不同林分更新模式對林分水源涵養(yǎng)能力的影響

田曉鳳

摘要 通過野外調(diào)查和試驗測定，分析了杉木×火力楠混交林、杉木×米老排混交林及杉木純林林冠層、林下植被層、凋落物層和土壤層的水源涵養(yǎng)能力的差異。研究結果表明：（1）林冠層最大持水量杉木×火力楠混交林最大持水量>杉木純林最大持水量>杉木×米老排混交林最大持水量；（2）杉木×火力楠混交林草本層生物量、自然持水量及最大持水量均大于灌木層；（3）凋落物層最大持水量表現(xiàn)為杉木×米老排混交林最大持水量>杉木×火力楠混交林最大持水量>杉木純林最大持水量；（4）0～60 cm土壤總貯水量從大到小表現(xiàn)為杉木×火力楠混交林、杉木×米老排混交林、杉木純林。綜合水源涵養(yǎng)能力大小依次為杉木×火力楠混交林、杉木×米老排混交林、杉木純林。

關鍵詞 杉木純林；杉木×火力楠混交林；杉木×米老排混交林；水源涵養(yǎng)

中圖分類號 S714 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）15-370-03

Effect of Different Forest Regeneration Modes on Forest Water Conservation Capacity

TIAN Xiaofeng

（Forestry Station of Xicheng， Youxi， Fujian 365100）

Abstract Through field investigation and experimental determination， the differences of canopy layer， shrub layer， herb layer， litter layer and soil layer water conservation capacity of Cunninghamia lanceolata and Michelia macclurei mixed forest， C. lanceolata and Mytilaria laosensis mixed forest and Chinese fir pure forest were studied in this paper. The results showed that： （1） the maximum water conservation capacity of forest canopy were showed C. lanceolata and M. macclurei mixed forest > Chinese fir pure forest > C. lanceolata and M. laosensis mixed forest； （2） biomass，natural water conservation capacity and the maximum water conservation capacity of Cunninghamia lanceolata and Michelia macclurei mixed forest in herb layer were higher than shrub layer； （3） maximum water holding capacity of the litter layer were showed C. lanceolata and M. laosensis mixed forest> C. lanceolata and M. macclurei mixed forest > Chinese fir pure forest； （4） 0-60 cm soil layer reservoir capacity were showed C. lanceolata and M. macclurei mixed forest > C. lanceolata and M. laosensis mixed forest > Chinese fir pure forest； In conclusion， water conservation capacity of different type forests were showed C. lanceolata and M. macclurei mixed forest > C. lanceolata and M. laosensis mixed forest > Chinese fir pure forest.

Key words Chinese fir pure forest； Cunninghamia lanceolata and Michelia macclurei mixed forest； Cunninghamia lanceolata and Mytilaria laosensis mixed forest； Water conservation

森林是地球陸地較為重要的生態(tài)系統(tǒng)，其生態(tài)服務功能對于緩解全球氣候變暖以及改善全球生態(tài)環(huán)境均具有重要的意義。不同的林分類型，由于樹種生物學特性和林分結構不同，林分的喬木層物種、林下植被層物種、凋落物的組成以及林下土壤容重和孔隙度等物理性質(zhì)均存在較大差異，從而造成不同林分類型土壤層水源涵養(yǎng)能力也存在較大差異[1-3]。杉木[Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook]是我國南方最重要的用材樹種，栽培面積廣布南方16?。▍^(qū)）。提高杉木人工林水源涵養(yǎng)能力，這對改善我國南方生態(tài)環(huán)境有著重要的作用。鑒于此，該文以杉木×火力楠（Michelia macclurei）混交林、杉木×米老排（Mytilaria laosensis）混交林以及杉木純林（對照）等3種林分類型為研究對象，分析比較不同林分更新模式對林分林冠層、林下植被層、凋落物層以及土壤層的水源涵養(yǎng)能力的差異，并進行綜合評價，從而為提高杉木人工林的水源涵養(yǎng)能力，改善人居生活

環(huán)境提供理論參考依據(jù)。

1 試驗地概況

試驗地位于福建尤溪西城鎮(zhèn)玉池村，118°07′14″ E，26°10′33″ N，地處戴云山脈北段西部，緊鄰304省道，屬中亞熱帶季風性濕潤氣候；年平均氣溫為17～19 ℃，最高氣溫達39.4 ℃，最低氣溫為-3.8 ℃；年平均降雨量為1 593.6 mm，年相對濕度為84%，年蒸發(fā)量為132.6 mm；無霜期299～333 d。試驗地海拔 250 m，坡度32°，土壤為山地紅壤。杉木×火力楠混交林、杉木×米老排混交林及杉木純林為互相毗鄰的林分。造林地前身為杉木人工林。2001年杉木林砍伐后，設置3種林分更新模式，第1種更新模式為杉木萌芽天然更新，第2種更新模式為杉木萌芽天然更新并間種火力楠，第3種更新模式為杉木萌芽天然更新并間種米老排，每種林分類型共1.33 hm2?；鹆﹂兔桌吓欧N植密度為900株/hm2，種苗為1年生實生苗。造林當年全鋤撫育，造林第2年及第3年全面劈草。林分生長情況見表1。

