黃茂勛

摘 要：通過野外調(diào)查和室內(nèi)測定，分析了水土流失區(qū)木荷純林、閩粵栲純林和木荷 × 香葉樹 × 閩粵栲混交林喬木層、凋落物層以及土壤層水源涵養(yǎng)能力的差異。結(jié)果表明：（1）喬木層、林下凋落物層以及0～60cm土壤層貯水量最大持水量均表現(xiàn)為木荷 × 香葉樹 × 閩粵栲混交林>閩粵栲純林>木荷純林;（2）3種林分綜合水源涵養(yǎng)能力的大小表現(xiàn)為木荷×香葉樹 × 閩粵栲混交林>閩粵栲純林>木荷純林;（3）在水土流失區(qū)造林，建議優(yōu)先營造混交林。

關(guān)鍵詞：不同林分類型;水源涵養(yǎng);水土流失區(qū)

中圖分類號 S727.21文獻標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2021）06-0061-04

Evaluation of Water Conservation Capacity of Different Types of Forest in Soil Erosion Area

HUANG Maoxun

（Forestry Bureau of Liancheng County， Liancheng 366200， China）

Abstract： Through field investigations and indoor measurements， the water conservation capacity of the tree layer， litter layer and soil layer in the pure forest of Schima superba， the pure forest of Castanopsis fargesii and the mixed forest of Schima superba×Lindera communis×Castanopsis fargesii under the water and soil erosion areas were analyzed in this paper. The results showed that： （1） The maximum water holding capacity of the tree layer， the litter layer and the 0-60 cm soil layer were as follows： S. superba×L. communis×C. fargesii mixed forest>the pure C.fargesii forest>the pure S.superba forest; （2） The comprehensive water conservation capacity of the three forests were shown as S. superba×L. communis×C. fargesii mixed plantation>the pure C. fargesii forest>the pure S.superba forest; （3） Afforestation in soil erosion areas， it is recommended to give priority to the establishment of mixed forest.

Key words： Different type forest; Water conservation capacity; Soil erosion area

森林生態(tài)系統(tǒng)是地球陸地面積最大、生物量最高的生態(tài)系統(tǒng)，其不僅具有提供食物、供給木材等經(jīng)濟功能，而且還具有調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣、攔截徑流、固碳及涵養(yǎng)水源等多種生態(tài)功能[1，2]。隨著全球氣候變化，森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能越來越受到諸多學(xué)者的關(guān)注[3-5]。森林水源涵養(yǎng)能力是指森林生態(tài)系統(tǒng)通過林冠層、林下植被、凋落物層和土壤層4個層次對降水進行攔截、滯蓄和再分配的作用，是森林生態(tài)系統(tǒng)重要的生態(tài)功能之一[6]。由于不同樹種自身的生物學(xué)差異，不同樹種郁閉后形成的林分生態(tài)環(huán)境也不盡相同，不同類型林分的水源涵養(yǎng)能力具有較大差異[7]。

中國是水土流失較為嚴(yán)重的國家之一。近年來，隨著“綠水青山就是金山銀山”理念不斷深入人心，如何提高水土流失區(qū)的森林覆蓋率，提升水土流失區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的水土保持功能，已成為目前林業(yè)科技工作者密切關(guān)注的問題[8]。閩粵栲（Castanopsis fissa）為殼斗科錐屬樹種，適宜生長于紅壤坡地，由于其耐瘠薄、生物量大、樹冠寬，落葉量大，是困難造林地及水土保持優(yōu)良的樹種之一[9]。木荷為（Schima superba）為山茶科木荷屬樹種，耐瘠薄，材質(zhì)優(yōu)良，也是水土流失區(qū)造林面積較大的樹種之一[10]。

本研究以水土流失區(qū)作為研究區(qū)域，在分析木荷純林、閩粵栲純林和閩粵栲×木荷×香葉樹（Lindera communis）混交林等3種林分類型生物量差異的基礎(chǔ)上，通過對該3種林分類型喬木層、凋落物層和土壤層的水源涵養(yǎng)能力進行測定，探究不同林分類型的水源涵養(yǎng)能力差異，從而為水土流失區(qū)的林分結(jié)構(gòu)改造以及提高林分的質(zhì)量提供參考。

1 試驗地概況

試驗地位于連城縣國有文亨林場（116°45′36″E，25°37′55″N），地處福建西部山區(qū)武夷山脈南段。屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫18.8℃，年平均降水量1543.4mm，歷史極端最低溫度-6.5℃，極端最高溫度39℃，年平均雨量1734.4mm;相對溫度78%，相對濕度76%，全年無霜期296～329d。多年平均水面蒸發(fā)量為1000mm，多年平均陸面蒸發(fā)量650～750mm。長期以來，由于該地森林資源的破壞以及立地較差，植被恢復(fù)較難，成為水土流失區(qū)之一。試驗地海拔407m，土壤為山地紅壤，土層較薄。

