鄒桂霞
(遼寧省水土保持研究所,遼寧 朝陽 122000)
油松(PinustabulaeformisCarr.)是遼西地區(qū)人工林主要造林樹種,20世紀50~60年代遼西營造了近60萬hm2的油松人工純林,占本區(qū)林地面積的50%以上[1]。由于水土流失嚴重,蟲害頻繁發(fā)生,導(dǎo)致油松人工林林分生長狀況差,質(zhì)量低下。實踐證明,現(xiàn)有油松林不可能成材。因林分結(jié)構(gòu)單一,林下缺乏灌木覆蓋,林分的涵養(yǎng)水源、防止水土流失等生態(tài)功能也較差[2],因此開展人工油松純林更新改造顯得迫切而重要。
研究區(qū)選在代表遼西地區(qū)的朝陽市喀左縣草場鄉(xiāng)三家村南溝,該區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候,多年平均氣溫8.4℃,年均降水量450mm,年均蒸發(fā)量2088.5 mm。土壤為褐土,土層厚度45~50cm,坡度6°。油松林位于山地陰坡,樹高3~4m,郁閉度0.7,林齡30年,2005年春實施油松人工林帶狀皆伐,皆伐帶與保留帶比例為1∶1,帶寬50m,同年春季在皆伐跡地上栽植山杏、刺槐,山杏、刺槐用一年生裸根苗,造林密度為2m×3m。
2008年秋對油松×山杏、油松×刺槐及油松純林3個模式的林木生長因子調(diào)查結(jié)果(表1)可以看出,與闊葉樹種混交后油松樹高、胸徑生長量明顯提高,這說明混交林的通風(fēng)透光條件得到了改善,從而使光合作用能力相對加大,干物質(zhì)積累相對較多;同時林下枯落物量相對增加,使得徑流減少,養(yǎng)分增加,促進了油松生長。
表1 不同模式的樹木生長量
不同模式在植物多樣性方面有明顯不同,油松×山杏、油松×刺槐混交林的植被蓋度比油松純林分別提高53.4%和53.9%,林下草本植物平均高度增加9.7~10.6cm,產(chǎn)草量濕重與干重分別是油松純林的4.8~5.2倍和2.7~2.8倍,林下植物種類增加6~9種。代表植物也有一定的改善,混交林林下以菊科的茵陳蒿(ArtemisiacapillarisThunb.)、蝶形花科的興安胡枝子[Lespedeza daurica(Laxm.)Schindl.]、唇 形 科 的 百 里 香(Thymusmongolicus)、禾 本 科 的 針 茅(Stipa baicalensisRosher)為主,間有灌木荊條(Vitex chinensisMill.)。油松純林林下以禾本科的隱子草[Cleistogenessquarrosa(Trin.)Keng]為多見,其次有興安胡枝子、針茅等。
試驗區(qū)林地土層厚度平均為47cm,油松、山杏、刺槐側(cè)根大多分布于5~40cm深度范圍內(nèi),草本根系多在0~20cm深度范圍內(nèi)。5~20cm和21~40cm土層內(nèi)的總孔隙度油松×山杏混交林比油松純林分別提高5.2%和1.6%,油松×刺槐混交林比油松純林分別提高8.1%和1.5%。5~40cm非毛管孔隙度油松×山杏混交林、油松×刺槐混交林比油松純林分別提高19.1%和52.7%。這是由于混交林林下植物種類多,土壤中有機質(zhì)增加,使土壤的容重降低,總孔隙度提高。
測定相同立地條件的油松×山杏混交林,油松×刺槐混交林、油松純林林下0~40cm土壤有機質(zhì)含量、全N含量、速效P含量。結(jié)果表明:油松×山杏混交林林,油松×刺槐混交林與油松純林相比,有機質(zhì)含量分別提高33.0%和5.7%;全N含量分別提高62.8%和15.9%;速效P含量油松×山杏混交林比油松純林提高12%。由于混交林林中的山杏和刺槐是落葉闊葉樹,每年落向地面的枯枝落葉量多于油松純林,而且闊葉樹的枯落物于針葉樹枯落物更易于分解,同時混交林與油松純林相比林下植被蓋度高,植物種類豐富,因此對林地土壤的養(yǎng)分補給也更明顯。
2.4.1 林地枯落物及持水能力
對各模式的林分調(diào)查得知:林下枯落物厚油松×山杏、油松×刺槐混交林林分別是油松純林的2.56倍和3.13倍,枯落層持水量油松×山杏、油松×刺槐混交林林分別是油松純林的2.05倍和3.17倍(表2)。
表2 同模式林下枯落物重及持水量
2.4.2 林地水文特性
在相同降水條件下,相同坡向不同模式的林下土壤其含水率、自然滲透深度有所不同。2008年9月下旬調(diào)查,雨前油松×山杏混交林、油松×刺槐混交林、油松純林三種林分土壤含水率基本相似,0~20cm土層在4.2%左右。在一次歷時6小時50分、雨量30.1mm的降水后,三種林分林地土壤含水量及自然滲透深度有很大差異(表3),t檢驗結(jié)果,二種混交林與油松純林之間差異顯著,t0.05sd=3.243,t油×山-t油松=5.33,t油×刺-t油松=3.83。正常情況下相同坡向不同模式的林下0~20cm土層內(nèi),穩(wěn)定入滲率油松×山杏混交林、油松×刺槐混交林分別是油松純林的2.3倍和1.4倍,土壤10℃時的滲透系數(shù)(K10℃)與相對滲透速度混交林也高于純林(表4)。這是因為油松×山杏、油松×刺槐混交林林下土壤表層覆蓋著較厚的枯落物,避免了雨滴擊濺而引起的土壤細顆粒分散而阻塞土壤孔隙,使入滲能正常進行,同時兩種混交林林下土壤孔隙較純林多,提高了土壤滲透性能。
表3 不同模式林下土壤含水量及自然滲透深度
表4 不同模式土壤入滲情況
2.4.3 減水減沙效果
2005~2008年7~10月,對相同立地條件下的三種模式內(nèi)設(shè)置的徑流小區(qū)進行觀測,油松×山杏、油松×刺槐混交林徑流量分別比油松純林降低21.17%、28.4%;徑 流 深 分 別 降 低 42.7% 和47.19%;輸沙模數(shù)分別減少28.09%和45.23%;水土保持效益兩種混交林明顯優(yōu)于油松純林(表5)。
表5 不同模式減水減沙量
對油松人工純林林分,實施帶狀皆伐,并于在皆伐跡地上栽植山杏、刺槐,可改善油松林分結(jié)構(gòu),形成人工針闊混交林,促進了油松生長,混交林林下植被蓋度增加,植物種類增多,枯落物的厚度加大,林地的滲透性及土壤理化性質(zhì)有了改善,減少了地表徑流量和土壤侵蝕量。油松×山杏、油松×刺槐混交林調(diào)整了遼西土石丘陵山地以往的油松純林林分結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)了種間關(guān)系,形成了復(fù)層林分,光合作用和光能利用率得以提高,增加了單位面積生物量。因此今后在遼西地區(qū)油松純林更新改造應(yīng)優(yōu)先引進山杏、刺槐,發(fā)展針闊混交林。
[1] 雷啟迪,劉明久,劉景彥.改造遼西山地人工油松純林為混交林的探討[J].生態(tài)學(xué)雜志,1997,16(1):8-13.
[2] 趙榮慧,胡承海,孔祥君,等.中國遼西地區(qū)油松針闊混交林生態(tài)效益的研究[J].生態(tài)學(xué)報,1983,3(4):341-348.