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臨沂市云蒙湖水源地不同林分持水能力比較研究

2018-06-29 06:32林登峰孫曉妮
陜西林業(yè)科技 2018年2期
關(guān)鍵詞:物層側(cè)柏刺槐

林登峰,孫曉妮

(山東省臨沂市林業(yè)局,山東 臨沂 276000)

林地水土保持功能主要通過截留降水、降低雨滴沖擊地面勢能、調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤入滲率,并通過根系固土功能提高土壤抗沖性來實(shí)現(xiàn)[1]。水土保持林的作用一般可以減少地表徑流量50%以上,減少土壤沖刷量90%以上[2]。我國對(duì)水土保持林的研究起于20世紀(jì)60年代開展的黃土高原地區(qū)水土保持林研究,70年代初,北京林業(yè)大學(xué)關(guān)君蔚提出帶、片、網(wǎng)、喬、灌、草相結(jié)合的水土保持林體系概念,以此為基礎(chǔ),朱金兆等提出了以小流域?yàn)閱卧?,基于水土流失和林分供耗水量平衡原理的防護(hù)林空間配置及穩(wěn)定林分結(jié)構(gòu)構(gòu)建技術(shù)[3]。本文通過在臨沂市飲用水源地云蒙湖進(jìn)行水源林樹種混交試驗(yàn)研究,探討以林養(yǎng)水、以林凈水、以林保水的最佳樹種配置模式[4]。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

云蒙湖位于臨沂市蒙陰縣東部沂河支流——東汶河與梓河的交匯處,原名岸堤水庫,總控制流域面積1 690 hm2,總庫容749.0×106m3,是一北方大型人工湖。該地屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候,四季分明,年日照時(shí)數(shù)2 404 h,年均氣溫13.3 ℃,年均無霜期202 d,年均降水量880.2 mm。湖區(qū)四周環(huán)山,分布有人工防護(hù)林、經(jīng)濟(jì)林等,溝壑縱橫,土壤為棕壤土,呈中性。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)以云蒙湖四周人工林為對(duì)象,選擇刺槐等10個(gè)水源林樹種和8種不同混交類型(表1),在8種不同混交林中,選擇立地條件基本一致的地段分別建立8處20 m×30 m的固定標(biāo)準(zhǔn)地。在附近立地條件一致、與試驗(yàn)林造林前林分相同的黑松純林中建立對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)地[5]。

試驗(yàn)林于2009年?duì)I造,喬木層有2個(gè)樹種,灌木(小喬木)層有樹種2~3個(gè),喬木與灌木隔行栽植,喬木、灌木的株行距都為2 m×2 m,平均樹高4~6 m,郁閉度0.7,灌木層蓋度為23%,平均樹高0.6~1.0 m,草本層蓋度12%,一般高度20~40 cm。

表1 試驗(yàn)用不同類型水源涵養(yǎng)、水土保持林林分結(jié)構(gòu)

1.3 研究內(nèi)容與試驗(yàn)方法

主要研究不同類型林地枯落物持水能力、與持水性相關(guān)的土壤物理性狀等。

1.3.1 枯落物層調(diào)查 在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地布置4個(gè)調(diào)查點(diǎn),每點(diǎn)調(diào)查枯落物未分解層、半分解層和全分解層厚度,采取32 cm×32 cm的枯落物,按常規(guī)方法測定含水率、飽和持水率等,并計(jì)算蓄積量、持水量等指標(biāo)[6]。

1.3.2 土壤物理性狀和持水能力調(diào)查 在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地中選擇有代表性的4個(gè)采樣點(diǎn),挖0~20 cm土壤剖面,采集鋁盒樣品和環(huán)刀樣品,用以測定土壤含水量、持水量和孔隙度,并計(jì)算各種物理性狀和持水能力指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同混交林地枯落物層持水能力比較

