劉洪勇，徐 慶，蘇 慶，孔 艷，屈 峰，趙 冬，孔令雷

（曲阜市自然資源和規(guī)劃局，山東 曲阜 273100）

黃連木（Pistacia chinensis）為漆樹(shù)科黃連木屬植物，是一種優(yōu)良的綠化、用材、觀賞、藥用和油料樹(shù)種[1]，也是山東曲阜特產(chǎn)之一 “楷雕” 原材料。連翹（Forsythia suspensa）是木犀科連翹屬常用優(yōu)良園林綠化落葉灌木，也是我國(guó)常用中藥材，藥食同源，應(yīng)用歷史悠久，具有抗氧化、抗病毒、抗腫瘤、抗菌、抗炎、保肝等作用，用途廣泛，市場(chǎng)前景好[2]。黃連木為慢生樹(shù)種，深根性，主根發(fā)達(dá)，抗風(fēng)折，萌芽力強(qiáng)。連翹發(fā)叢快，根系發(fā)達(dá)，主根不明顯，側(cè)根粗長(zhǎng)，須根眾多，吸收和固土能力強(qiáng)，以上兩個(gè)樹(shù)種皆能夠充分發(fā)揮樹(shù)木的保水蓄水能力，因此，黃連木、連翹作為生態(tài)、經(jīng)濟(jì)兩用樹(shù)種，具有很高的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值。通過(guò)對(duì)青石山香椿低產(chǎn)低效林改造黃連木+連翹混交林，既增加了林地的直接經(jīng)濟(jì)收益，又豐富了林區(qū)樹(shù)種生物多樣性，使低產(chǎn)低效灌木林地快速達(dá)到了降低地表徑流量和土壤減蝕量的效果，現(xiàn)介紹如下：形成了一套低產(chǎn)低效灌木林地改造黃連木+連翹混交林樹(shù)種空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置技術(shù)。

1 研究區(qū)概況

1.1 立地條件

研究區(qū)位于魯西南青石山區(qū)，青石又俗稱石灰?guī)r。試驗(yàn)林設(shè)在曲阜市國(guó)有尼山林場(chǎng)，面積5 hm2，灌木林，樹(shù)種以矮化香椿低產(chǎn)低效林為主，其次為合歡、扁擔(dān)木、構(gòu)樹(shù)、酸棗等灌木，混生少量散生木，灌木平均覆蓋度35%。立地條件極差，土壤貧瘠，陽(yáng)坡，坡度≦35°；土類褐土，質(zhì)地粗骨土，石礫含量15%～45%，土層厚度20～60 cm，土壤pH 值7.1。該區(qū)屬暖溫帶大陸性氣候，年平均氣溫13.6℃，有效積溫5035.2℃，日照百分率54%，年平均降雨量691.4 mm，大氣相對(duì)濕度68%。

1.2 試驗(yàn)材料

2021 年3 月15 日新建黃連木、連翹混交林；1992 年栽植已矮化的灌從狀香椿低產(chǎn)低效林；天然灌木扁擔(dān)木、構(gòu)樹(shù)、酸棗、合歡等；少量散生木側(cè)柏、刺槐、山杏等喬灌樹(shù)種。

1.3 樣地設(shè)置

在尼山林場(chǎng)Ⅳ林班設(shè)A、B、C、D 4 個(gè)試驗(yàn)林區(qū)，面積5 hm2，分別對(duì)應(yīng)4 個(gè)喬灌混交林模式S1、S2、S3、S4和1 個(gè)對(duì)照林混交模式S0,每個(gè)混交林模式設(shè)2 個(gè)樣地和1 個(gè)對(duì)照林樣地。造林配置模式分別為黃連木+連翹星狀混交、株間混交、行間混交和帶狀混交，株行距3×4～5 m，初植密度833～667 株/hm2或多為依地形定植；對(duì)比試驗(yàn)林為灌木林地，不規(guī)則塊狀或星狀混交?；旖涣帜Ｊ絊1、S2、S3、S0 樣地規(guī)格25.82×25.82 m，混交林模式S4 樣地規(guī)格35×19.05 m，樣地面積均為666.7 m2（見(jiàn)表1）。

