不同林分更新模式对林分水源涵养能力的影响

2015-07-13田晓凤

安徽农业科学 2015年15期

关键词：杉木

田晓凤

摘要通过野外调查和试验测定，分析了杉木×火力楠混交林、杉木×米老排混交林及杉木純林林冠层、林下植被层、凋落物层和土壤层的水源涵养能力的差异。研究结果表明：（1）林冠层最大持水量杉木×火力楠混交林最大持水量>杉木纯林最大持水量>杉木×米老排混交林最大持水量；（2）杉木×火力楠混交林草本层生物量、自然持水量及最大持水量均大于灌木层；（3）凋落物层最大持水量表现为杉木×米老排混交林最大持水量>杉木×火力楠混交林最大持水量>杉木纯林最大持水量；（4）0～60 cm土壤总贮水量从大到小表现为杉木×火力楠混交林、杉木×米老排混交林、杉木纯林。综合水源涵养能力大小依次为杉木×火力楠混交林、杉木×米老排混交林、杉木纯林。

关键词杉木纯林；杉木×火力楠混交林；杉木×米老排混交林；水源涵养

中图分类号 S714 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）15-370-03

Effect of Different Forest Regeneration Modes on Forest Water Conservation Capacity

TIAN Xiaofeng

（Forestry Station of Xicheng， Youxi， Fujian 365100）

Abstract Through field investigation and experimental determination， the differences of canopy layer， shrub layer， herb layer， litter layer and soil layer water conservation capacity of Cunninghamia lanceolata and Michelia macclurei mixed forest， C. lanceolata and Mytilaria laosensis mixed forest and Chinese fir pure forest were studied in this paper. The results showed that：（1） the maximum water conservation capacity of forest canopy were showed C. lanceolata and M. macclurei mixed forest > Chinese fir pure forest > C. lanceolata and M. laosensis mixed forest；（2） biomass，natural water conservation capacity and the maximum water conservation capacity of Cunninghamia lanceolata and Michelia macclurei mixed forest in herb layer were higher than shrub layer；（3） maximum water holding capacity of the litter layer were showed C. lanceolata and M. laosensis mixed forest> C. lanceolata and M. macclurei mixed forest > Chinese fir pure forest；（4） 0-60 cm soil layer reservoir capacity were showed C. lanceolata and M. macclurei mixed forest > C. lanceolata and M. laosensis mixed forest > Chinese fir pure forest； In conclusion， water conservation capacity of different type forests were showed C. lanceolata and M. macclurei mixed forest > C. lanceolata and M. laosensis mixed forest > Chinese fir pure forest.

Key words Chinese fir pure forest； Cunninghamia lanceolata and Michelia macclurei mixed forest； Cunninghamia lanceolata and Mytilaria laosensis mixed forest； Water conservation

森林是地球陆地较为重要的生态系统，其生态服务功能对于缓解全球气候变暖以及改善全球生态环境均具有重要的意义。不同的林分类型，由于树种生物学特性和林分结构不同，林分的乔木层物种、林下植被层物种、凋落物的组成以及林下土壤容重和孔隙度等物理性质均存在较大差异，从而造成不同林分类型土壤层水源涵养能力也存在较大差异[1-3]。杉木[Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook]是我国南方最重要的用材树种，栽培面积广布南方16省（区）。提高杉木人工林水源涵养能力，这对改善我国南方生态环境有着重要的作用。鉴于此，该文以杉木×火力楠（Michelia macclurei）混交林、杉木×米老排（Mytilaria laosensis）混交林以及杉木纯林（对照）等3种林分类型为研究对象，分析比较不同林分更新模式对林分林冠层、林下植被层、凋落物层以及土壤层的水源涵养能力的差异，并进行综合评价，从而为提高杉木人工林的水源涵养能力，改善人居生活

环境提供理论参考依据。

1 试验地概况

试验地位于福建尤溪西城镇玉池村，118°07′14″ E，26°10′33″ N，地处戴云山脉北段西部，紧邻304省道，属中亚热带季风性湿润气候；年平均气温为17～19 ℃，最高气温达39.4 ℃，最低气温为-3.8 ℃；年平均降雨量为1 593.6 mm，年相对湿度为84%，年蒸发量为132.6 mm；无霜期299～333 d。试验地海拔 250 m，坡度32°，土壤为山地红壤。杉木×火力楠混交林、杉木×米老排混交林及杉木纯林为互相毗邻的林分。造林地前身为杉木人工林。2001年杉木林砍伐后，设置3种林分更新模式，第1种更新模式为杉木萌芽天然更新，第2种更新模式为杉木萌芽天然更新并间种火力楠，第3种更新模式为杉木萌芽天然更新并间种米老排，每种林分类型共1.33 hm2。火力楠和米老排种植密度为900株/hm2，种苗为1年生实生苗。造林当年全锄抚育，造林第2年及第3年全面劈草。林分生长情况见表1。

