榆林黄土高原侧柏-桑混交模式固土效果

2021-04-17张琛

陕西林业科技 2021年1期

张琛

(陕西省天然林保护工程管理中心，西安 710082)

我国自1999年启动的退耕还林(草)工程，已给实施区的生态、经济和社会带来了显著的影响，工程的效益已成为国内外学者研究的重点和热点[1-2]。目前有关退耕还林(草)工程的研究主要集中在退耕还林后植被覆盖变化[2]、深层土壤含水率特征[3]、流域水沙关系[4]、生态系统碳储存服务、植被总初级生产力、土壤氮素组成及其转化酶活影响[5-7]、植被恢复中存在的问题[8]等方面，有关退耕还林(草)工程生态系统固土效果报道较少。侧柏(Platycladusorentalis)-桑(Morusalba)混交模式是陕西黄土高原退耕地植被恢复的主要模式之一，开展其固土效果研究，可为退耕还林(草)工程生态系统服务功能评估提供基础数据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 试验地自然概况

试验地位于陕西省榆林市榆阳区鱼河镇王沙洼(38°31′1.24″N，109°57′30.42″E)，海拔1 035～1 045 m。该地地处丘陵沟壑区，属典型的大陆性边缘季风气候。冬季寒冷干燥、少雪，春旱频繁发生，夏季降水最集中，多阵性降水，年均降水量为365.7 mm，年平均气温8.3 ℃，土壤为黄绵土。2006年2 a生侧柏与1 a生桑裸根苗行间混交，栽植于退耕地水平阶上，林下种植紫花苜蓿，无灌木。乔木株行距为3 m×3 m，林分密度1 025株/hm2。

1.2 研究方法

2017年7月26-27日，在侧柏-桑混交林中设置20 m×20 m的群落调查样地5个，以侧柏-桑混交林相邻的无植被覆盖的空地为对照，并设置20 m×20 m的调查样地5个。在每个群落样地中，按照对角线法设置1 m×1m 的草本和更新苗调查样方各5个。对各样地中乔木进行每木检尺，记录树高、胸径；在草本样方中测定、记录植物种类、数量、株高、盖度；在更新苗调查样方中调查苗木的数量并测定苗高、基径。测定侧柏-桑混交林和对照样地中侵蚀沟长度、宽度和深度，采用环刀法采集原状土样，用铁锹采集同深度的散土。对采集的土样编号，带回实验室分析。

将采集的原状土在烘箱中于105 ℃下烘至恒重，测定其容重[9]。土壤侵蚀量按侵蚀沟体积×土壤容重计算[10]，数据统计利用Excel进行。

2 结果与分析

2.1 乔木层的特征

因退耕地土壤肥力较高，储水量高，侧柏、桑生长良好，无病虫害发生。侧柏、桑平均树高分别为3.5 m和2.2 m，平均胸径分别为5.3 cm和2.1 cm，平均冠幅分别为1.4 m和0.8 m，林分郁闭度为0.6 (表1)。侧柏的胸径和冠幅变异小于桑，但树高变异大于桑(表1)。侧柏适应性强，对土壤要求不严，因此胸径和冠幅变异较小，而桑喜温暖湿润气候和深厚土层、湿润、肥沃土壤，由于造林地土壤肥力差异胸径和冠幅变异较大。侧柏喜光，在幼龄阶段，获得更多光照，轴向生长快于径向生长，其树高变异大于桑。

表1 侧柏-桑混交林林木生长状况

2.2 幼苗更新

侧柏-桑混交林中，侧柏幼苗生长良好，平均苗高7.5 cm，平均地径0.2 cm，更新密度为50 000株·hm-2(表2)，根据《森林资源连续清查技术规程》(GB/T 38590-2020)[11]，幼苗天然更新等级评定标准，研究林分幼苗更新等级为良好(表2)。

表2 侧柏更新状况

2.3 草本层的特征

林下种植的紫花苜蓿(Medicagosativa)因根系发达，盖度(50%)大，高度较高(18.3 cm)(表3)，抑制了其它草本植物的生长，林下草本种类稀少，仅见耐旱性较强的菊科半灌木状草本茵陈蒿(Artemisiacapillaris)和禾本科狗牙根(Cynodondactylon)(表3)。茵陈蒿高度达21.7 cm，盖度为23%，狗牙根高度和盖度较低，分别为11.7 cm和13%(表3)。

表3 侧柏-桑混交林草本层特征

2.4 土壤侵蚀

2017年7月25-26日，榆林市出现强降雨过程，24 h最大降水量高达218.7 mm[12]，引发了严重水土流失，对当地经济和国土安全造成严重威胁。由于侧柏-桑混交林林分郁闭度较高(表1)，侧柏林下更新幼苗数量大(表2)，林下草本盖度较大(表3)，加之地形平缓，有效地减轻了水土流失,有林地仅见细沟侵蚀，土壤侵蚀量为317.6 t·km-2·a-1(表4)。无林地因无植被庇护、土壤裸露且黄绵土土体疏松、抗冲性弱，土壤侵蚀较严重，侵蚀形式为冲沟侵蚀，土壤侵蚀量高达4 214 t·km-2·a-1，为中度侵蚀[13]。与无林地相比，侧柏-桑混交林减少土壤侵蚀量为3 896.4 t·km-2·a-1(表4)