鄭德華

(福建省泰寧縣林業(yè)局，福建 泰寧 354400)

泰寧縣火燒跡地植被恢復(fù)模式及其生態(tài)效應(yīng)

鄭德華

(福建省泰寧縣林業(yè)局，福建 泰寧 354400)

對閩西北泰寧縣火燒跡地不同植被恢復(fù)模式的生態(tài)效應(yīng)進(jìn)行觀測，認(rèn)為推廣的順序應(yīng)為喬灌混交模式、喬木純林模式、灌木模式、自然恢復(fù)模式?；馃E地植被經(jīng)過4 a恢復(fù)，植被基本郁閉，泥沙流失得到有效控制；采取了喬木、灌木措施的區(qū)域固土保水能力大于自然恢復(fù)區(qū)。喬灌結(jié)合的植被恢復(fù)模式利于植被恢復(fù)，且固土能力較強(qiáng)；但從經(jīng)濟(jì)效益考慮，植被恢復(fù)模式建議選擇喬木模式。

火燒跡地；植被恢復(fù)；生態(tài)效應(yīng)；閩西北泰寧縣

泰寧縣處于閩西北金溪流域上游，在涵養(yǎng)水源、保持水土、穩(wěn)定金溪流量、促進(jìn)生態(tài)平衡等方面發(fā)揮重要的作用。由于森林火災(zāi)時有發(fā)生，嚴(yán)重破壞本地區(qū)的生態(tài)平衡，惡化局部生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)植被的生態(tài)功能十分迫切[1-5]。為探究采用怎樣的恢復(fù)模式才能最大限度的發(fā)揮其生態(tài)效益，從2010年起開展閩西北泰寧縣火燒跡地不同植被恢復(fù)模式及生態(tài)效果的監(jiān)測，探討不同植被恢復(fù)模式的生態(tài)效益，為閩西北山區(qū)火燒跡地植被恢復(fù)，提高森林生態(tài)效益提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地設(shè)在福建省泰寧縣，地處閩西北武夷山脈南麓，東經(jīng)116°53′14″—117°24′02″、北緯26°33′31″—27°08′06″。屬中亞熱帶季風(fēng)型山地氣候，海拔210～1858 m。年均溫17.1 ℃，1月均溫5.9 ℃，7月均溫26.9 ℃，極端最低氣溫-11 ℃，極端最高氣溫39.3 ℃，日均溫≥10 ℃的年積溫為5347.2 ℃，年均日照時間為1728.42 h。全縣氣候溫曖濕潤，霧多濕度大，平均相對濕度84%，年均降水量1775.2 mm，年降水天數(shù)179 d，年蒸發(fā)量800 mm左右，年均無霜期216～337 d。土壤類型為黃紅壤。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2010年冬季在泰寧縣下渠鄉(xiāng)大坑村的火燒跡地上，布設(shè)不同植被恢復(fù)模式的試驗(yàn)地[6]，按試驗(yàn)要求進(jìn)行林地處理、整地挖穴，并于翌年春季人工造林。植被恢復(fù)模式為：A.喬木造林模式、B.喬灌木混交造林模式、C.灌木造林模式、D.自然恢復(fù)模式(不施加任何人為措施依靠天然恢復(fù)模式)、E.非火燒跡地模式(未發(fā)生森林火災(zāi)的有林地，林齡為13 a的馬尾松人工林)。每種模式為1個試驗(yàn)小區(qū)，面積1 hm2。每個小區(qū)順山坡方向分別設(shè)置徑流觀察場3個(3次重復(fù))。徑流觀測場形狀如倒三角型(橫邊長6 m、豎邊投影長8 m、長斜邊投影長10 m)。邊框用厚1.5 cm、寬40 cm的木板經(jīng)油毛氈紙包裹后埋入土中，地上部分高出地面20 cm，面積為24 m2，下端設(shè)截流器。喬木模式內(nèi)采用常規(guī)造林方法栽植馬尾松(Piunsmassoniana)，密度1.8 m×1.8 m；在喬灌模式內(nèi)依上述造林方法栽植馬尾松，株距間栽植胡枝子(Lespedezabicolor)；在灌木模式內(nèi)采用常規(guī)造林方法栽植胡枝子，密度0.9 m×0.9 m。

