孫學順，王力剛，趙嶺

（1.黑龍江省雙城市幸福鄉(xiāng)政府，黑龍江 哈爾濱150131；2.黑龍江省森林與環(huán)境科學研究院，黑龍江 齊齊哈爾161005）

1 試驗區(qū)域及概況

本項試驗選在黑龍江省西部半干旱三北工程區(qū)，地理位置為44°04′—48°58′N，122°24′—128°19′E。包括哈爾濱、齊齊哈爾、大慶、綏化全部或部分地區(qū)，區(qū)域面積10.4萬km2，占全省總面積的22.9%。地形三面環(huán)山，南面臨江，中間凹陷，輕緩向南傾斜，海拔30～500m。

該區(qū)氣候屬于中溫帶、半干旱大陸性季風氣候。熱量分布從西南向東北遞增，水分由西向東遞增，是該省熱量最高而降水又較少的地區(qū)，具有半干旱區(qū)特征。年均氣溫0.7～4.2℃，年均降水量368～573mm，≥10℃積溫2 383～2 900℃，無霜期120～150d。

該區(qū)主體為長白植物區(qū)系。近年來，隨著天保工程的實施，封山育林使得該區(qū)的次生植被有所恢復，次生林規(guī)模在逐年增加。在廣大農區(qū)則營造了大面積的人工林，主要為各類人工選育的優(yōu)良楊柳品種和落葉松、樟子松、云杉、灌木柳等。

全區(qū)人口1 609.5萬人，占全省總人口的44.6%，是全省政治經濟文化的集中地區(qū)，是東北老工業(yè)基地的重要組成部分，這一地區(qū)為國家的經濟建設發(fā)揮著重要作用［1］。

2 水土保持林試驗模式構建

本試驗選擇甘南縣中興鄉(xiāng)興久村的白虎山作為試驗模式構建核心區(qū)，其地理坐標47°40′30″～47°44′30″N，123°03′30″～123°32′E，該山海拔257m，坡度12～15°，是典型的低山丘陵區(qū)地勢地貌。由于人為的強烈干擾，植被破壞嚴重，水土流失日益加劇。因而，以此山為樣板，構建該區(qū)水土保持林示范模式。

首先根據(jù)坡向、坡位、立地條件、水土流失狀況的不同將白虎山劃分了4個立地類型區(qū)：（1）灌木林區(qū)——山脊部及山下溝壑區(qū)；（2）喬灌混交林區(qū)――陽坡中部；（3）針葉喬木混交林區(qū)——陰坡中部；（4）闊葉喬木純林區(qū)——山下緩坡土層深厚區(qū)。同時根據(jù)樹種生物生態(tài)學特性合理配置相應造林樹種，從而構建水土保持林試驗模式：在山脊配置蒙古沙棘，陽坡中部配置樟子松蒙古沙棘混交林，陽坡中下部配置樟子松純林，陰坡中下配置落葉松云杉混交林，坡下部緩坡區(qū)配置小黑楊純林，溝壑區(qū)及低洼區(qū)配置灌木柳。

水土保持林試驗模式各林種密度及規(guī)模見表1。試驗造林采用魚鱗坑整地，規(guī)格為40cm×40 cm，添加客土。造林苗木規(guī)格，樟子松采用5年生容器苗，紅皮云杉采用6～8年生帶土坨移植苗，長白落葉松采用2年實生苗，沙棘采用2年實生苗，小黑楊采用2根一干苗，灌木柳采用穴狀插穗，每穴4株，呈菱形扦插，株間距20cm。

表1 各林種密度及規(guī)模統(tǒng)計

3 效益觀測項目

3.1 徑流觀測

在白虎山水土保持林模式區(qū)分別于小黑楊林分、落葉松云杉混交林分、灌木柳林分、坡耕地、樟子松林分、荒坡地等地選擇具有相同坡度各設徑流觀測場1處，面積0.067hm2，測定自然降雨條件下的徑流量、土壤和土壤肥料流失量。徑流量的測定是在測量小區(qū)下游安裝自由流20°三角形薄壁量水堰的徑流槽，觀測徑流量［2，3］。

水位觀測：采用維爾達式水位計或在堰口壁上安裝水尺，觀測水位的變化過程，根據(jù)記錄繪制水位變化過程圖，據(jù)圖用下式計算其徑流總量：

W＝QT＝0.25H2.5T

式中：W—過堰徑流總量（m3）

Q—每秒過堰流量（m3／s）

T—過堰徑流歷時（s）

H—過堰水位（m）

3.1.1 土壤流失量的測定

取樣：在注入徑流槽的水舌處，用取樣瓶直接接取法取水樣。在發(fā)生徑流期間每2min取一次水樣，每次取1 000mL。

水樣處理：采取沉淀過濾法并計算出徑流中的含沙量及輸沙量，即為小區(qū)內的土壤流失量，然后再換算出每hm2土壤流失量（干質量）。

3.1.2 土壤肥料流失量的測定 在徑流觀測小區(qū)內，隨機取0～10cm深的表土為土樣（2次重復），并進行土壤肥料化學分析，然后根據(jù)土壤流失量和土壤肥料含量換算出肥料流失量。

