丹江口庫區(qū)不同林分類型水源涵養(yǎng)林林分質(zhì)量評價

丹江口庫區(qū)不同林分類型水源涵養(yǎng)林林分質(zhì)量評價

丹江口水庫水源保護功能的質(zhì)量直接關系到中國引水工程的成功。特別是，其水源保護功能已成為許多生態(tài)學家關注的焦點。11.1蘇集積水土流失嚴重研究地點位于丹江口湖北庫區(qū)龍口林場(110°48′～111°35′E,32°14′～32°58′N),屬于亞熱帶半濕潤季風氣候區(qū),具有四季分明、氣候溫和、光照充足、熱量豐富、雨熱同季、無霜期長等特點。年平均氣溫15.9℃,極端最高氣溫41.5℃,極端最低氣溫-12.4℃,年降雨量約750mm,年蒸發(fā)量為1979.1mm。地貌類型低山丘陵,相對高差大、切割深、坡度大、河流多、水面大。土壤大部分為黃棕壤和黃壤,成土母質(zhì)由石灰?guī)r、片麻巖等發(fā)育而成,質(zhì)地疏松,水土流失嚴重。由于該區(qū)域人類活動強烈,導致生態(tài)環(huán)境問題日漸突出,地帶性植被破壞嚴重,現(xiàn)有植被類型多次生林和人工林,且多為幼林、中齡林和低效林,具有林種結(jié)構(gòu)單一,生態(tài)防護能力差,自然調(diào)節(jié)能力低下等情況1.21.2.1調(diào)查樣地和調(diào)查方法根據(jù)典型調(diào)查的方法,研究選擇該區(qū)域主要的森林類型,包括馬尾松林、柏木林、松柏混交林、櫟類次生林、柑橘林各2塊,黑松林和針闊葉混交林各1塊,共設置12塊樣地,樣地面積均為20m×20m,對樣地中胸徑≥5cm的所有樹種進行每木檢尺,記錄其林分起源、林齡、樹種組成、郁閉度、樹高、胸徑、冠幅等。在每個樣地隨機布置5個2m×2m進行灌木調(diào)查,以及胸徑≤5cm的樹種按更新幼苗調(diào)查,記錄種類、數(shù)量、蓋度、高度等,在其中央設置一個1m×1m草本樣方,記錄種類、數(shù)量、高度等。環(huán)境因子調(diào)查包括海拔、坡度、坡向、土壤類型、土壤厚度、枯落物厚度等,具體情況見表1。1.2.2林分質(zhì)量綜合評價不同林分類型林分質(zhì)量綜合評價方法。采用層次分析法對丹江口庫區(qū)龍口林場水源涵養(yǎng)林不同林分類型的林分質(zhì)量進行綜合評價。首先對影響林分質(zhì)量的各因子進行分析,將不同評價因子劃分為不同的層次,包括目標層、準則層和指標層構(gòu)造判斷矩陣,計算出各評價指標的綜合權重。然后,對調(diào)查數(shù)據(jù)標準化。最后,將因子權重與標準化數(shù)據(jù)結(jié)合計算出不同樣地林分質(zhì)量綜合評分值。數(shù)據(jù)標準化。樣地調(diào)查數(shù)據(jù)采用極差變換法進行無量綱標準化對于逆向指標,1.2.3層次結(jié)構(gòu)模型的建立在分析影響森林林分質(zhì)量因素的基礎上,將森林結(jié)構(gòu)(22.1確定評價指標判斷矩陣表示各參數(shù)之間的相對重要狀況,其取值標度和含義見表2。用在廣泛調(diào)查和大量征求專家意見的基礎上,聘請12位森林經(jīng)營和森林生態(tài)學領域?qū)＜覟楦鲗哟闻袛嘣u分,構(gòu)建了各評價指標的判斷矩陣,并求出最大特征根所對應的特征向量,經(jīng)過多次一致性檢驗,使其權重值分配合理,滿足評價要求。根據(jù)專家評分的統(tǒng)計結(jié)果,整理得到森林質(zhì)量評價目標層與準則層的判斷矩陣(表3),以及森林結(jié)構(gòu)、立地條件和更新演替潛力準則層與其相對應的評價指標的判斷矩陣(表4、表5、表6)。2.2水源涵養(yǎng)林穩(wěn)定性分析由判斷矩陣表3可知,森林結(jié)構(gòu)是影響森林質(zhì)量最重要的指標,其貢獻率為0.6335,立地條件次之,貢獻率為0.2606,而更新演替潛力影響最小,貢獻率為0.1059?？梢?對于水源涵養(yǎng)林而言,森林結(jié)構(gòu)和立地條件是影響其森林質(zhì)量以及水源涵養(yǎng)功能發(fā)揮的主要因素,二者占約90%。