表1 林地樣地因子調(diào)查數(shù)據(jù)

2 研究方法

2.1 林地土壤侵蝕效益研究

本文研究和監(jiān)測(cè)內(nèi)容：林地徑流量和土壤侵蝕量。監(jiān)測(cè)以年為周期，起止時(shí)間為當(dāng)年4 月1 日—翌年3月31 日，即第1 年（對(duì)照）2020 年4 月1 日—2021 年3 月31 日；第2 年2021 年4 月1 日—2022 年3 月31日；第3 年2022 年4 月1 日—2023 年3 月31 日。在試驗(yàn)區(qū)每個(gè)造林模式選擇3 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記、固定，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)測(cè)定重復(fù)3 次，取其平均值。

林地徑流量與森林降水量密切相關(guān)，地表徑流量采用地表徑流系數(shù)法來(lái)計(jì)算，計(jì)算公式為：

地表徑流量（mm）=降雨量（mm）×地表徑流系數(shù)

林地土壤侵蝕量測(cè)定，分別在樣地內(nèi)設(shè)置標(biāo)尺，測(cè)定徑流沖刷使標(biāo)尺裸露的高度，計(jì)算各樣地土壤侵蝕模數(shù)的平均值。計(jì)算公式為：

侵蝕模數(shù)［t/（hm2·a）］=侵蝕深度（mm）×土壤容重（g/cm3）×10

與對(duì)照林相比減少的土壤侵蝕量［t/（hm2·a）］=對(duì)照區(qū)的侵蝕模數(shù)［t/（hm2·a）］-試驗(yàn)區(qū)的侵蝕模數(shù)［t/（hm2·a）］。

2.2 經(jīng)濟(jì)樹(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值效益評(píng)估方法

由于黃連木未進(jìn)入結(jié)實(shí)期，所以只評(píng)估香椿椿芽和連翹果實(shí)產(chǎn)生的直接經(jīng)濟(jì)效益。在不同造林模式樣地中選取所有的連翹樣株作為研究對(duì)象，調(diào)查定植2 年的連翹果實(shí)產(chǎn)量，從而計(jì)算不同造林模式連翹果實(shí)產(chǎn)量及產(chǎn)值。香椿以樣地為單位推算椿芽平均產(chǎn)量，不對(duì)不同造林模式的產(chǎn)量、產(chǎn)值進(jìn)行調(diào)查分析。連翹單株產(chǎn)量采用BSM-120.4 卓精分析天平測(cè)定，每個(gè)樣地調(diào)查數(shù)據(jù)測(cè)定重復(fù)3 次，取其平均值。

2.3 樹(shù)種空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置技術(shù)方法

林地改造和幼林生長(zhǎng)過(guò)程中，保留林地原生灌木和散生木，通過(guò)人工撫育措施，只對(duì)新植目標(biāo)樹(shù)樹(shù)盤(pán)周邊1.5 m 各類原生灌木進(jìn)行清理，拓展新植樹(shù)木立體生長(zhǎng)空間，留足新植黃連木樹(shù)冠周邊50～80 cm、連翹樹(shù)冠周邊80～100 cm 橫向生長(zhǎng)空間，生長(zhǎng)季節(jié)定期切斷向樹(shù)盤(pán)里面延伸生長(zhǎng)的原生灌木根系，避免對(duì)目標(biāo)樹(shù)種造成光照、水分和養(yǎng)分競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)地堰香椿低產(chǎn)低效林通過(guò)伐除老樁，剪除枯死枝、病死枝等方式，保留部分健壯枝條復(fù)壯香椿二代萌條；對(duì)原生灌木疏密留稀，對(duì)保留的散生木有目的的進(jìn)行修枝、疏伐或衛(wèi)生伐，逐步形成以目標(biāo)樹(shù)種為主的闊葉喬灌混交林。

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與制圖，使用SPSS19.0 軟件對(duì)不同造林模式相關(guān)數(shù)據(jù)之間差異顯著性進(jìn)行方差分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤侵蝕監(jiān)測(cè)分析