林地枯落物層持水能力與枯落物的量(厚度)、組成、自然含水率、飽和持水率等有關(guān)。從表2可以看出,9種類型林地中3號(hào)林地最厚,其次為1號(hào)和6號(hào)林地,5號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地枯落物層最薄,對(duì)照林地也較??;自然含水率、飽和持水率分別為6.34%~23.27%和114.92%~318.23%,其中2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地這兩個(gè)指標(biāo)都最高,5號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地都最低,差異顯著(P<0.05),其他林地介于它們之間;飽和持水量為2.26~10.32 t·hm-2,其中2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地最高,其次為3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地,5號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地最低,差異顯著(P<0.05),其他標(biāo)準(zhǔn)地和對(duì)照樣地介于它們之間;最大攔蓄率、最大攔蓄量分別為108.58%~294.96%和2.12~9.63 t·hm-2,有效攔蓄率、有效攔蓄量分別為91.34%~247.23%和1.78~8.08 t·hm-2,其中2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地這兩個(gè)指標(biāo)都最高,5號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地都最低,差異顯著(P<0.05),其他林地介于它們之間;綜合來看,2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地針闊混交林(側(cè)柏×刺槐)枯落物層持水、保水能力最強(qiáng),5號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地針葉混交林(黑松×側(cè)柏)枯落物層持水、保水能力最弱,與他人研究結(jié)果一致[7]。

表2 不同類型林地枯落物層特性及其持水能力

注:同一列中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05),下同。

2.2 不同混交林地土壤持水能力比較

林地土壤層是水分貯蓄的主要場所,其持水量是評(píng)價(jià)林地水源涵養(yǎng)能力的重要指標(biāo)之一,土壤持水能力主要取決于土壤容重、孔隙度、毛管持水量等土壤物理性狀。從表3可以看出,9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地土壤物理性質(zhì)存在顯著差異。不同標(biāo)準(zhǔn)地土壤的自然含水率6號(hào)林地最高,其次為1號(hào)和2號(hào)林地,5號(hào)林地最低,對(duì)照林地也較低;9個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的毛管持水量1號(hào)林地最大,其次為6號(hào)和3號(hào)林地,5號(hào)林地最低,對(duì)照林地處于中間偏下水平;毛管孔隙度、非毛管孔隙度分別為34.13%~45.2%和12.72%~35.01%,毛管孔隙度和非毛管孔隙度比為1∶1時(shí),最有利于水分和空氣的協(xié)調(diào),其中3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地兩項(xiàng)指標(biāo)之比最接近1∶1,其次為1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地,7號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地相差最大,差異顯著(P<0.05);土壤貯水量為206.11~685.32 t·hm-2,其中1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地最高,其次為3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地,7號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地最低,1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地與其他標(biāo)準(zhǔn)地差異顯著(P<0.05),其他林地介于它們之間;綜合來看,1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地(白蠟×山杏林)土壤持水能力最強(qiáng),3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地(核桃×板栗林)、4號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地(銀杏×刺槐林)、2號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地(側(cè)柏×刺槐混交林)土壤持水能力較強(qiáng),7號(hào)標(biāo)準(zhǔn)地(垂柳×刺槐林)土壤持水能力最差。

表3 不同混交林地土壤物理性狀及其持水能力

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明,不同混交林之間枯落物持水能力差異明顯,其中,側(cè)柏×刺槐、核桃×板栗、垂柳×刺槐混交林枯落物持水能力最高;不同混交林土壤持水特性也有區(qū)別,其中,白蠟×山杏、核桃×板栗、銀杏×刺槐、側(cè)柏×刺槐混交林土壤持水能力較強(qiáng)。從枯落物持水能力和土壤持水特性綜合來看,試驗(yàn)的9種林分黑松×側(cè)柏、對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)地(黑松純林)、水杉×垂柳、側(cè)柏×板栗混交林地持水能力較差;垂柳×刺槐、側(cè)柏×刺槐混交林地持水能力一般;銀杏×刺槐、白蠟×山杏混交林地持水能力較好;核桃×板栗混交林地持水能力最好。今后造林時(shí),若立地條件許可,應(yīng)優(yōu)先營造核桃×板栗混交林,不但水土保持效果好,還可取得一定的經(jīng)濟(jì)收益。

林地水土保持效果既與喬木樹種的種類、配置方式、密度等有關(guān),也與林下灌木層、草本層密切相關(guān),同時(shí)一些水源涵養(yǎng)及水土保持林在造林初期,由于造林時(shí)間較短,生態(tài)功能尚未充分發(fā)揮而較低,隨著林齡增加提升幅度可能會(huì)較大,以致會(huì)超過初期持水能力較強(qiáng)的林型[8],所有這些都有待今后進(jìn)一步跟蹤調(diào)查。

參考文獻(xiàn):

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