石灰岩山区不同造林树种土壤蓄水效益研究

2017-12-20杨殿涛单士臣王庆成

山东林业科技 2017年5期

关键词：黄栌石灰岩蓄水

朱超,杨殿涛,单士臣,王庆成,王磊,闫瑞,刘猛

(1.新泰市林业局,山东新泰271200;2.东都镇林业站;3.莲花山林场)

石灰岩山区不同造林树种土壤蓄水效益研究

朱超1,杨殿涛1,单士臣1,王庆成2,王磊1,闫瑞1,刘猛3

(1.新泰市林业局,山东新泰271200;2.东都镇林业站;3.莲花山林场)

石灰岩山区干旱瘠薄,林地覆盖率低,水土流失严重。实施山地造林是恢复生态环境的重要手段。2011年3月,在新泰市汶南镇岩庄试验区采用不同造林树种进行荒山造林,研究不同造林树种对土壤蓄水效益的影响。2015年7月,对实验区开展调查。结果表明:黄栌、连翘的蓄水效益较好,海州常山、扶芳藤蓄水效益较差;总体来说,土壤蓄水效益的顺序为阔叶树种＞灌藤树种＞针叶树种。

造林树种;土壤物理性状;蓄水效益

据统计,山东省山地丘陵占全省总面积的近40%,立地条件差,植被稀少,水土流失极为严重。在我省,山丘地区每年土壤流失量达2.35亿吨,山丘区裸岩面积达16.13万hm2,裸砂面积达12.20万hm2,使山区丘陵的生态环境不断恶化,水土资源不断减少,土地生产力不断下降。这些地区急需要绿化及生态环境恢复,以避免土地生产力的继续下降。

造林绿化能够保持水土,恢复地力,减少水土流失。在造林时采用不同的造林树种能够进一步提高林地保蓄水土的能力,但对于在该地区应用不同造林树种的蓄水效益研究并不深入。因此,结合世行贷款山东生态造林项目的实施,2011年3月在新泰市汶南镇应用不同造林树种进行荒山造林,对此蓄水效益进行进一步的分析,以探索出适宜鲁中南低山丘陵区生态恢复的造林树种。为该地区今后进行大规模造林,改善生态环境提供理论和实践指导。

1 研究区概况

1.1 试验地概况

该试验区布设在汶南镇岩庄村,地理位置东经117°47.022′,北纬 35°45.745′,海拔高度在 268～467m之间,属于石灰岩低山丘陵区。土壤属褐土,石灰岩造林树种选择试验林位于山坡中上部,土层厚度20～30cm,试验林面积6.66hm2。该试验区属暖温带亚湿润大陆性季风气候区,多年平均气温13.2℃,≥10℃积温4275℃。年平均日照时数2327.3h,无霜期195d,多年平均降水量715.2mm。

1.2 造林前试验地概况

在造林前对试验地的草本植物覆盖度、生物量、土壤的物理性质、水文性状及土壤侵蚀状况进行调查,结果如表1、表2。

表1 试验地造林前草本植物、侵蚀状况调查表

表2 试验地造林前土壤物理及水文性状调查表

2 研究方法与试验设计

2.1 试验设计

在新泰石灰岩山区的典型造林区域采用随机区组设计。每个小区造林30株,每个试验3次重复。

采用相同造林技术措施应用于不同造林树种选择试验,整地方式为穴状整地,整地规格长、宽、深分布为40cm×40cm×30cm,苗木规格2年生苗木。

在新泰石灰岩山地布设25种不同的树种进行造林效果的比较:

(1)针叶树种:侧柏、黑松。

(2)阔叶树种:黄栌、栾树、黄连木、刺槐、五角枫、苦楝、白蜡、皂荚、臭椿、君迁子、山杏、花椒、柿树、核桃、文冠果、香椿、珍珠油杏、山桃、桑树。

(3)灌藤树种:连翘、扶芳藤、海州常山、金银花。

2.2 试验指标及测定方法

(1)土壤含水量的测定:采用铝盒烘干法。

(2)土壤容重、孔隙度的测定:采用环刀法测定。

(3)土壤蓄水效益的计算。

不同造林技术的土壤总孔隙度、土壤非毛管孔隙度、与对照相比增加的土壤饱和贮水量等因子的单位不统一,无法进行直接汇总,在完成数据的整理后还需对数据进行消除量纲的处理,本研究采用均值化法对数据进行无量纲处理,计算公式:X＝

对不同林分类型的蓄水效益进行分析,根据各项数量的无量纲化处理,按各项指标得分逐项相加得出蓄水效益。

式中:W:蓄水效益;X1:无量纲化的土壤总孔隙度;X2:无量纲化的土壤非毛管孔隙度;X3:无量纲化的与对照相比增加的土壤贮水量。

2.3 数据处理

对试验数据用Excel处理并作图,用SPSS进行统计分析,采用One－way ANOVA,Duncan多重比较,P＜0.05为显著水平。

3 结果与分析

2015年7月,对实验区开展调查,山体上部草本植物总盖度达到85%,中坡达到93%。同时调查不同造林树种的土壤物理性状、水文性状及蓄水效益,如表3、表4、表5所示。

表3 石灰岩山地不同造林树种选择的土壤物理性状

续表3

表4 石灰岩山地不同造林树种选择水文性状及蓄水效益计算

续表4

表5 石灰岩山地不同造林树种选择消除量纲后各影响因子与蓄水效益

对石灰岩山地不同造林树种的蓄水效益由小到大进行排列并赋值打分,如图1所示,结果为:金银花(1)＜侧柏(2)＜黑松(3)＜五角枫(4)＜海州常山(5)＜刺槐(6)＜栾树(7)＜黄连木(8)＜皂荚(9)＜扶芳藤(10)＜白蜡(11)＜苦楝(12)＜臭椿(13)＜君迁子(14)＜黄栌(15)＜连翘(16)。

若把25个树种,按照阔叶树种、灌藤树种、针叶树种分类,其土壤蓄水效益结果如图1所示。