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        隆化縣植被覆蓋對(duì)土壤水蝕的影響分析

        2016-02-05 08:07:26宋海燕
        河北林業(yè)科技 2016年4期
        關(guān)鍵詞:隆化縣覆蓋度土壤侵蝕

        宋海燕

        (承德林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院,河北 承德 067000)

        隆化縣植被覆蓋對(duì)土壤水蝕的影響分析

        宋海燕

        (承德林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院,河北 承德 067000)

        植被是連結(jié)土壤、大氣和水分等自然要素的紐帶,能夠在很大程度上代表一個(gè)地區(qū)的生態(tài)環(huán)境總體狀況。隆化縣地處燕山北部的冀北山區(qū)南麓,屬半干旱區(qū)向半濕潤(rùn)區(qū)過(guò)渡地帶,土壤侵蝕以水力侵蝕為主。該文通過(guò)在隆化縣全境均勻布點(diǎn)詳細(xì)調(diào)查植被覆蓋度、森林覆蓋率及森林群落結(jié)構(gòu),分析植被覆蓋對(duì)水力侵蝕的影響,并提出增加植被覆蓋及調(diào)整林分結(jié)構(gòu)的建議,為隆化縣可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供科學(xué)的理論依據(jù)。

        隆化縣;植被覆蓋;土壤水蝕

        水力侵蝕是目前世界上分布最廣、危害最為普遍的一種土壤侵蝕類型。水力侵蝕是在降水、地表徑流、地下徑流的作用下,土壤、土體或其它地面組成物質(zhì)被破壞、剝蝕、搬運(yùn)和沉積的全部過(guò)程[1],其發(fā)生的原因較為復(fù)雜,通常是由土層薄、坡度大、植被覆蓋率小、雨量大、雨水集中等一個(gè)或幾個(gè)因素共同作用的結(jié)果。植被覆蓋是水力侵蝕的主要抑制因素之一,植被地上部分對(duì)降雨的截流作用,枯枝落葉層對(duì)降低徑流流速,增強(qiáng)土壤入滲和減少?gòu)搅髁康淖饔?,植被根系?duì)固結(jié)土壤、增強(qiáng)土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和提高土壤的抗蝕性起重要作用[2]。植被結(jié)構(gòu)的改良,植被覆蓋度的增長(zhǎng),可以縮短地表徑流過(guò)程,降低徑流洪峰量,增加土壤入滲量,減少地表徑流量[3]。近年來(lái),隨著城鎮(zhèn)建設(shè)和各類開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目的增多,地表擾動(dòng)、植被破壞、人為造成的水土流失日趨嚴(yán)重,危及到人類正常的生產(chǎn)基礎(chǔ)、生活環(huán)境乃至生命安全。該文通過(guò)對(duì)隆化縣全境植被覆蓋度、森林覆蓋率及森林群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查與分析,旨在了解隆化縣水土流失發(fā)生情況,因地制宜地提出相應(yīng)措施,為改善北京周邊地區(qū)生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。

        1 研究區(qū)概況

        隆化縣位于河北省北部,地處燕山北部的冀北山區(qū)南麓,屬半干旱區(qū)向半濕潤(rùn)區(qū)過(guò)渡地帶,年均降雨量517mm,主要集中在6~8月份,土壤侵蝕以水力侵蝕為主。全縣總面積5473.4km2,東西最長(zhǎng)126.5km、南北最寬76.5km,山場(chǎng)面積約占國(guó)土面積的80%,有“八山一水一分田”之稱。該縣森林覆蓋率53.39%,位居全省第六位,林木蓄積量590萬(wàn)m3,距北京直線距離約200km,為京津阻沙源、涵水源,其自然生態(tài)的優(yōu)劣與首都的天氣狀況有著緊密的聯(lián)系。

        2 研究方法

        植被覆蓋度是衡量地表植被狀況的一個(gè)重要指標(biāo),同時(shí)也是影響水土流失的主要因子。該研究主要針對(duì)降雨季節(jié)隆化縣植被覆蓋度、森林覆蓋率及森林群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行抽樣調(diào)查分析。

        2.1 研究區(qū)調(diào)查樣地布設(shè)

        于研究區(qū)內(nèi)均勻布設(shè)17個(gè)面積均為1km2的野外抽樣調(diào)查樣地。調(diào)查樣地覆蓋了隆化縣全境,通過(guò)對(duì)17個(gè)點(diǎn)位的調(diào)查與研究,能基本了解隆化縣境內(nèi)植被基本情況(見圖1)。

        圖1 隆化縣植被調(diào)查樣地布設(shè)

        研究區(qū)植被主要為針葉林、闊葉林、草甸、灌叢,喬木樹種主要有油松、落葉松、蒙古櫟、楊樹、榆樹、白樺等,灌草主要為山杏、平榛、荊條、繡線菊、艾草、白蓮蒿等;土壤以棕褐土和草甸土為主。

