幾種生態(tài)公益林土壤物理性質(zhì)及其水源涵養(yǎng)功能_圖文

1、第27卷第3期西南林學(xué)院學(xué)報(bào)Vol .27No .32007年6月JOURNAL OF S OUTH W EST F ORESTRY COLLEGE Jun .20073收稿日期:2007-01-1533為通訊作者基金項(xiàng)目:廣東省佛山市科技項(xiàng)目(2005020091資助.作者簡介:梁永強(qiáng)(1968-,男,廣東佛山人,助理工程師,主要從事生態(tài)公益林研究.幾種生態(tài)公益林土壤物理性質(zhì)及其水源涵養(yǎng)功能3梁永強(qiáng)1,薛立233,曹鶴2,黃麗銘2,李國平1,冼干標(biāo)1(1.佛山市國營云勇林場,廣東佛山528518;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院,廣東廣州510642摘要:對(duì)幾種生態(tài)公益林的土壤物理性質(zhì)及其水源涵養(yǎng)功能

2、進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:營造生態(tài)公益林后,土壤的生態(tài)功能得到改善;生態(tài)公益林地的土壤容重明顯低于杉木林地,降低幅度為10%12%;土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度和總孔隙度均有增加;土壤自然含水量和毛管持水量分別較杉木林地提高了13%28%和23%27%;不同林地土壤的蓄水量為風(fēng)景林地水源涵養(yǎng)林地水土保持林地杉木林地,而凋落物持水量和林地蓄水量為水源涵養(yǎng)林地風(fēng)景林地水土保持林地杉木林地.關(guān)鍵詞:生態(tài)公益林;土壤物理性質(zhì);水源涵養(yǎng)中圖分類號(hào):S714.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003-7179(200703-0011-04森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中面積最大、分布最廣的自然生態(tài)系統(tǒng),具有涵養(yǎng)水源、固土保肥

3、等生態(tài)功能,是人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)和保證.森林土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組分,是林木賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ).森林通過枯枝落葉增加土壤有機(jī)質(zhì)并改善土壤結(jié)構(gòu),增加了土壤孔隙,提高了土壤的水源涵養(yǎng)功能.不同森林類型由于其樹種生物學(xué)特性與林分結(jié)構(gòu)的不同,其林分的水源涵養(yǎng)效應(yīng)存在一定的差異1-8.云勇林場森林面積為1928173h m 2,歷史上以經(jīng)營用材林為主,大面積種植杉木和松樹,樹種組成、層次結(jié)構(gòu)、水源涵養(yǎng)能力不強(qiáng).由于持續(xù)不斷的砍伐使有限的森林資源過量消耗,帶來生態(tài)功能衰退和水土流失等環(huán)境問題.為了實(shí)現(xiàn)森林的可持續(xù)發(fā)展,云勇林場近4年建設(shè)了“佛山市云勇生態(tài)公益林建設(shè)示范區(qū)”,包括由觀賞樹種組成的風(fēng)景

4、林、由鄉(xiāng)土闊葉樹種組成的水土保持林、由火力楠和杉木組成的水源涵養(yǎng)林.本文從土壤物理性質(zhì)和枯枝落葉層持水及土壤蓄水3個(gè)方面對(duì)以上生態(tài)公益林進(jìn)行了研究,并與同齡的杉木林對(duì)比,這對(duì)于指導(dǎo)生態(tài)公益林建設(shè)具有一定的現(xiàn)實(shí)意義.1試驗(yàn)區(qū)概況試驗(yàn)區(qū)位于廣東省高明縣西南部,地處東經(jīng)11240,北緯2243,屬亞熱帶氣候,年平均氣溫2210,最高氣溫3415,最低氣溫315,偶有霜凍.雨量充沛,年平均降雨量達(dá)2000mm ,集中在48月.地勢屬丘陵地帶,土壤為花崗巖上發(fā)育的酸性赤紅壤,土層深厚.各林地土壤呈強(qiáng)酸性(pH 41314139,風(fēng)景林、水土保持林和水源涵養(yǎng)林的土壤有機(jī)質(zhì)含量(約16g/kg 明顯大于杉木

5、林(約13g/kg ,N 和P 含量大于或近似后者.各林分相距3k m 以內(nèi).風(fēng)景林由花色鮮艷或樹冠美觀的美人樹等12種觀賞樹種組成,其中美人樹和刺桐生長快;水土保持林由千年桐等7種鄉(xiāng)土闊葉樹種組成,生長速度均較快;水源涵養(yǎng)林由火力楠和杉木組成,前者為常綠闊葉喬木,有明顯的主根,側(cè)根發(fā)達(dá),后者為常綠針葉喬木,無明顯的主根,側(cè)根發(fā)達(dá).各林分平均年齡為3年,營造前的林分為杉木純林,營造當(dāng)年撫育2次,造林后第23年各撫育1次,內(nèi)容包括鏟草、松土、擴(kuò)穴、培土.試驗(yàn)林分概況見表1.2研究方法2006年4月,在各林分中選擇面積為400m2的樣地,3次重復(fù).在樣地內(nèi)每木檢尺,調(diào)查地徑、樹高、冠幅和林下植物.