2 研究方法

2.1 試驗林營建 試驗林營建采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，3個隨機區(qū)組，每個隨機區(qū)組3個試驗小區(qū)，每一小區(qū)面積1hm2。同一區(qū)組內(nèi)分別營建木荷純林、閩粵栲純林、木荷×閩粵栲混交林等3種林分類型。試驗地前身為桉樹（Eucalyptus robusta）純林。2016年8月份桉樹采伐后于當(dāng)年12月進行塊狀整地，2017年3月采用挖穴式營造試驗林，挖穴規(guī)格60cm×40cm×40cm，每穴施復(fù)合肥0.25kg底肥。造林株行距為1.5m×1.5m，造林密度4445株·hm-2。木荷×閩粵栲混交林（木荷∶閩粵栲=2∶1）行狀混交，并保留鄉(xiāng)土樹種香葉樹。造林后當(dāng)年、第2年和第3年對樣地進行全面除草，并每株開溝追肥0.25kg。基肥及追肥均采用含量45%（N∶P∶K=25∶10∶10）的復(fù)合肥。

2.2 調(diào)查及取樣 調(diào)查時間為2019年11月，在3種林分類型中下部分別設(shè)置3個20m×20m臨時樣地并進行每木調(diào)查，共設(shè)置9個樣地。依據(jù)每木調(diào)查結(jié)果分別計算出不同樣地不同樹種的平均胸徑與平均樹高。依據(jù)平均胸徑與平均樹高在樣地內(nèi)各選出一株平均木。平均木砍伐后分別稱鮮重。在每個樣地內(nèi)隨機設(shè)置5個1m×1m小樣方，收集樣方內(nèi)全部的凋落物并稱鮮重。在樣地內(nèi)下、中及上坡位分別挖1個土壤剖面，用環(huán)刀分別取0～20cm、20～40cm、40～60cm共3個土層的土壤樣品，帶回實驗室測量其物理性質(zhì)。林分的生長情況見表1。

2.3 水源涵養(yǎng)功能測定 將平均木枝、干、葉及凋落物樣品帶回室內(nèi)稱重后分別浸泡水中24h，于無重力滴水狀態(tài)下測量其最大持水量[11]，自然風(fēng)干后放入烘箱烘至恒重測量其干重。測量環(huán)刀土壤樣品重量后，泡水12h后，于無重力滴水狀態(tài)下測量重量;再將其置于干砂盤2h后測量重量，之后再干砂兩晝夜測其重量，最后置于烘箱烘至恒重測量其干重[11]。根據(jù)相關(guān)測量數(shù)據(jù)計算土壤相關(guān)物理性質(zhì)和貯水、排水能力。

2.4 數(shù)據(jù)分析 試驗數(shù)據(jù)采用WPS 2019和SPSS 23.0進行統(tǒng)計分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同林分類型喬木層的水源涵養(yǎng)能力 根據(jù)表2分析可知，從絕干生物量角度來看，木荷×香葉樹×閩粵栲混交林最高，其次是閩粵栲純林，木荷純林的生物量最低，其中木荷×香葉樹×閩粵栲混交林、閩粵栲純林絕干生物量與木荷純林相比分別提高153.55%、74.60%。從自然持水量指標(biāo)來看，木荷×香葉樹×閩粵栲混交林最高，其次是閩粵栲純林，木荷純林最低;其中木荷×香葉樹×閩粵栲混交林、閩粵栲純林持水量與木荷純林相比分別提高185.42%、76.99%。最大持水量閩粵栲純林與木荷純林相比提高79.40%，木荷×香葉樹×閩粵栲混交林最大持水量相與木荷純林相比提高192.92%;方差分析表明，木荷×香葉樹×閩粵栲混交林及閩粵栲純林絕干生物量、自然持水率、自然持水量、最大持水率和最大持水量與木荷純林相比的差異達極顯著差異（P<0.01），木荷×香葉樹×閩粵栲混交林絕干生物量、自然持水率與閩粵栲純林相比差異達到顯著水平（P<0.05）且最大持水量差異達極顯著水平（P<0.01）。

3.2 不同林分類型凋落物層的水源涵養(yǎng)能力 從表3分析可知，木荷 × 香葉樹 × 閩粵栲混交林凋落層的生物量最多，其次是閩粵栲純林，木荷純林凋落物層生物量最少;其中木荷 × 香葉樹 × 閩粵栲混交林及閩粵栲純林凋落物層生物量與木荷純林相比分別提高98.85%、21.04%。凋落物層自然持水量等指標(biāo)也是木荷 × 香葉樹 × 閩粵栲最高，其次是閩粵栲純林，木荷純林最低;其中木荷×香葉樹×閩粵栲凋落物層持水量與木荷純林相比提高230.43%，閩粵栲純林凋落物層持水量與木荷純林相比提高39.13%;閩粵栲純林凋落物層最大持水量與木荷純林相比提高70.97%;木荷×香葉樹×閩粵栲混交林凋落物層最大持水量與木荷純林相比提高187.10%。方差分析結(jié)果分析表明，木荷×香葉樹×閩粵栲凋落物層生物量、自然持水率、自然持水量與木荷及閩粵栲純林相比差異達極顯著水平（P<0.01），木荷×香葉樹×閩粵栲凋落物最大持水率及最大持水量與木荷純林相比差異達極顯著水平（P<0.01）。