依據(jù)對影響森林質(zhì)量的判斷指標進行組合權重排序,表現(xiàn)為郁閉度>林分密度>土壤厚度>枯落物厚度>優(yōu)勢種幼樹幼苗與喬木數(shù)量之比>坡度>均勻度>物種豐富度>土壤密度>幼苗數(shù)量(表7)?？梢?林分郁閉度是影響林分質(zhì)量最重要的因素,這是因為林分郁閉度主要是通過喬、灌、草的空間層次結(jié)構(gòu)對林內(nèi)水、汽、熱等條件的改造,形成良好的森林小氣候環(huán)境,有利于林木的生長與更新,從而保持群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性2.3林分類型的選擇以對林分質(zhì)量影響的各評價指標綜合權重為基礎,結(jié)合不同林分類型樣地調(diào)查數(shù)據(jù)的標準化,進行逐層次加權計算,得到各調(diào)查樣地林分質(zhì)量評價的綜合評分值。利用公式從表8可以看出,丹江口庫區(qū)龍口林場不同林分類型的質(zhì)量存在明顯差異,以黑松林、針闊混交林、櫟類林林分質(zhì)量相對較高,其次為馬尾松林和松柏混交林,柏木林和柑橘園最低。除黑松林由于生長立地條件好,樹木長勢良好,地表枯落物厚度較高,導致林分質(zhì)量最高外,發(fā)現(xiàn)闊葉樹種組成的林分質(zhì)量明顯要高于針葉樹種組成,這主要是因為該區(qū)域針葉林多為純?nèi)斯ち?而闊葉樹種均為天然生長,其林分結(jié)構(gòu)、更新狀況、枯落物、林分密度和林分郁閉度都較純?nèi)斯め樔~林好3密度和幼苗數(shù)量對區(qū)域林分生態(tài)格局的影響研究以調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎,應用層次分析法對丹江口庫區(qū)龍口林場水源涵養(yǎng)林不同林分類型的林分質(zhì)量進行綜合評價。研究結(jié)果表明,該區(qū)域林分質(zhì)量偏低,大多數(shù)為中等水平,而且不同林分類型林分質(zhì)量存在明顯差異,闊葉樹林分質(zhì)量明顯要高于針葉樹林分,所得評價結(jié)果與實際情況相吻合。同時,根據(jù)評價指標體系發(fā)現(xiàn),森林結(jié)構(gòu)是影響林分質(zhì)量的主要因素,立地條件和演替潛力影響相對較低,其中又以郁閉度、林分密度、土壤厚度、枯落物厚度等指標最為重要,而土壤密度和幼苗數(shù)量影響卻較小,這在該區(qū)域各林分中均得到了充分的體現(xiàn)。造成該區(qū)域林分質(zhì)量低的主要原因是樹種組成和林分結(jié)構(gòu)不合理,林分多為針葉純林,存在問題包括林分結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性差、生物多樣性低下、天然更新能力低等。另外,立地條件的差異并沒有成為林分質(zhì)量低下的主要限制因素,因為生長于不同立地條件的馬尾松林林分生長差異并不十分明顯。同樣更新演替潛力對其貢獻也較少,比如柏木林下存在較多的更新幼苗,但其死亡率較高,幾乎很少能夠長成,導致林分沒有形成多年齡結(jié)構(gòu)?？梢?以充分發(fā)揮涵養(yǎng)水源效益為建設目標的丹江口水源涵養(yǎng)林,其林分質(zhì)量和生態(tài)防護功能還需要進一步的提升。建議從以下方面進行林分改造:(1)充分利用森林的自我更新能力,通過撫育間伐促進針葉林下闊葉樹種的自然更新和生長,以此調(diào)整林分密度和林分群體結(jié)構(gòu)。(2)選擇鄉(xiāng)土闊葉樹種,抽針補闊,增加闊葉樹種比例,優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)和多層次結(jié)構(gòu),構(gòu)建針闊混交林。(3)對經(jīng)濟林應結(jié)合灌木植物籬,形成經(jīng)濟林+植物籬的水保型經(jīng)濟林模式。