        2.2 野外調(diào)查方法

        利用1:5萬(wàn)地形圖確定野外調(diào)查樣地位置及樣地?cái)?shù),通過(guò)遙感影像圖把17個(gè)調(diào)查樣地分成兩類,第一類在遙感影像圖上能清楚地辨別出地塊邊界,第二類遙感影像圖上無(wú)法清楚地辨別地塊邊界。對(duì)于第一種類型的調(diào)查樣地采用遙感影像勾繪。用CAD打開1:5萬(wàn)地形圖,勾出調(diào)查樣地,將調(diào)查樣地邊界和等高線與遙感影像圖套合。在疊加好的地形圖上勾繪地塊,在每一地塊邊界比較明顯的拐點(diǎn)處標(biāo)注坐標(biāo),把所有坐標(biāo)整理到水力侵蝕調(diào)查內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)記錄表上,打印勾繪好的調(diào)查底圖,野外調(diào)查人員帶上該圖及GPS到實(shí)地進(jìn)行復(fù)核、矯正最后的成圖,以野外勾繪記錄為準(zhǔn)。對(duì)于第二種類型的調(diào)查樣地采用GPS定位勾繪。在手持GPS的條件下,利用GPS確定地塊邊界的經(jīng)緯度坐標(biāo),勾繪地塊邊界,調(diào)查樣地內(nèi)植被基本情況。

        3 結(jié)果與分析

        野外調(diào)查結(jié)果見表1、表2。

        3.1 植被覆蓋度對(duì)土壤水蝕的影響

        植被對(duì)地表的有效覆蓋是影響降雨徑流侵蝕過(guò)程的重要因素,很多學(xué)者對(duì)此都進(jìn)行過(guò)深入研究。植被覆蓋度是當(dāng)今研究植被與水土流失關(guān)系中用的最多的一個(gè)參數(shù),它是指單位土地面積上植被垂直覆蓋面積所占的百分比,常用百分?jǐn)?shù)表示,取值范圍是0~100%。土壤侵蝕量隨植被覆蓋度增長(zhǎng)逐漸減少,植被覆蓋度從0到10%每增長(zhǎng)1%,土壤侵蝕量平均減少1.19%~1.36%,植被覆蓋度增長(zhǎng)越高,減少土壤侵蝕量的百分比愈大,當(dāng)植被覆蓋度增長(zhǎng)到90%以上時(shí)土壤侵蝕就基本停止[3]。大量的研究證實(shí),只有當(dāng)林草對(duì)地面覆蓋達(dá)到一定程度的時(shí)候,才能起到防止土壤侵蝕的作用。張光輝等通過(guò)模擬降雨試驗(yàn)表明:土壤侵蝕量隨著草地植被覆蓋度的增大呈指數(shù)下降趨勢(shì)。分析認(rèn)為70%的植被覆蓋度可以作為試驗(yàn)條件下的有效植被覆蓋度[4]。調(diào)查的17個(gè)樣地中植被覆蓋度40%~70%的有12塊樣地,占總樣地70%,植被覆蓋度70%及以上的有5塊樣地,占總樣地30%。植被覆蓋度達(dá)到90%的僅有1個(gè)樣地(表1)。通過(guò)分析,隆化縣有2/3的土地地表未達(dá)到有效覆蓋,易發(fā)生不同程度的水土流失。

        表1 調(diào)查樣地植被覆蓋度

        表2 調(diào)查樣地內(nèi)喬木林基本情況

        3.2 森林覆蓋率對(duì)土壤水蝕的影響

        森林植被通過(guò)林冠層、枯枝落葉層、根系層以及森林生態(tài)系統(tǒng)的生理生態(tài)特性,調(diào)節(jié)森林水文過(guò)程,改良土壤理化性質(zhì),一方面耗散降水徑流的侵蝕能量,另一方面提高土壤抵抗侵蝕的能力,進(jìn)而起到防止土壤侵蝕的作用。我國(guó)學(xué)者對(duì)森林覆蓋率與土壤侵蝕之間的關(guān)系進(jìn)行了大量研究。侯喜祿等[5]認(rèn)為土壤侵蝕量隨林分覆蓋度的增加而減少,當(dāng)覆蓋度增加到60%時(shí),林地減少土壤侵蝕量的效益最顯著。森林覆蓋率(%)=(喬木林地面積+特殊灌木林地面積)/土地總面積×100%。按照《國(guó)家特別規(guī)定的灌木林地》的規(guī)定,該地區(qū)無(wú)特殊灌木林地,文中森林覆蓋率即為喬木林占地比例。17個(gè)調(diào)查樣地中森林覆蓋率小于40%樣地是11號(hào)和2號(hào)(無(wú)喬木林),占總樣地10%;森林覆蓋率在40%~60%的樣地是1、3、5、6、9、10、12、14、16、17號(hào),占總樣地60%;森林覆蓋率大于60%的樣地是4、7、8、13、15號(hào),占總樣地30%,森林覆蓋率有待進(jìn)一步提高(表2)。

