量。

由表2可知，不同模式的泥沙流失量之差别可谓巨大，7a间，对照泥沙流失量总和1 226.3g·m-2，针叶林模式93.6g·m-2;阔叶林模式89.5g·m-2，针阔混交林模式84.4g·m-2，自然模式63.2g·m-2;不同退耕模式引起的泥沙流失量在在不同年份的差异也不尽相同，2008年、2010年的大小排序均是E（对照）>B（阔叶林模式）>A（针叶林模式）>C（针阔混交林模式）>D（自然模式），到了2012年的排序则是E（对照）>A（针叶林模式）>B（阔叶林模式）>C（针阔混交林模式）>D（自然模式），到了2014年的排序则变为E（对照）>D（自然模式）>A（针叶林模式）>B（阔叶林模式）>C（针阔混交林模式）。

由表2还可以看出，自然恢复区能较快进入稳定的植被群落，固土能力强，从封后第3年土壤流失量就处于低值状态，径流系数也较早处于好的状态。在4种退耕模式中，针阔混交林区固土能力逐年提高的较快，由2008年的最大值57.7g·m-2下降到2014年的最小值0.03g·m-2。说明针阔结合模式有利于植被恢复，并形成良好的森林植被，林分郁闭度较大，地表上堆积较厚的枯枝落叶层，具有较强的保水固土能力，其地表径流量小，泥沙流失极少。

表2 不同退耕模式产生土壤侵蚀的有效降雨量和地表径流

[处理＼&           2008           ＼&            2010            ＼&           2012           ＼&            2014            ＼&有效降雨

总量＼&地表径流

系数＼&泥沙量

（g·m-2）＼&有效降雨

总量＼&地表径流

系数＼&泥沙量

（g·m-2）＼&有效降雨

总量＼&地表径流

系数＼&泥沙量

（g·m-2）＼&有效降雨

总量＼&地表径流

系数＼&泥沙量

（g·m-2）＼&A＼&1355.6＼&0.67 ＼&61.3＼&635.1＼&0.43 ＼&5.3＼&256.1＼&0.42 ＼&1.5＼&110.2＼&0.19 ＼&0.09＼&B＼&1298.4＼&0.71 ＼&64.4＼&579.3＼&0.45 ＼&5.1＼&241.6＼&0.28 ＼&1.1＼&87.3＼&0.16 ＼&0.07＼&C＼&1336.7＼&0.67 ＼&57.7＼&554.7＼&0.48 ＼&4.9＼&220.9＼&0.39 ＼&0.9＼&77.2＼&0.14 ＼&0.03＼&D＼&1190.1＼&0.58 ＼&41.5＼&480.2＼&0.50 ＼&0.2＼&477.3＼&0.32 ＼&0.1＼&483.2＼&0.15 ＼&0.11＼&E＼&1533.1＼&0.68 ＼&171.9＼&1496.5＼&0.73 ＼&167.1＼&1469.8＼&0.76 ＼&173.1＼&1551.3＼&0.70 ＼&178.8＼&]

退耕还林后随着植被系统的逐渐完善，对地表径流量的调节能力好是一个渐进过程（表3）。从保水蓄水的能力来看，人造乔木模式均高于自然模式并呈逐渐增强的过程。

由表3可知，退耕地人工造林后植被系统得到逐步恢复和完善，对地表径流的调节能力也是一个渐进过程;不同退耕模式的植被系统恢复进程也不尽相同：森林植被恢复速度是针阔混交林模式>阔叶林模式>针叶林模式>自然模式。若考虑到未来经济效益这个因素，不宜选择自然模式，因其未造林而能演替为森林。

表3 年际间不同退耕模式产生土壤侵蚀的地表径流深比较（mm）

[处理＼&2008＼&2010＼&2012＼&2014＼&平均＼&A＼&907.83＼&271.32＼&106.78＼&21.22＼&233.74＼&B＼&915.63＼&258.11＼&67.23＼&14.12＼&217.77＼&C＼&897.93＼&264.91＼&87.14＼&10.63＼&221.87＼&D＼&691.30＼&240.55＼&153.41＼&71.94＼&221.84＼&E＼&1041.70＼&1097.77＼&1114.06＼&1086.09＼&1086.27＼&]

3 结论与讨论

（1）不同退耕模式的草本均能在退耕当年基本覆盖地表，7a间由1年生植物演替为多年生植物。退耕地植被经过7a恢复，植被完全郁闭，能有效控制泥沙流失;采取了退耕措施的区域固土保水能力大于对照区。

（2）植被恢复的速度与质量是决定退耕地生态质量的重要标准，对几种植被恢复模式的生态效果等因素分析认为：在观测早期的推广顺序为自然模式、针阔混交林模式、阔叶林模式、针叶林模式;在观测后期，有乔木参与的植被恢复模式能够形成较复杂的森林植被，其保水固土能力较强，其推广顺序为针阔混交林模式、阔叶林模式、针叶林模式、自然模式。

（3）退耕还林模式建议采用针阔混交林模式，其林分郁闭度较大，地表枯枝落叶层厚，对蓄水固土更为有利。不宜选择自然模式，因其未造林而能演替为森林。

参考文献

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