1.2.2 測定項(xiàng)目及調(diào)查方法 每年7月上旬、10月下旬分別對監(jiān)測場內(nèi)的植被進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，測定方法及因子為：在不同植被恢復(fù)模式監(jiān)測場內(nèi)隨機(jī)抽取1 m×1 m的樣方3個分別記錄單位面積上的植物種類、株數(shù)、株高、蓋度。

地表徑流量測定：每年的1—11月末，凡有地表徑流產(chǎn)生均進(jìn)行測定。泥沙流失量測定則利用濾紙將泥沙濾出后烘干稱量。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析 重要值：Pi=(Di+Ci)/2，式中：相對密度Di=100×Ni/N；Ni為物種i的個體數(shù)量；N為植物的總種數(shù)；相對蓋度Ci=100×Ai/A，Ai為物種i的冠幅面積；A為所有植物冠幅面積的和。

2 結(jié)果與分析

2.1 植被恢復(fù)動態(tài)過程分析

在不同的植被恢復(fù)模式監(jiān)測場內(nèi)，除非火燒跡地模式外，在火燒跡地上4種恢復(fù)模式均能在火燒翌年末草本層基本覆蓋地表。發(fā)生物種更替現(xiàn)象較為激烈的時間從4 a后開始出現(xiàn)，從表1可見，馬尾松、多年生草本、小徑竹或灌木逐漸占據(jù)重要值主導(dǎo)地位。

表1 不同恢復(fù)模式的植被重要值變化

由于在火燒跡地上采取了不同的植被恢復(fù)措施，每年所產(chǎn)生的雜草和灌木種類變化不盡相同，但更替的雜草和灌木種類以芒萁(Dicranopterisdichotoma)、芒(Miscanthussinensis)、屏南少穗竹(Oligostachyumglabrescens)、鳳尾蕨(Pteriscretica)、胡枝子、杜鵑(Rhododendronsimsii)、鐵芒萁 (Dicranopterislinearis)、中華里白(Hicriopterischinensis)、烏飯子(Vacciniumbracteatum)、檵木(Loropetalumchinense)、狗脊(Woodwardiajaponica)、白櫟(Quercusfabri)等多年生草本或灌木為主，總體上4 a間變動不大。

喬木、喬灌混交、灌木模式的馬尾松和胡枝子均為人工種植，2010—2013年前由于馬尾松植株尚小，在幾個指標(biāo)中均未顯示重要性；速生的胡枝子當(dāng)年見效，在幾個指標(biāo)中均顯示重要性。喬木模式下2014年開始形成馬尾松幼林植被群落，平均地徑3.41 cm，平均樹高3.17 m，郁閉度0.35；草本和灌木群落由2011年的16種演變?yōu)橐园肽举|(zhì)化至木質(zhì)化的芒萁、芒、屏南少穗竹、鐵芒萁等4種植物。

喬灌混交模式下由馬尾松和胡枝子共同占據(jù)上層空間，郁閉度達(dá)到0.75(其中馬尾松平均地徑3.32 cm、平均樹高3.21 m、郁閉度0.30，胡枝子郁閉度0.45)；草本植被層物種量及蓋度急驟下降，已由2011年的15種減少到2014年秋以耐蔭的芒萁和個體瘦高的屏南少穗竹等3種植物。灌木模式下由胡枝子和芒共同占據(jù)上層空間，郁閉度達(dá)0.80(其中胡枝子郁閉度0.50，芒郁閉度0.15，屏南少穗竹0.10)；草本植被層物種量及蓋度開始快速下降，已由2011年的17種減少到2014年秋以耐蔭的芒萁、鐵芒萁、屏南少穗竹等3種植物。自然模式由于未施加任何人為干預(yù)，與其它模式相比植被群落處于相對平衡狀態(tài)，基本上由芒和胡枝子共同占據(jù)上層空間，郁閉度達(dá)0.5(其中芒郁閉度0.40，胡枝子郁閉度0.10)，下層仍由芒萁基本覆蓋。非火燒跡地模式由于植被群落已經(jīng)相對穩(wěn)定，受到的人為干擾的因素少，因此植被群落也處于相對平衡狀態(tài)，上層馬尾松(4 a間郁閉度維持在0.50左右)，下層由芒萁基本覆蓋(4 a間蓋度維持在0.30左右)。

