朱 超,楊殿濤,單士臣,王慶成,王 磊,閆 瑞,劉 猛

(1.新泰市林業(yè)局,山東 新泰271200;2.東都鎮(zhèn)林業(yè)站;3.蓮花山林場(chǎng))

石灰?guī)r山區(qū)不同造林樹種土壤蓄水效益研究

朱 超1,楊殿濤1,單士臣1,王慶成2,王 磊1,閆 瑞1,劉 猛3

(1.新泰市林業(yè)局,山東 新泰271200;2.東都鎮(zhèn)林業(yè)站;3.蓮花山林場(chǎng))

石灰?guī)r山區(qū)干旱瘠薄,林地覆蓋率低,水土流失嚴(yán)重。實(shí)施山地造林是恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的重要手段。2011年3月,在新泰市汶南鎮(zhèn)巖莊試驗(yàn)區(qū)采用不同造林樹種進(jìn)行荒山造林,研究不同造林樹種對(duì)土壤蓄水效益的影響。2015年7月,對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)開展調(diào)查。結(jié)果表明:黃櫨、連翹的蓄水效益較好,海州常山、扶芳藤蓄水效益較差;總體來(lái)說(shuō),土壤蓄水效益的順序?yàn)殚熑~樹種＞灌藤樹種＞針葉樹種。

造林樹種;土壤物理性狀;蓄水效益

據(jù)統(tǒng)計(jì),山東省山地丘陵占全省總面積的近40%,立地條件差,植被稀少,水土流失極為嚴(yán)重。在我省,山丘地區(qū)每年土壤流失量達(dá)2.35億噸,山丘區(qū)裸巖面積達(dá)16.13萬(wàn)hm2,裸砂面積達(dá)12.20萬(wàn)hm2,使山區(qū)丘陵的生態(tài)環(huán)境不斷惡化,水土資源不斷減少,土地生產(chǎn)力不斷下降。這些地區(qū)急需要綠化及生態(tài)環(huán)境恢復(fù),以避免土地生產(chǎn)力的繼續(xù)下降。

造林綠化能夠保持水土,恢復(fù)地力,減少水土流失。在造林時(shí)采用不同的造林樹種能夠進(jìn)一步提高林地保蓄水土的能力,但對(duì)于在該地區(qū)應(yīng)用不同造林樹種的蓄水效益研究并不深入。因此,結(jié)合世行貸款山東生態(tài)造林項(xiàng)目的實(shí)施,2011年3月在新泰市汶南鎮(zhèn)應(yīng)用不同造林樹種進(jìn)行荒山造林,對(duì)此蓄水效益進(jìn)行進(jìn)一步的分析,以探索出適宜魯中南低山丘陵區(qū)生態(tài)恢復(fù)的造林樹種。為該地區(qū)今后進(jìn)行大規(guī)模造林,改善生態(tài)環(huán)境提供理論和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 研究區(qū)概況

1.1 試驗(yàn)地概況

該試驗(yàn)區(qū)布設(shè)在汶南鎮(zhèn)巖莊村,地理位置東經(jīng)117°47.022′,北緯 35°45.745′,海拔高度在 268～467m之間,屬于石灰?guī)r低山丘陵區(qū)。土壤屬褐土,石灰?guī)r造林樹種選擇試驗(yàn)林位于山坡中上部,土層厚度20～30cm,試驗(yàn)林面積6.66hm2。該試驗(yàn)區(qū)屬暖溫帶亞濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū),多年平均氣溫13.2℃,≥10℃積溫4275℃。年平均日照時(shí)數(shù)2327.3h,無(wú)霜期195d,多年平均降水量715.2mm。

1.2 造林前試驗(yàn)地概況

在造林前對(duì)試驗(yàn)地的草本植物覆蓋度、生物量、土壤的物理性質(zhì)、水文性狀及土壤侵蝕狀況進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果如表1、表2。

表1 試驗(yàn)地造林前草本植物、侵蝕狀況調(diào)查表

表2 試驗(yàn)地造林前土壤物理及水文性狀調(diào)查表

2 研究方法與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在新泰石灰?guī)r山區(qū)的典型造林區(qū)域采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。每個(gè)小區(qū)造林30株,每個(gè)試驗(yàn)3次重復(fù)。