        4 結(jié)論

        植被對(duì)水蝕的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)環(huán)節(jié):植被截留降雨,植被葉滴擊濺,植被攔濾徑流、泥沙,植被根系增強(qiáng)土壤抗蝕性,植被枯枝落葉層對(duì)土壤的保護(hù)作用[6]。一般情況下,純喬木林的覆蓋效果往往是增大擊濺侵蝕,如果喬木林下地面枯枝落葉層較厚或有灌木或草生長(zhǎng),對(duì)二次擊濺的動(dòng)能可以起很大的消減作用[7]。簡(jiǎn)言之,完整的群落結(jié)構(gòu)可有效控制水土流失的發(fā)生。完整的群落結(jié)構(gòu)含有喬木層、下木層和地被層3個(gè)層次;較完整群落結(jié)構(gòu)含有喬木層和其它1個(gè)植被層,簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)只有喬木1個(gè)植被層。17個(gè)調(diào)查樣地中森林的群落結(jié)構(gòu)基本屬于較完整結(jié)構(gòu),所占比例達(dá)到76.5%,1號(hào)和14號(hào)樣地是完整的群落結(jié)構(gòu),植被蓋度達(dá)到90%以上,基本不會(huì)發(fā)生水土流失;4號(hào)樣地是簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu),2號(hào)樣地?zé)o喬木林。

        5 討論

        從總體上看,研究區(qū)植被覆蓋度的變化與人類活動(dòng)有著不可分割的關(guān)系。鑒于此,隆化縣植被建設(shè)應(yīng)重點(diǎn)做好以下幾方面工作。

        (1)保護(hù)現(xiàn)有森林資源。加強(qiáng)對(duì)林地植被的保護(hù)和恢復(fù)工作,加大退耕還林工作力度,盡可能避免建設(shè)用地?cái)U(kuò)張侵占林地及植被較好的區(qū)域,以免出現(xiàn)新的植被覆蓋顯著退化區(qū)域;進(jìn)一步加大生態(tài)環(huán)境保護(hù)的宣傳力度,增強(qiáng)全民生態(tài)文明意識(shí),樹立人人關(guān)心環(huán)境保護(hù)、人人參與生態(tài)建設(shè)的良好社會(huì)風(fēng)氣。

        (2)營(yíng)造喬灌草結(jié)合的復(fù)層森林資源結(jié)構(gòu)。通過(guò)封、造、撫等措施,營(yíng)造喬灌草結(jié)合的復(fù)層林。一是以人工造林為主,封山育林和工程固沙為輔,實(shí)施喬灌草結(jié)合的治理模式;二是實(shí)施天然林保護(hù)工程,積極爭(zhēng)取擴(kuò)大天然公益林保護(hù)規(guī)模;三是加強(qiáng)中幼林撫育和低質(zhì)低效林改造,調(diào)整林分密度與結(jié)構(gòu),改善林木生長(zhǎng)環(huán)境,營(yíng)造多樹種、多層次林分結(jié)構(gòu)。

        (3)大力開展工業(yè)區(qū)生態(tài)修復(fù)。要加強(qiáng)生態(tài)建設(shè),提高工業(yè)區(qū)尤其是鐵礦區(qū)植被覆蓋度,閉礦后大力恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境,深化多元素礦、尾礦、矸石等資源的綜合開發(fā)利用,既可促進(jìn)礦業(yè)發(fā)展,又可減少植被破壞。

        [1]張洪江.土壤侵蝕原理[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2000.

        [2]夏青,尚潤(rùn)陽(yáng).植被覆蓋度對(duì)土壤侵蝕的影響評(píng)價(jià)[J].海河水利,2014,4(52).

        [3]張華嵩.植被恢復(fù)過(guò)程與防止水土流失效果的研究[J].林業(yè)科學(xué),1989,25(1).

        [4]張光輝,梁一民.植被覆蓋度對(duì)水土保持功效影響的研究綜述[J].水土保持研究,1996,3(2).

        [5]侯喜祿,白崗栓,曹清玉.黃土丘陵區(qū)森林保持水土效益及其機(jī)理的研究[J].水土保持研究,1996,3(2):98-103.

        [6]張清春,劉寶元,翟剛.植被與水土流失研究綜述[J].水土保持研究,2002,12(4).

        [7]趙曉光,吳發(fā)啟,薛智德,等.控制坡地水力侵蝕危害的管理措施[J].水土保持研究,2000,7(1).

        S157.1

        A

        1002-3356(2016)04-0051-03

        2016-07-24

        宋海燕(1981-),女,工程師,主要研究方向:資源監(jiān)測(cè)和林業(yè)調(diào)查。

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