依照Raunkiser生活型分類系統(tǒng)[7]將不同植被恢復(fù)模式下植物群落發(fā)育進(jìn)行生活型排序，力圖從另一方面反映在同一水平條件下由于植被恢復(fù)的路徑不同所引起的種類更疊過程(表2)，以及由1年生草本→多年生草本→半木質(zhì)化→木質(zhì)化植物的正向演替初始階段“時刻表”。

表2 不同植被恢復(fù)模式生活型譜

*：P為高位芽植物，芽距離地面高度≥25 cm；H為低位芽植物，芽距離地面的高度<25 cm；G為地下芽植物；T為1年生植物。

從表2可以看出，火燒跡地上的4種植被恢復(fù)模式均出現(xiàn)1年生草本逐年減少到無，并均呈多年生半木質(zhì)化植物逐漸向多年生木質(zhì)化的灌木變更，多年生木質(zhì)化的灌木也逐漸向喬木變更，并呈現(xiàn)一定的規(guī)律：一般4 a后，1年生草本植物基本退出，其中喬木、喬灌、灌木模式草本植物完全退出；高位、低位、地下芽植物完全占據(jù)所有地上或地下空間，并呈暫時相對穩(wěn)定階段；高位芽植物隨時間呈上升姿態(tài)，低位、地下芽植物隨時間呈下降姿態(tài)；同時，喬木和喬灌模式因馬尾松等樹木速生期的到來，草本和灌木所占據(jù)的空間量開始呈減少趨勢；對照由于植被群落較為穩(wěn)定，草本、灌木和喬木各自占據(jù)的空間未發(fā)生較大變化。

2.2 不同恢復(fù)模式對有效降雨量和地表徑流的影響

將每年各模式下每次產(chǎn)生徑流的降水量及對應(yīng)的地表徑流量和泥沙量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見表3。從表3看出，4 a間不同植被恢復(fù)模式引起的泥沙流失量存在著差異，從大到小的順序?yàn)椋篋(182.2 g·m-2)>B(123.6 g·m-2)>A(111.3 g·m-2)>C(108.4 g·m-2)>E(0.38 g·m-2)。不同年份排序也不盡相同，2011年的排序?yàn)锽(84.3 g·m-2)>D(81.9 g·m-2)>C(71.9 g·m-2)>A(67.0 g·m-2)>E(0.09 g·m-2)；到了2014年的排序則為D(28.8 g·m-2)>C(9.6 g·m-2)>A(9.1 g·m-2)>B(7.8 g·m-2)>E(0.08 g·m-2)。非火燒跡地的森林區(qū)具有穩(wěn)定的固土能力，在觀測期內(nèi)每年的土壤流失量僅0.1 g·m-2，其地表徑流也處于最佳狀態(tài)。4種植被恢復(fù)模式中，喬灌恢復(fù)區(qū)固土能力逐年提高，泥沙量由2011年的最大值84.3 g·m-2下降到2014年的最小值7.8 g·m-2，說明喬灌結(jié)合的植被恢復(fù)模式利于植被恢復(fù)，且固土能力相對較強(qiáng)。自然恢復(fù)區(qū)的植被中缺少喬灌植物而降低了固土能力，阻止泥沙流失能力恢復(fù)得相對較慢，由2011年的最大值81.9 g·m-2下降到2014年的最小值28.8 g·m-2。