2 研究方法

2.1 样地设置及调查

调查时间为2014年8月。在不同林分类型下坡位分别设置3个20 m×20 m的样地。每个样地内进行每木调查，分别调查杉木、火力楠和米老排的胸径、树高及枝下高，并计算选择出各样地乔木层平均木。在每块样地内分别设置4个2 m×2 m小样方和8个1 m×1 m小样方。在2 m×2 m小样方内收集灌木层植物样品，1 m×1 m小样方内收集草本层植物样品及凋落物层样品。将平均木砍下后分别称量其叶、枝及干等不同器官生物量以及每一样方内林下植被层及凋落物层样品鲜重后，分别取部分样品带回室内测定持水量及干重。土壤取样按“S”型布点3个，用容重圈分别取0～20、20～40、40～60 cm厚土层土壤样品，带回实验室测定土壤物理性质及持水量。

2.2 水源涵养功能测定

平均木的枝叶鲜生物量采用Monsi分层切割法测定，林冠层、林下植被层及凋落物叶层样品采用烘干法测定其生物量[4]；用浸水法测定林冠层、林下植被层及凋落物层样品最大持水量[5]；用环刀法测定土壤容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度、土壤贮水能力等[6]。

2.3 数据分析

试验数据采用Microsoft excel 2003和SPSS17.0进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 不同林分类型地上部分水源涵养能力对比

3.1.1 不同林分类型林冠层水源涵养能力对比。

森林降雨首先要经过林冠层，林冠层对减轻雨水对于土壤的冲刷有着重要意义[7]。林冠层对雨水的截留能力与林分和树种类型有密切的关系。由表2可知，就生物量而言，杉木×火力楠混交林最高，其次为杉木×米老排混交林，杉木纯林生物量最低。杉木×火力楠混交林生物量及杉木×米老排混交林与杉木纯林相比分别提高了246.09%和73.43%。自然持水量表现为杉木×火力楠混交林最高，其次为杉木×米老排混交林，杉木纯林最低。杉木×火力楠混交林及杉木×米老排混交林自然持水量与杉木纯林相比分别提高了178.80%和17.77%。最大持水量表现为杉木×火力楠混交林最高，其次为杉木纯林，而杉木×米老排混交林最低。杉木×火力楠混交林及杉木纯林最大持水量与杉木×米老排混交林相比分别提高了204.94%和5.86%。方差分析结果表明，杉木×火力楠混交林生物量、自然持水量及最大持水量与杉木纯林相比差异均达到极显著水平；杉木×米老排混交林生物量与杉木纯林相比差异达到显著水平。

3.1.2 不同林分类型林下植被层水源涵养能力比较。

不同林分类型，由于林分环境存在较大差异，林下植被层物种组成以及各物种持水性能存在较大差异。此次调查的林分，由于林分郁闭度较高，林内光照条件不足，杉木×米老排混交林及杉木纯林林下没有灌木层和草本层物种。就杉木×火力楠混交林而言，草本层生物量、自然持水量及最大持水量均大于灌木层；杉木×火力楠混交林草本层自然持水量和最大持水量与灌木层相比分别提高了60.5%和102.48%（表3）。

3.1.3 不同林分类型凋落物层水源涵养能力比较。

也较大。此外，由于林分环境条件不同，林分土壤层微生物组成不同，导致不同林分类型凋落物层的分解速率也存在差异，进而影响了凋落物的现存量存在差异[8-10]。由表4可知，就凋落物層生物量而言，杉木×米老排混交林最高，其次为杉木×火力楠混交林，杉木纯林最低。其中杉木×米老排混交林及杉木×火力楠混交林凋落物层生物量与杉木纯林相比分别提高了127.34%及41.37%。就凋落物层自然持水量而言，杉木×火力楠混交林最高，其次为杉木纯林，杉木×米老排混交林最低。其中杉木×火力楠混交林与杉木纯林凋落物层自然持水量与杉木×米老排混交林相比分别提高了102.09%及27.92%。就凋落物层最大持水量而言，杉木×米老排混交林与杉木×火力楠混交林与杉木纯林相比分别提高了122.74%及7790%。方差分析结果表明，杉木×米老排混交林凋落物层生物量、杉木×米老排及杉木×火力楠混交林凋落物层自然持水率、杉木×火力楠混交林凋落物层自然持水量及杉木×米老排混交林凋落物层最大持水量分别与杉木纯林相比差异均达极显著水平，杉木×米老排混交林凋落物层自然持水量、杉木×火力楠混交林凋落物层最大持水量分别与杉木纯林相比差异均达显著水平。

