馬吉才，馮 杰

(1.四川省阿壩州理縣環(huán)境保護(hù)和林業(yè)局，四川 理縣 623100; 2.北京山水自然保護(hù)中心，四川 成都 610000)

岷江雜谷腦河9種典型植被群落的水源涵養(yǎng)能力與價(jià)值評(píng)估

馬吉才1，馮 杰2

(1.四川省阿壩州理縣環(huán)境保護(hù)和林業(yè)局，四川 理縣 623100; 2.北京山水自然保護(hù)中心，四川 成都 610000)

凋落物和土壤非毛管孔隙持水能力是計(jì)算植被群落水源涵養(yǎng)功能的重要組分。本文以理縣雜谷腦河流域熊耳村的岷江柏人工林、刺槐人工林、油松人工林、黃櫨次生林、楊柳闊葉林、云冷杉林、高山櫟林、薔薇灌草叢和沙棘灌叢為研究對(duì)象，分析了上述9種植被群落枯落物和土壤0～40 cm的非毛管孔隙持水量。結(jié)果表明，單位面積的枯落物現(xiàn)存量最大的是云冷杉林(34.53 t·hm-2)，最小的是岷江柏人工幼齡林(1.37 t·hm-2)，9種植被群落枯落物總持水量約27 099 t；單位面積的土壤非毛管孔隙持水總量最大的是高山櫟林(905.3 t·hm-2)，而持水量最小的是薔薇灌草叢(227.9 t·hm-2)，9種植被群落土壤非毛管孔隙持水總量約為331 751 t；熊耳村686.8 hm2植被群落枯落物和土壤非毛管持水總量約358 850 t，水源涵養(yǎng)價(jià)值約219.3萬(wàn)元。

水源涵養(yǎng)能力，價(jià)值評(píng)估，直接市場(chǎng)法，干旱河谷，岷江

植被群落具有重要的水源涵養(yǎng)功能，它是通過(guò)冠層、枯落物層和土壤層來(lái)共同實(shí)現(xiàn)的[1～10]。其中，土壤非毛管孔隙和枯枝落葉的“海綿吸水效應(yīng)”最明顯。不同植被群落由于物種生態(tài)學(xué)特征、垂直結(jié)構(gòu)、枯落物質(zhì)量和土壤物理性質(zhì)等的差異，其水源涵養(yǎng)功能也存在很大差異[4]。理縣雜谷腦河是岷江的主要支流，位于青藏高原東緣橫斷山系北段高山峽谷地帶的岷江上游區(qū)域，在我國(guó)的大地形中處于第1階梯向第2階梯的過(guò)渡地帶，是長(zhǎng)江上游和成都平原重要的生態(tài)屏障地區(qū)，也是長(zhǎng)江上游地區(qū)和成都平原的重要水源涵養(yǎng)區(qū)[10]。由于人為干擾和生態(tài)環(huán)境的脆弱性，該區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)在持續(xù)的干擾下發(fā)生群落的逆向演替， 這些退化植被的恢復(fù)與重建工作已成為當(dāng)前最迫切的任務(wù)之一。對(duì)該區(qū)域開(kāi)展典型植被群落的水文方面的研究工作對(duì)于指導(dǎo)該區(qū)域的植被恢復(fù)、造林成效評(píng)估、公益林保護(hù)價(jià)值以及生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)制定等具有重要的指導(dǎo)意義和科學(xué)參考。

本文主要比較分析了雜谷腦河流域典型的岷江柏人工林、刺槐人工林、油松人工林、黃櫨次生林、楊柳闊葉林、云冷杉林、高山櫟林、薔薇灌草叢和沙棘灌叢等9種典型植被群落的枯枝落葉持水能力和土壤蓄水能力，并給予現(xiàn)實(shí)價(jià)值評(píng)估。研究結(jié)果對(duì)促進(jìn)該區(qū)域的植被恢復(fù)、提高植被生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能以及公益林生態(tài)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)制定等具有一定的理論意義和科學(xué)參考。

1 研究區(qū)域概述

調(diào)查研究區(qū)位于四川理縣甘堡藏族鄉(xiāng)熊耳村，是岷江雜谷腦河流域的典型干河谷村莊，全村幅員7.153 km2(其中耕地面積28.5 hm2)，海拔1 860 m～3 500 m。研究區(qū)位于熊耳山陽(yáng)坡，海拔2 000 m～3 100 m。研究區(qū)域年均氣溫約11.0℃，≥0℃年積溫約3 800℃～4 500℃，≥10℃年積溫約3 200℃～3 800℃，無(wú)霜期190 d，全年日照時(shí)數(shù)1 200 h～2 000 h，年降水量為400 mm～600 mm，集中在夏季的7月～8月，年均蒸發(fā)量為降水量的2倍～4倍，可利用的有效水資源相當(dāng)有限，季節(jié)性缺水明顯[10]。