3.1.3 林木提高土壤肥力的測定 在白虎山水保林模式內落葉松云杉混交林分、樟子松沙棘混交林分、小黑楊林分內選取典型取樣點各5處，與造林前對應比較0～20cm深度混合取樣土壤養(yǎng)分的變化，來確定水保林模式各林分提高土壤肥力的程度。

3.2 侵蝕溝調查

按溝系逐條進行實測長、寬、深，平均寬和深是取溝的中點實測值。

4 結果與分析

調查結果表明：興久試驗區(qū)水土保持試驗模式林總體成活率87%，保存率82%，小黑楊及柳樹已郁閉，其他各樹種也已呈現(xiàn)郁閉態(tài)勢，水土保持林模式按照設計已基本形成雛形（見表2），白虎山及其相關下部水土流失區(qū)林木覆蓋度已達70%，形成了從山上到山下及周邊針闊混交、喬灌結合的水土保持林復合模式，開始發(fā)揮效益。

表2 興久水土保持林模式各樹種生育調查統(tǒng)計

表3 白虎山區(qū)域綠化前后侵蝕溝調查統(tǒng)計

4.1 侵蝕溝變化情況

據(jù)調查（見表3），曾經從山上到山下水流溝19條，其中15條處于發(fā)展階段，模式成型后基本上得到固定，發(fā)展溝已經不見，大的水流溝變小或得以固定，山下的侵蝕溝不再發(fā)展，與模式建立前相比，水流溝15條發(fā)展溝都轉為穩(wěn)定溝，或趨于穩(wěn)定溝。

4.2 水文效應

據(jù)在模式區(qū)內徑流觀測結果表明，相同條件下，模式建立成型后較對照減少地表徑流量39.7%～95.9%，減少土壤流失量63.7%～99.5%，減少肥料流失量63.9%～99.5%（見表4），水文效應十分顯著。同時不同試驗林區(qū)的水文效應存在一定差異，調查顯示灌木柳林區(qū)地表徑流最小，土壤與肥料流失量也最小，樟子松純林則相應較大，總體上看都較對照有較大程度的減少量。

表4 白虎山水保林模式區(qū)建立前后的水文效應

4.3 增肥效應

由于已經初步成型的水土保持林模式內每年形成大量枯枝落葉，隨著枯落物的不斷分解，使模式區(qū)林地表層的土壤肥力得到提高。通過調查模式區(qū)內3種林分固定樣地的土壤養(yǎng)分含量，與造林前土壤養(yǎng)分含量相比，模式區(qū)有機質含量提高46%～59%，有機氮提高24%～52.2%，有效磷提高48.6%～60.7%（見表5）。

表5 不同林分下土壤養(yǎng)分狀況

4.4 生物多樣性變化

另據(jù)試驗觀測，白虎山水保林除了產生了顯著的水土保持功能外，對該區(qū)植被恢復及動物遷徙繁衍產量了良好的促進作用。隨著林木大量植入及生長發(fā)育，改變了白虎山區(qū)域近地層許多生態(tài)因子，如地表溫度、表層大氣濕度、土壤水分、及近地層光照，為其他物種的侵入及生長創(chuàng)造了適宜的環(huán)境條件，現(xiàn)場調查及走訪調查顯示，草本植物品種由模式成型前3～4種·m-2增加目前的5～6種·m-2，模式區(qū)內草的高度較建設前提高120%以上（由平均26 cm增加到57.7cm）（見表6）。木本植物如春榆、野山楂等也陸續(xù)侵入，且種群逐漸擴大，生長量明顯提高（見表7）。

由于植被蓋度的增加及高度的增大，為許多動物創(chuàng)造了適宜的棲息環(huán)境，據(jù)當?shù)鼐用穹从?，野兔、野雞、狐貍、狼多年不見或很少見的野生動物較之前出現(xiàn)頻率明顯增高，種群數(shù)量增大，一個進展演替的植被恢復模式類型正在形成。

綜上所述白虎山水土保持林模式的建設從根本上改善了白虎山荒山禿嶺生態(tài)環(huán)境，為該區(qū)荒山綠化及水土保持林營建提供了可供借鑒的示范模式。

表6 草本植物調查

表7 野生春榆、山楂天然更新及生長調查

5 小結

在興久試驗區(qū)白虎山試驗構建的水土保持林示范模式，起到了顯著的水土保持效應，原來的19條水流溝中15條發(fā)展溝已轉為穩(wěn)定溝；地表徑流、土壤流失量均得到有效控制，土壤養(yǎng)分均有不同程度的提高，同時促進了試驗區(qū)的植被恢復與環(huán)境改善，為該區(qū)荒山綠化及水土保持林營建提供了可供借鑒的示范模式。

［1］沈積坤.黑龍江省三北防護林建設［M］.哈爾濱：東北林業(yè)大學出版社，1989：1-4

［2］于宗國，李懷甫，吳演楫，等.小流域森林水文觀測方法［M］.北京：學苑出版社，1992

［3］王禮先，朱金兆.水土保持學［M］2版.北京：中國林業(yè)出版社，2005