3.2 不同林分类型土壤水源涵养能力比较

分类型，由于乔木层物种、林下植被层物种组成差异较大，凋落物层组成及其持水特征差异

3.3 不同林分类型综合水源涵养能力对比

林分综合水源涵养能力是由林分地上部分生物最大持水量和0～60 cm土壤总贮水量之和组成。由表6可知，无论是地上部分生物最大持水量，还是0～60 cm土壤总贮水量从大到小次序都是杉木×火力楠混交林、杉木×米老排混交林、杉木纯林，并且杉木×火力楠混交林和杉木×米老排混交林的地上部分生物量最大持水量相对于杉木纯林，分别提高了157.50%、3998%；就0～60 cm土壤总贮水量而言，杉木×火力楠混交林和杉木×米老排混交林相对于杉木纯林，分别提高了10137%、56.22%。杉木×火力楠混交林总持水量>杉木×米老排混交林总持水量>杉木纯林总持水量。杉木×火力楠和杉木×米老排这2种混交林与杉木纯林相比，总持水量分别提高了105.17%、55.12%。方差分析结果表明，杉木×火力楠混交林地上部分生物最大持水量、0～60 cm土壤总贮水量、总持水量与杉木纯林相比均达到了极显著水平，杉木×米老排混交林地上部分生物最大持水量、0～60 cm土壤总贮水量、总持水量与杉木纯林相比均达到了显著水平。

4 结语

森林生态系统水源涵养能力分别由林冠层、林下植被（上接第372页）

层、凋落物层和土壤层持水能力组合而成，土壤层在整个水源涵养能力中占据主导地位。提高整个林分的生物量、改善土壤的物理性质是提高森林生态系统水源涵养能力的重要措施[13-17]。从该研究的结果可知，杉阔混交林林冠层生物量及凋落物层生物量均比杉木纯林高，杉阔混交林土壤物理性质优于杉木纯林，因此，杉阔混交林水源涵养能力高于杉木纯林。就杉阔混交林水源涵养能力差异而言，由于不同的阔叶树种水源涵养能力存在差异，因此在今后选择杉木阔叶树伴生树种时，应选择水源涵养能力高，且与杉木具有不同生态位的树种营造混交林。特别应指出的是，林分结构管理对提高林分的水源涵养能力具有重要的作用，因此应优化林分结构，保持适度的林分郁闭度，促进林下植被的生长和发育，从而提高整个林分的水源涵养能力。

参考文献

[1] WANG G G.Use of understory vegetation in classifying soil moisture and nutrient regimes[J].Forest Ecology and Management，2000，129（1）：93-100.

[2] 龚文明.不同林分类型凋落物及土壤水源涵养功能差异分析[J].安徽农业科学，2013，41（15）：6763-6766.

[3] 胡永颜.不同林分类型林下植被及土壤层水源涵养功能比较研究[J].安徽农学通报，2013，19（11）：88-90.

[4] MONSI M.植物群落的数学模型[J].植物生态学译丛，1974（1）：123-144.

[5] 赖日文，刘健，汪琴，等.闽江流域生态公益林林型对水源涵养的影响[J].西北农林科技大学学报：自然科学版，2014，42（10）：111-118.

[6] 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析 [M].上海：上海科学技术出版社，1978.

[7] 林上杰.不同坡位火力楠人工林水源涵养能力的比较[J].亚热带农业研究，2013，9（2）：82-87.

[8] 韩春华，赵雨森，杨俊，等.阿什河上游几种林分水源涵养能力比较[J].东北林业大学学报，2008，36（6）：16-18.

[9] 零天旺，覃富健，李海防，等.不同年龄尾巨桉林水源涵养能力比较研究[J].广西林业科学，2011，40（3）：177-181.

[10] 张志永，张卓文，陈玉生，等.5 种主要森林类型涵养水源能力比较研究[J].福建林学院学报，2005，25（2）：171-175.

[11] 李钦禄.不同类型植被的水土保持与涵养水源能力的探讨——以小良热带人工林为例[J].亚热带水土保持，2009，21（4）：31-33.