2 材料與方法

2.1 樣地設(shè)置

在理縣雜谷腦河流域的甘堡鄉(xiāng)熊耳村，通過(guò)實(shí)地勘察，確定岷江柏人工林、刺槐人工林、油松人工林、黃櫨次生林、楊柳闊葉林、云冷杉林、高山櫟林、薔薇灌草叢和沙棘灌叢等9種典型植被群落為研究對(duì)象。在各植被類型中設(shè)置20 m×20 m或10 m×10 m的標(biāo)準(zhǔn)樣地。各樣地的特征見(jiàn)表1。

表1 樣地特征概述

2.2 枯落物層水文特征測(cè)定

地表枯落物收集于2015年9月進(jìn)行。在每個(gè)樣地內(nèi)隨機(jī)選取3個(gè)1.0 m2×1.0 m2樣方，收集樣方內(nèi)的全部枯落物，在烘箱中于80℃下烘干至恒重后稱重，得枯落物的干重W1?？萋湮镒畲蟪炙释ㄟ^(guò)浸水實(shí)驗(yàn)獲取，步驟如下：首先，把烘干后的枯落物轉(zhuǎn)入土壤篩(網(wǎng)孔直徑1 mm)；然后，將土壤篩置人盛有清水的容器內(nèi)，水面超過(guò)土壤篩上沿。在浸泡24 h 后將枯落物連同土壤篩一并取出，靜置5 min左右，待土壤篩不再滴水時(shí)迅速稱重。每次測(cè)得的裝枯落物的土壤篩重量減掉土壤篩原重為枯落物的濕重W2，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次?？萋湮镒畲蟪炙屎统炙芰τ?jì)算公式[10]如下：C=(W2-W1)/W1×100%、VL=L×C。式中，C為枯落物最大吸水率(%)；VL為枯落物持水能力(t·hm-2)；L為單位面積枯落物現(xiàn)存量(t·hm-2)。

2.3 土壤層水文特性測(cè)定

土壤蓄水量的測(cè)定采用剖面法。在各標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)對(duì)角線上選擇3個(gè)樣點(diǎn)設(shè)置土壤剖面，用環(huán)刀分別在0～20 cm和20 cm～40 cm土層取原狀土，用常規(guī)試驗(yàn)方法分別測(cè)定不同土層的毛管和非毛管土壤孔隙度。0～40 cm土層毛管和非毛管土壤孔隙度的值取為0～20 cm和20 cm～40 cm土層的平均值。

在測(cè)定土壤容重的基礎(chǔ)上，進(jìn)行土壤貯水量測(cè)定；土壤貯水量采用經(jīng)驗(yàn)公式S=10 000×P×H求得[4]。式中S為土壤貯水量(t·hm-2)；P為土壤非毛管孔隙度(%)；H為土層厚度(m)。

2.4 價(jià)值評(píng)估方法

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值的評(píng)價(jià)方法多樣且復(fù)雜，大體分為3類：市場(chǎng)價(jià)值法、替代市場(chǎng)法和假想市場(chǎng)價(jià)值法。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值評(píng)價(jià)方法各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但總體來(lái)看，直接市場(chǎng)法的可信度最高、替代市場(chǎng)法次之、假想市場(chǎng)價(jià)值法相對(duì)較低。在條件允許且數(shù)據(jù)全面時(shí)，首選直接市場(chǎng)法；若數(shù)據(jù)不足，則優(yōu)選替代市場(chǎng)法；最后考慮假想市場(chǎng)價(jià)值法[11～15]。另外，根據(jù)《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估規(guī)范》所提供的數(shù)據(jù)可知，中國(guó)庫(kù)容的水庫(kù)工程費(fèi)用為6.1107元·m-3。本文利用“市場(chǎng)價(jià)值法”來(lái)評(píng)估9種典型植被群落的水源涵養(yǎng)價(jià)值。

3 結(jié)果與分析

3.1 枯落物持水能力對(duì)比分析

除了岷江柏人工林和油松人工林之間的枯落物現(xiàn)存量沒(méi)有顯著差異外(p>0.05)，其余7種植被群落的枯落物現(xiàn)存量有顯著差異(p<0.05，表2)。其中，云冷杉林的枯落物現(xiàn)存量最大(34.53 t·hm-2)，其次為楊柳闊葉林(29.57 t·hm-2)和刺槐人工林(24.37 t·hm-2)，而成熟的高山櫟林枯落物現(xiàn)存量只有15.57 t·hm-2(表2)，這是因?yàn)楦呱綑盗质钱?dāng)?shù)匕傩盏摹胺e肥山”，部分枯落物被收集去墊豬圈和牛圈，作為農(nóng)家肥施用，降低了枯落物的現(xiàn)存量。岷江柏和油松人工林的枯枝落葉現(xiàn)存量低的原因是岷江柏和油松是幼樹(shù)，而且是常綠樹(shù)種，枯枝落葉量少，主要以林下稀疏的草本和灌叢落葉為主。