采用相同造林技術(shù)措施應(yīng)用于不同造林樹種選擇試驗(yàn),整地方式為穴狀整地,整地規(guī)格長(zhǎng)、寬、深分布為40cm×40cm×30cm,苗木規(guī)格2年生苗木。

在新泰石灰?guī)r山地布設(shè)25種不同的樹種進(jìn)行造林效果的比較:

(1)針葉樹種:側(cè)柏、黑松。

(2)闊葉樹種:黃櫨、欒樹、黃連木、刺槐、五角楓、苦楝、白蠟、皂莢、臭椿、君遷子、山杏、花椒、柿樹、核桃、文冠果、香椿、珍珠油杏、山桃、桑樹。

(3)灌藤樹種:連翹、扶芳藤、海州常山、金銀花。

2.2 試驗(yàn)指標(biāo)及測(cè)定方法

(1)土壤含水量的測(cè)定:采用鋁盒烘干法。

(2)土壤容重、孔隙度的測(cè)定:采用環(huán)刀法測(cè)定。

(3)土壤蓄水效益的計(jì)算。

不同造林技術(shù)的土壤總孔隙度、土壤非毛管孔隙度、與對(duì)照相比增加的土壤飽和貯水量等因子的單位不統(tǒng)一,無(wú)法進(jìn)行直接匯總,在完成數(shù)據(jù)的整理后還需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行消除量綱的處理,本研究采用均值化法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱處理,計(jì)算公式:X＝

對(duì)不同林分類型的蓄水效益進(jìn)行分析,根據(jù)各項(xiàng)數(shù)量的無(wú)量綱化處理,按各項(xiàng)指標(biāo)得分逐項(xiàng)相加得出蓄水效益。

式中:W:蓄水效益;X1:無(wú)量綱化的土壤總孔隙度;X2:無(wú)量綱化的土壤非毛管孔隙度;X3:無(wú)量綱化的與對(duì)照相比增加的土壤貯水量。

2.3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel處理并作圖,用SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用One－way ANOVA,Duncan多重比較,P＜0.05為顯著水平。

3 結(jié)果與分析

2015年7月,對(duì)實(shí)驗(yàn)區(qū)開展調(diào)查,山體上部草本植物總蓋度達(dá)到85%,中坡達(dá)到93%。同時(shí)調(diào)查不同造林樹種的土壤物理性狀、水文性狀及蓄水效益,如表3、表4、表5所示。

表3 石灰?guī)r山地不同造林樹種選擇的土壤物理性狀

續(xù)表3

表4 石灰?guī)r山地不同造林樹種選擇水文性狀及蓄水效益計(jì)算

續(xù)表4

表5 石灰?guī)r山地不同造林樹種選擇消除量綱后各影響因子與蓄水效益

對(duì)石灰?guī)r山地不同造林樹種的蓄水效益由小到大進(jìn)行排列并賦值打分,如圖1所示,結(jié)果為:金銀花(1)＜側(cè)柏(2)＜黑松(3)＜五角楓(4)＜海州常山(5)＜刺槐(6)＜欒樹(7)＜黃連木(8)＜皂莢(9)＜扶芳藤(10)＜白蠟(11)＜苦楝(12)＜臭椿(13)＜君遷子(14)＜黃櫨(15)＜連翹(16)。

若把25個(gè)樹種,按照闊葉樹種、灌藤樹種、針葉樹種分類,其土壤蓄水效益結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同樹種類別蓄水效益得分均值

在新泰巖莊石灰?guī)r山地,闊葉樹種、灌藤樹種造林地的蓄水效益總體好于針葉樹種,其中黃櫨等闊葉樹種的蓄水效益相比其他樹種有明顯優(yōu)勢(shì),黃櫨的蓄水效益也較高,而金銀花、側(cè)柏、桑樹等蓄水效益較差。

4 結(jié)論

黃櫨、連翹等樹種的蓄水效益較好,海州常山、扶芳藤、白蠟等蓄水效益較差。總體來(lái)說(shuō),土壤蓄水效益的順序?yàn)殚熑~樹種＞灌藤樹種＞針葉樹種。

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