6、在各樣地中設(shè)置面積為1m 1m 的樣方6個(gè),調(diào)查凋落物鮮重,帶回實(shí)驗(yàn)表1林分概況林分種名拉丁學(xué)名密度/(株hm-2平均地徑/cm平均樹高/m平均冠幅/m林下植被坡向坡度A美人樹Chorisia speciosa1168.5 2.2 2.2芒草、烏毛蕨、NE5035刺桐Ervthrina orientalis1167.3 3.4 2.1野牡丹紅苞木Rhodoleia cham pionii408 4.9 2.7 1.8大紅花H ibiscus rosa-sinensis258 3.9 2.7 2.2塞楝H ibiscus rosa-sinensis25 3.4 1.7 1.0串錢柳Callist

7、e m on vi m inalis50 3.0 2.1 1.5火力楠M uchelia m acclurei408 2.4 1.60.9楝葉吳茱萸Evodia m eliaefolia324 1.9 1.5 1.1楓香L iquidam bar for m osana25 1.8 1.1 1.0荷木Schi m a superba8 1.5 1.20.8灰木蓮M anglietia glauca83 1.3 1.20.4吊瓜樹Kigelia africana8 1.00.80.4B千年桐Vernicia Mm ontana817.28.0 5.8火炭母、五指毛NE1040荷木Schi m a

8、 superba1669.7 4.3 2.9桃、芒草、海金米老排M ytilaria laosensis178.3 6.0 3.1沙、漫山莠竹陰香C innam o m um bur m annii6557.4 4.5 3.1灰木蓮M anglietia glauca50 6.9 3.9 2.6對(duì)葉榕Ficus cum ingii74 5.9 3.3 2.3火力楠M uchelia m acclurei150 5.3 4.2 2.3C火力楠M uchelia m acclurei508 2.3 1.90.8烏毛蕨SE4530杉木Cunningham ia lanceolata1016 4.4

9、2.20.9鐵線蕨、金毛狗D杉木Cunningham ia lanceolata1650 3.2 1.70.9烏毛蕨、金毛狗SE4530注:表1中A為風(fēng)景林;B為水土保持林;C為水源涵養(yǎng)林;D為杉木林.室烘干至恒重.另取各樣方的部分凋落物裝入網(wǎng)袋后分別浸入水中24h后,撈起并靜置到凋落物不滴水時(shí)稱重,3次重復(fù).凋落物持水量與土壤持水量計(jì)算公式如下:凋落物持水量(t/hm2=凋落物濕重(kg/m2-凋落物烘干重(kg/m210土壤持水量(t/h m2=10000(m2土層厚(m非毛管孔隙用環(huán)刀在每一樣地進(jìn)行3點(diǎn)取樣,取樣點(diǎn)離樹干約1m,取樣深度為20c m.用環(huán)刀法測土壤容重并進(jìn)行土壤物理性質(zhì)的

10、分析.3結(jié)果分析3.1土壤容重和土壤孔隙度容重小的土壤疏松程度高,通氣性好.從圖1a 可看出:生態(tài)公益林地的土壤容重明顯低于杉木林地,降低幅度為10%12%,表明營造生態(tài)公益林后土壤變得疏松了.不同林分的土壤孔隙度存在一定的差異(圖1b-d.與杉木林地相比,風(fēng)景林地、水土保持林地和水源涵養(yǎng)林地的土壤毛管孔隙度分別增加12%,11%和10%,非毛管孔隙度分別增加11%,3%和10%.土壤總孔隙度為風(fēng)景林地(57%水土保持林地(56%水源涵養(yǎng)林地(56%杉木林地(51%.3.2土壤含水量土壤自然含水量即濕度能較好地反映在自然狀況下土壤水分和林內(nèi)濕潤狀況.生態(tài)公益林由于林地土壤孔隙度明顯改善,所以,

11、土壤持水性能明顯地提高,土壤自然含水量較杉木林地提高了13%以上,其中水源涵養(yǎng)林提高最大,達(dá)28%;毛管持水量較杉木林地有所增加,為風(fēng)景林地(27%水土保持林地(24%水源涵養(yǎng)林地(23%(圖1e,f.3.3林地持水性能枯枝落葉層是由林地植物地上部分器官或組織枯死脫落后堆積而成,上部很少腐爛,疏松而有彈性,下部是疏松和透水性強(qiáng)的半分解的殘?bào)w.由于各生態(tài)公益林的樹種組成不同,年凋落物產(chǎn)量及其分解難易程度有差異,從而導(dǎo)致其林地的凋落物干重存在明顯差異(圖2a,表現(xiàn)為水源涵養(yǎng)林地(2110t/hm2風(fēng)景林地(2105t/hm2水土保持林地(1143t/h m2杉木林地(1126t/h m2.不同林分