表3 不同植被恢復(fù)模式產(chǎn)生土壤侵蝕的有效降雨量和地表徑流

在地表徑流的數(shù)據(jù)中明顯表現(xiàn)出：火燒跡地人工造林后植被系統(tǒng)得到逐步恢復(fù)和完善，對地表徑流量的調(diào)節(jié)能力也是一個漸進(jìn)過程。不同恢復(fù)模式的植被系統(tǒng)恢復(fù)進(jìn)程也不盡相同：植被系統(tǒng)恢復(fù)快慢排序?yàn)閱坦嗷旖荒Ｊ?喬木模式>灌木模式>自然模式。若考慮到未來經(jīng)濟(jì)效益這個因素，宜選擇喬木模式為好，因其造林成本低于喬灌模式的造林成本。

3 小結(jié)

植被恢復(fù)的速度與質(zhì)量是決定火燒跡地人工生態(tài)修復(fù)進(jìn)程的重要標(biāo)準(zhǔn)，對幾種植被恢復(fù)模式的生態(tài)效果等因素分析認(rèn)為推廣的順序應(yīng)為喬灌混交模式、喬木純林模式、灌木模式、自然恢復(fù)模式。閩西北山區(qū)火燒跡地植被經(jīng)過4 a恢復(fù)，植被基本郁閉，泥沙流失得到有效控制。

喬灌結(jié)合的植被恢復(fù)模式利于植被恢復(fù)，且固土能力較強(qiáng)。從經(jīng)濟(jì)效益考慮，植被恢復(fù)模式建議選擇喬木模式為好，其植被群落固土能力雖略差于喬灌混交模式，但其造林成本低于喬灌混交模式。

[1]鞏合德，王開運(yùn)，楊萬勤，等.川西亞高山原始云杉林內(nèi)降雨分配研究[J].林業(yè)科學(xué)，2005，41(1)：198-201.

[2]李凌浩，林鵬，王其兵.武夷山甜櫧林水文學(xué)效應(yīng)的研究[J].生態(tài)學(xué)雜志，1997，21(5)：393-402.

[3]高甲榮，肖斌，張東升，等.國外森林水文研究進(jìn)程述評[J].水土保持學(xué)報，2001，10(5)：60-64.

[4]陳東立，余新曉，瘳邦洪.中國森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能分析[J].世界林業(yè)研究，2005，18(1)：49-54.

[5]賈云，楊余俠，王衛(wèi)，等.遼東山地不同退耕還林模式的生態(tài)效應(yīng)[J].林業(yè)科學(xué)，2010，46(3)：44-51.

[6]李景文.森林生態(tài)學(xué)：2版[M].北京：中國林業(yè)出版社，1994：250-378.

The Study on the Vegetation Regeneration Mode and Ecological Effect of Burned area in Taining County

ZHENG De-hua

(ForestryBureauofTainingcounty，Taining354400，F(xiàn)ujian，China)

The paper mainly study on the different vegetation regeneration mode and ecological effect of burned area in northwest of Fujian province-Taining county.The results showed that the promotion order should be trees and shrubs mixed planting mode，trees pure forest planting mode，shrubs planting mode and nature restoration mode. After 4 years′ recovery，the vegetation nearly closed and the sediment loss got effective control in burned area.The area which taken trees and shrubs measures had greater capacity of consolidate soil and maintain water than nature restoration area.The mode of trees and shrubs mixed planting was good for vegetation regeneration, and had greater capacity of consolidate soil.But consider the economic benefit, the paper advised to choose the trees pure forest planting mode as the vegetation regeneration mode.

burned area；vegetation regeneration；ecological effect；Northwest of Fujian province-Taining county

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.04.024

2014-11-20；

2015-01-15

鄭德華(1963—)，男，福建仙游人，泰寧縣林業(yè)局林業(yè)高級工程師，從事林業(yè)科學(xué)技術(shù)研究和林業(yè)科技推廣工作。E-mail：13616968608@163.com。

S718.56

A

1002-7351(2015)04-0112-04