3.3 不同林分類型土壤水源涵養(yǎng)能力比較 從從表4可以看出，同一層土壤不同林分類型下土壤的物理性質(zhì)存在差異。在0～20cm土壤層中，土壤容重表現(xiàn)為木荷純林>閩粵栲純林>木荷×香葉樹×閩粵栲混交林;非毛管孔隙度表現(xiàn)為閩粵栲純林>木荷×香葉樹×閩粵栲混交林>木荷純林;毛管孔隙度和總孔隙度大小均表現(xiàn)為木荷×香葉樹×閩粵栲混交林>木荷純林>閩粵栲純林。從20～40cm土壤層差異可以看出，在該土層下土壤容重表現(xiàn)為木荷純林>閩粵栲純林>木荷×香葉樹×閩粵栲混交林，非毛管孔隙度表現(xiàn)為閩粵栲純林>木荷純林>木荷×香葉樹×閩粵栲混交林，毛管孔隙度和總孔隙度為木荷×香葉樹×閩粵栲混交林>木荷純林>閩粵栲純林。從40～60cm土壤層差異可以看出，土壤容重和非毛管孔隙度為木荷純林>閩粵栲純林>木荷×香葉樹×閩粵栲混交林，毛管孔隙度和總孔隙度表現(xiàn)為木荷×香葉樹×閩粵栲混交林>木荷純林>閩粵栲純林。

在0～20cm的土壤層排水能力是木荷純林>木荷×香葉樹×閩粵栲混交林>閩粵栲純林，20～40cm土壤層中排水能力是木荷純林>閩粵栲純林>木荷×香葉樹×閩粵栲混交林，40～60cm土壤層中排水能力是木荷純林>閩粵栲純林>木荷×香葉樹×閩粵栲混交林。在0～60cm土壤層的土壤總貯水量表現(xiàn)為木荷×香葉樹×閩粵栲混交林>閩粵栲純林>木荷純林。

3.4 不同林分類型的綜合水源涵養(yǎng)能力 從表5可以看出，地上部分最大持水量表現(xiàn)為木荷×香葉樹×閩粵栲混交林>閩粵栲純林>木荷純林，0～60cm土壤層貯水量則表現(xiàn)為木荷×香葉樹×閩粵栲混交林>閩粵栲純林>木荷純林;其中地上部分最大持水量閩粵栲純林和木荷×香葉樹×閩粵栲混交林與木荷純林相比分別提高78.74%、192.47%;在0～60cm土壤層貯水量中，木荷×香葉樹×閩粵栲混交林和閩粵栲純林與木荷純林相比分別提高90.31%和0.99%。林分總持水量大小排序為木荷×香葉樹×閩粵栲混交林>閩粵栲純林>木荷純林，木荷×香葉樹×閩粵栲混交林和閩粵栲純林總持水量與木荷純林相比分別提高94.59%、4.24%。方差分析結(jié)果表明，木荷×香葉樹×閩粵栲混交林地上部分最大持水量、0～60cm土壤層貯水量和林分總持水量與閩粵栲純林、木荷純林相比差異達極顯著水平（P<0.01），閩粵栲純林地上部分最大持水量與木荷純林相比差異達極顯著水平（P<0.01）。

4 小結(jié)與討論

水源涵養(yǎng)是森林生態(tài)系統(tǒng)主要的生態(tài)服務(wù)功能之一。森林植物群落的水源涵養(yǎng)功能主要是通過林冠層、林下植被、凋落物層和土壤層4個作用層對降水實現(xiàn)攔截、再分配和儲蓄的過程來實現(xiàn)[12，13]。在本次林分調(diào)查時，由于剛進行林下除灌工作，故本研究未分析林下植被的水源涵養(yǎng)能力。從本研究結(jié)果可知，土壤層是森林生態(tài)系統(tǒng)最大的貯水庫，其次是喬木層，而凋落層貯水能力最低，這與前人的研究結(jié)果一致[14，15]。此外，混交林在林分生長量、生物量及水源涵養(yǎng)能力等方面均優(yōu)于純林。因此，今后的營林過程中，在堅持適地適樹的前提下應(yīng)優(yōu)先考慮營造混交林或進行復(fù)層林改造，不僅可以促進林分生長，提高林地養(yǎng)分的維持能力，而且還可提高林分質(zhì)量，增強林分的生態(tài)服務(wù)功能[16-18]。就閩粵栲和木荷2種純林水源涵養(yǎng)能力的差異而言，閩粵栲純林水源涵養(yǎng)的能力優(yōu)于木荷純林，閩粵栲不僅生物量較大，樹冠較大，而且落葉量大，水源涵養(yǎng)能力更強。因此，在水土流失區(qū)營林時，可考慮種植閩粵栲，達到治理水土流失的效果。

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（責(zé)編：張宏民）