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明(見(jiàn)表2)，不同造林模式林地地表徑流量、土壤侵蝕量存在一定差異，各造林模式S1、S2、S3、S4 同部位地表徑流量分別比對(duì)照減少37.75%、38.42%、40.08%、42.16%；土壤侵蝕量分別比對(duì)照減少23.61%、24.53%、25.31%、27.14%。各造林模式土壤侵蝕程度由強(qiáng)到弱為S1>S2>S3>S4。造林模式S1 地表徑流量最大為673.4m3/hm2·a，造林模式S4 地表徑流量最小為435.1m3/hmhm2·a，經(jīng)方差分析，各造林模式均與對(duì)照林有顯著差異，說(shuō)明對(duì)低產(chǎn)低效灌木林地改造喬灌混交林后對(duì)減少地表徑流有較為顯著的效果。造林模式S1 土壤侵蝕量最大為1.78t/hm2·a，造林模式S4 土壤侵蝕量最小為1.02 t/hm2·a，經(jīng)方差分析，各造林混交模式均與對(duì)照林有顯著差異，說(shuō)明對(duì)低產(chǎn)低效灌木林地改造喬灌混交林后對(duì)減少土壤侵蝕有較為顯著的效果。混交林減少土壤侵蝕與地表徑流方面比純林更顯著，針闊葉混交林要比單純的針葉林要好[3]。在該試驗(yàn)區(qū)，石灰?guī)r山地具有坡度陡、坡長(zhǎng)短、土層薄的特點(diǎn)，而且降雨一般集中在夏季，多以暴雨形式出現(xiàn)，降雨流速大、匯流快，極易造成土壤侵蝕。土壤侵蝕直接影響到水土資源的流失，土壤層變薄，土地生產(chǎn)力降低，生態(tài)環(huán)境惡化。土壤流失量的大小不但與土壤自身的抗侵蝕性質(zhì)有關(guān)，而且與降雨特性、下墊面條件密切相關(guān)[4]31。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，林地植被覆蓋度與地表徑流量、土壤侵蝕量呈負(fù)相關(guān)，林地坡度與地表徑流量、土壤侵蝕量呈正相關(guān)（見(jiàn)圖1、圖2）。

圖1 林地植被蓋度與地表徑流、土壤侵蝕的變化規(guī)律

圖2 林地坡度與地表徑流、土壤侵蝕的變化規(guī)律

表2 林地地表徑流與泥沙監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

3.2 連翹結(jié)實(shí)能力分析

通過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)查分析（見(jiàn)表3），栽植2 年連翹已進(jìn)入開(kāi)花結(jié)實(shí)期，各造林模式S1、S2、S3、S4 單株產(chǎn)量分別為0.163kg/株、0.150kg/株、0.185kg/株、0.166kg/株，平均0.167kg/株。各造林模式連翹結(jié)實(shí)產(chǎn)量由高到低為S3>S4>S1>S2，單株產(chǎn)量S3、S4>S1、S2，分析認(rèn)為主要由于前者土層較厚、土壤肥力稍好、植被覆蓋度較低有一定相關(guān)性（見(jiàn)圖3）。

圖3 連翹產(chǎn)量對(duì)比分析

表3 連翹產(chǎn)量調(diào)查數(shù)據(jù)

3.3 生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益價(jià)值分析

3.3.1 固土效益價(jià)值

根據(jù)各造林模式減少的土壤侵蝕量，利用機(jī)會(huì)成本法計(jì)算固土量?jī)r(jià)值，土壤容重按1.22t/m3，在山上挖土機(jī)取土單價(jià)16 元/t。各造林模式S1、S2、S3、S4 比對(duì)照林地分別減少土壤侵蝕量0.55t/hm2·a、0.52t/hm2·a、0.41t/hm2·a、0.38t/hm2·a，計(jì)算得出，減少的土壤侵蝕直接價(jià)值分別為8.8 元/hm2·a、8.32元/hm2·a、6.56 元/hm2·a、6.08 元/hm2·a，平均7.44 元/hm2·a。經(jīng)方差分析，造林模式S3、S4 與S1、S2 差異較為顯著，各造林模式固土效益價(jià)值由高到低為S1>S2>S3>S4。