表2 不同植被群落的枯落物層水文特征及其持水總量

除了岷江柏人工林和油松人工林之間的枯落物最大持水能力沒(méi)有顯著差異外(p>0.05)，其余7種植被群落的枯落物最大持水能力有顯著差異(p<0.05，表2)。楊柳闊葉林枯落物的最大持水能力最強(qiáng)，其次是云冷杉林的枯落物，而持水能力最低的是岷江柏人工林(表2)，這可能與枯落物的性質(zhì)(針葉)有關(guān)。

熊耳村植被群落總面積約686.8 hm2，其枯落物的總持水量約為27 099±332 t(表2)。

3.2 土壤蓄水能力對(duì)比分析

高山櫟林的土壤非毛管孔隙度和非毛管持水能力是最大的(表3)，顯著高于其他8種植被類型的非毛管持水能力(p<0.05，表3)，說(shuō)明高山櫟林下的土壤疏松，非毛管孔隙多，這與高山櫟林下放牧干擾強(qiáng)度較低有關(guān)。而薔薇灌草叢和沙棘灌叢的非毛管孔隙度和非毛管持水能力最低(表3)，說(shuō)明土壤板結(jié)，持水能力低，這與放牧踐踏有關(guān)；因?yàn)檫@2種植被群落是百姓放羊、放牛的主要產(chǎn)地，牛羊踐踏強(qiáng)度高。

熊耳村植被群落總面積約686.8 hm2，其土壤非毛管持水總量約為331 751±6 079 t(表3)。

3.3 水源涵養(yǎng)價(jià)值評(píng)估

從枯落物層的持水量來(lái)看，高山櫟林最大，其次是云冷杉林和楊柳闊葉林，最小的是油松人工林(表4)。從土壤非毛管孔隙持水總量來(lái)看，也是高山櫟林最大，其次是云冷杉林和薔薇灌草叢(表4)?？傮w而言，熊耳村9種典型植被群落的持水總量排序是高山櫟林>云冷杉林>薔薇灌草叢>岷江柏人工林>楊柳闊葉林>沙棘灌叢>黃櫨次生林>刺槐人工林>油松人工林(表4)。熊耳村686.8 hm2植被群落枯落物和土壤非毛管持水總量為358 850 t，水源涵養(yǎng)價(jià)值219.3萬(wàn)元(表4)。

表3 不同植被群落的土壤非毛管持水能力

表4 不同植被群落的水源涵養(yǎng)能力評(píng)估

4 結(jié)論

單位面積的枯落物現(xiàn)存量最大的是云冷杉林(34.53 t·hm-2)，其次是楊柳闊葉林(29.57 t·hm-2)和刺槐林(24.37 t·hm-2)，枯落物現(xiàn)存量最小的是岷江柏人工幼齡林(1.37 t·hm-2)和油松人工幼齡林(1.93 t·hm-2)。9種植被群落枯落物的總持水量是27 099 t。

單位面積的土壤非毛管孔隙持水總量最大的是高山櫟林(905.3 t·hm-2)，其次是云冷杉林(776.0 t·hm-2)和黃櫨次生林(401.5 t·hm-2)，而持水量最小的是薔薇灌草叢(227.9 t·hm-2)和沙棘灌叢(242.1 t·hm-2)。9種植被群落的土壤非毛管孔隙持水總量約為33 1751 t。

熊耳村686.8 hm2植被群落枯落物和土壤非毛管持水總量約為358 850 t，水源涵養(yǎng)價(jià)值219.3萬(wàn)元。

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A Study of Water Conservation Capacity and Value Evaluation of 9 Kinds of Typical Vegetation Community in the Zagunao River of the Minjiang River

MA Ji-cai1FENG Jie2

(1.Sichuan Li County Environment Protect and Forestry Bureau，Lixian 623100,Sichuan,China; 2.Beijing Shanshui Conservation Center,Chengdu 610000,Sichuan,China)

Litter and soil water-holding capacity is one of the important components of computing function of water conservation vegetation community.In this paper,Cupressuschengianaforest,Robiniapseudoacaciaforest,Pinustabulaeformisforest,Cotinuscoggygriaforest,PopulousandSalixforest,PiceaandAbiesforest,Quercusaquifolioidesforest,Rosabrush andHippophaerhamnoidesbrush were taken as the research objects,the litter and soil water-holding capacity in 0～40 cm were evaluated and calculated.The results showed that the total litter water-holding capacity of 9 plant communities was about 27 099 t.The total soil water-holding capacity in 0～40 cm of 9 plant communities was about 331 751 t.Based on the 686.8 hm2plant communities in Xionger village,the total water-holding capacity of litter and soil in 0～40 cm was about 358 850 t,and the total water conservation value was about 2.193 million Yuan.

Water Conservation Capacity，Value Evaluation，Direct Market Method，Drought river valley，Minjiang River

2016-10-30

北京山水自然保護(hù)中心四川林業(yè)松可持續(xù)經(jīng)營(yíng)管理項(xiàng)目。

馬吉才，從事林業(yè)技術(shù)工作。

10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.02.021

S718.54

A

1003-5508(2017)02-0110-04