12、林地凋落物持水量的排序和凋落物干重相同,水源涵養(yǎng)林地的凋落物干重最大,其持水量高達(dá)6165t/h m2,風(fēng)景林地5116t/hm2,水土保持林地4117t/h m2,杉木林地凋落物干重小,其持水能力明顯低于其他林分,僅4105t/hm2 (圖2b.21西南林學(xué)院學(xué)報(bào)第27卷林地土壤水分蓄持能力與土壤厚度和土壤孔隙狀況密切相關(guān).其中土壤非毛管孔隙度是土壤重力水移動(dòng)的主要通道,在飽和持水量中,只有非毛管孔隙中滯留的重力水在調(diào)持水方面具有更為重要的作用.因此,森林土壤的持水能力主要取決于土壤非毛管孔隙,林地土壤的持水量取決于土壤非毛管孔隙度及土層厚度9-10.本研究對(duì)表層40cm土層土壤的持水量進(jìn)行

13、了測定,以該厚度土層的非毛管孔隙持水作為相應(yīng)土壤層的蓄量,以枯落物層持水和040cm土壤層持水之和作為林地表層40cm土壤總持水量.不同林地土壤的蓄水量為風(fēng)景林地(228163t/hm2 水源涵養(yǎng)林地(227158t/h m2水土保持林地(211159t/h m2杉木林地(206110t/hm2.森林林地蓄水量包括枯落物層蓄水和土壤層蓄水.由于土壤是林地水分蓄持的主體,土壤持水量高,林地持水量也高.風(fēng)景林地和水源涵養(yǎng)林地的蓄水量分別為233180,234123t/h m2,水土保持林地為215176t/hm2,而杉木林地最差,僅210115t/hm2.由此可見,林分類型不同,林地表層的枯落物構(gòu)

14、成及所形成的土壤結(jié)構(gòu)有差異,引起林地的貯水性能明顯不同.由于土壤層持水量占林地持水量的95%以上,所以,林地持水量主要由土壤持水能力決定.4小結(jié)與討論營造生態(tài)公益林后,土壤的生態(tài)功能得到改善,土壤容重較杉木林地降低,土壤孔隙狀況明顯改善,毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度、土壤毛管持水量及自然含水量較杉木林地有較大的提高.各類生態(tài)公益林的凋落物干重明顯高于杉木林,為水源涵養(yǎng)林地風(fēng)景林地水土保持林地杉木林地.雖然闊葉樹的枯落物分解速率高于針葉樹,導(dǎo)致林地枯落物減少,但生態(tài)公益林的闊葉樹31第3期梁永強(qiáng)等:幾種生態(tài)公益林土壤物理性質(zhì)及其水源涵養(yǎng)功能 凋落物量大,其林地枯落物積累量大于杉木林.林分類

15、型不同,林地枯落物的組成和分解狀況及儲(chǔ)蓄量也不同,造成風(fēng)景林地和水源涵養(yǎng)林地的枯落物持水能力明顯大于杉木林地.本研究中凋落物持水量和凋落物干重之間存在一定的關(guān)系,風(fēng)景林地和水源涵養(yǎng)林地的枯落物量比杉木林地多,因此,其林下枯落物蓄水能力強(qiáng).說明枯落物的水分蓄持能力主要取決于枯落物的現(xiàn)存量.風(fēng)景林地和水源涵養(yǎng)林地的貯水性能強(qiáng),蓄水量分別為233180,234123t/h m2,水土保持林地中等,為215176t/h m2,而杉木林地較弱,僅210115t/h m2.生態(tài)公益林地的總孔隙度和非毛管孔隙度都較高,這是其長期枯落物層積累并腐爛從而形成較厚的腐質(zhì)殖層的結(jié)果,也與林木根系的發(fā)育生長而改善了土

16、壤結(jié)構(gòu)有關(guān),從而使該土壤層有較高的持水能力.另外,調(diào)查的前6個(gè)月進(jìn)行林木撫育時(shí)的松土措施會(huì)增加土壤的非毛管孔隙,有利于林地蓄水.從長遠(yuǎn)來看,生態(tài)公益林的枯落物量會(huì)隨著樹齡的增加而增加,通過凋落物分解形成的大量土壤腐殖質(zhì),顯著地改善了土壤結(jié)構(gòu),增加土壤非毛管孔隙度,提高了土壤的持水能力.參考文獻(xiàn)1郝占慶,王力華.遼東山區(qū)主要森林類型林地土壤涵蓄水性能的研究J.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),1998,9(3:237-241.2王勤,張宗應(yīng),徐小牛.安徽大別山庫區(qū)不同林分類型的土壤特性及其水源涵養(yǎng)功能J.水土保持學(xué)報(bào),2003,17(3:59-62.3王貴霞,李傳榮,許景偉,等.沙質(zhì)海岸5種植被類型土壤物理性狀及其

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19、1(1.Yunyong Forest Far m of Fushan Munici pality,Gaom ing Guangdong528518,China;2.Forestry College,South China Agricultural University,Guangzhou Guangdong510642,ChinaAbstract:The physical p r operties of s oil and water conservati on functi on of several types of non-commer2 cial f orests were studi

20、ed.The results showed that the ecol ogical functi ons of the tested s oil were i m p r oved after the land was p lanted as non-commercial f orest.Compared t o the s oil of Cunningham ia lanceolata p lantati on, the bulk densities of the non-commercial f orest s oil were reduced by10%12%,both the cap illary and non -cap illary por osities and