3.3.2 經(jīng)濟(jì)樹(shù)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)值

根據(jù)各造林模式的單株結(jié)實(shí)產(chǎn)量，結(jié)合2023 年5 月市場(chǎng)行情，以連翹果實(shí)220 元/kg 計(jì)算，單株果實(shí)產(chǎn)值各造林模式S1、S2、S3、S4 分別35.8 元/kg、33 元/kg、40.7 元/kg、36.5 元/kg，產(chǎn)值由高到低為S3>S4>S1>S2。由于林地地形復(fù)雜，新植苗木只能依地勢(shì)定植，且項(xiàng)目林又設(shè)計(jì)為黃連木+連翹混交林，所以單位面積連翹保有株數(shù)較少，栽植2 年連翹平均產(chǎn)量?jī)H28.47 kg/hm2，產(chǎn)值僅有6263 元/hm2。香椿產(chǎn)量225 kg/hm2，以現(xiàn)行市場(chǎng)價(jià)30 元/kg 計(jì)算，椿芽產(chǎn)值為6750 元/hm2。

4 討論與結(jié)論

試驗(yàn)證明，栽植2 年連翹果實(shí)平均產(chǎn)值6263 元/hm2，椿芽平均產(chǎn)值6750 元/hm2，根據(jù)王兵等[5]研究成果，灌木林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值33500 元/hm2·a，通過(guò)全國(guó)CPI 數(shù)據(jù)得出2022 年灌木林地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值為44154 元/hm2·a，進(jìn)一步計(jì)算得出林地直接經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值達(dá)57167 元／hm2·a。4 種造林模式與對(duì)照林相比，平均植被覆蓋度由35%上升到85%，平均土壤侵蝕模數(shù)下降25.1%，由1.87t／hm2·a降為1.40t ／ hm2·a，有效降低了林地地表徑流量和土壤侵蝕量。原因在于通過(guò)創(chuàng)建、推廣低產(chǎn)低效灌木林地改造黃連木+連翹混交林樹(shù)種空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置技術(shù)，使林地植被覆蓋度迅速提高。影響土壤侵蝕的重要因素有氣候、土壤、水文、地形等,其中前3 個(gè)影響因素在一定程度上以一定方式受植被的影響[6]。林分有減少土壤侵蝕的作用，林下枯落物層可以起到吸持和攔截降水、抑制降雨侵蝕力和減少?gòu)搅鳑_刷的作用[7]。對(duì)于地表侵蝕,植被(尤其是草本和低矮灌木)可以顯著降低由降雨引起的土壤侵蝕[8]。不同林分類型與對(duì)照相比減少土壤侵蝕量與枯落物層蓄積量呈正相關(guān)，即隨著枯落物層蓄積量的增大與對(duì)照相比減少土壤侵蝕量增加[9]。該項(xiàng)目，通過(guò)穴狀、魚(yú)鱗坑整地、保護(hù)原生植被、營(yíng)造混交林等方式有效地減少了地表徑流和土壤侵蝕，特別是營(yíng)造多樹(shù)種、多層次的混交林加強(qiáng)了林冠層截持降雨、灌草植被與枯落物層攔截地表徑流的功能，枯落物層厚度達(dá)2～3 cm，增加了蓄水能力，減少了地表徑流，涵養(yǎng)了水源、保持了水土，水土流失得到有效控制[10]。土壤的抗蝕性與多種因素相關(guān)，通過(guò)土壤結(jié)構(gòu)的改良、有機(jī)質(zhì)含量的提高等因素，都能夠增加土壤抗蝕性，減少土壤侵蝕。因此在林木管理中，應(yīng)該注意松土除草改善土壤物理性質(zhì)，增施有機(jī)肥料，來(lái)提高土壤的抗蝕性能，減少土壤侵蝕與地表徑流[4]46。