2 研究方法

2.1 樣地設置及調(diào)查

調(diào)查時間為2014年8月。在不同林分類型下坡位分別設置3個20 m×20 m的樣地。每個樣地內(nèi)進行每木調(diào)查，分別調(diào)查杉木、火力楠和米老排的胸徑、樹高及枝下高，并計算選擇出各樣地喬木層平均木。在每塊樣地內(nèi)分別設置4個2 m×2 m小樣方和8個1 m×1 m小樣方。在2 m×2 m小樣方內(nèi)收集灌木層植物樣品，1 m×1 m小樣方內(nèi)收集草本層植物樣品及凋落物層樣品。將平均木砍下后分別稱量其葉、枝及干等不同器官生物量以及每一樣方內(nèi)林下植被層及凋落物層樣品鮮重后，分別取部分樣品帶回室內(nèi)測定持水量及干重。土壤取樣按“S”型布點3個，用容重圈分別取0～20、20～40、40～60 cm厚土層土壤樣品，帶回實驗室測定土壤物理性質(zhì)及持水量。

2.2 水源涵養(yǎng)功能測定

平均木的枝葉鮮生物量采用Monsi分層切割法測定，林冠層、林下植被層及凋落物葉層樣品采用烘干法測定其生物量[4]；用浸水法測定林冠層、林下植被層及凋落物層樣品最大持水量[5]；用環(huán)刀法測定土壤容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度、土壤貯水能力等[6]。

2.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft excel 2003和SPSS17.0進行統(tǒng)計分析。

3 結果與分析

3.1 不同林分類型地上部分水源涵養(yǎng)能力對比

3.1.1 不同林分類型林冠層水源涵養(yǎng)能力對比。

森林降雨首先要經(jīng)過林冠層，林冠層對減輕雨水對于土壤的沖刷有著重要意義[7]。林冠層對雨水的截留能力與林分和樹種類型有密切的關系。由表2可知，就生物量而言，杉木×火力楠混交林最高，其次為杉木×米老排混交林，杉木純林生物量最低。杉木×火力楠混交林生物量及杉木×米老排混交林與杉木純林相比分別提高了246.09%和73.43%。自然持水量表現(xiàn)為杉木×火力楠混交林最高，其次為杉木×米老排混交林，杉木純林最低。杉木×火力楠混交林及杉木×米老排混交林自然持水量與杉木純林相比分別提高了178.80%和17.77%。最大持水量表現(xiàn)為杉木×火力楠混交林最高，其次為杉木純林，而杉木×米老排混交林最低。杉木×火力楠混交林及杉木純林最大持水量與杉木×米老排混交林相比分別提高了204.94%和5.86%。方差分析結果表明，杉木×火力楠混交林生物量、自然持水量及最大持水量與杉木純林相比差異均達到極顯著水平；杉木×米老排混交林生物量與杉木純林相比差異達到顯著水平。

3.1.2 不同林分類型林下植被層水源涵養(yǎng)能力比較。

不同林分類型，由于林分環(huán)境存在較大差異，林下植被層物種組成以及各物種持水性能存在較大差異。此次調(diào)查的林分，由于林分郁閉度較高，林內(nèi)光照條件不足，杉木×米老排混交林及杉木純林林下沒有灌木層和草本層物種。就杉木×火力楠混交林而言，草本層生物量、自然持水量及最大持水量均大于灌木層；杉木×火力楠混交林草本層自然持水量和最大持水量與灌木層相比分別提高了60.5%和102.48%（表3）。

3.1.3 不同林分類型凋落物層水源涵養(yǎng)能力比較。

也較大。此外，由于林分環(huán)境條件不同，林分土壤層微生物組成不同，導致不同林分類型凋落物層的分解速率也存在差異，進而影響了凋落物的現(xiàn)存量存在差異[8-10]。由表4可知，就凋落物層生物量而言，杉木×米老排混交林最高，其次為杉木×火力楠混交林，杉木純林最低。其中杉木×米老排混交林及杉木×火力楠混交林凋落物層生物量與杉木純林相比分別提高了127.34%及41.37%。就凋落物層自然持水量而言，杉木×火力楠混交林最高，其次為杉木純林，杉木×米老排混交林最低。其中杉木×火力楠混交林與杉木純林凋落物層自然持水量與杉木×米老排混交林相比分別提高了102.09%及27.92%。就凋落物層最大持水量而言，杉木×米老排混交林與杉木×火力楠混交林與杉木純林相比分別提高了122.74%及7790%。方差分析結果表明，杉木×米老排混交林凋落物層生物量、杉木×米老排及杉木×火力楠混交林凋落物層自然持水率、杉木×火力楠混交林凋落物層自然持水量及杉木×米老排混交林凋落物層最大持水量分別與杉木純林相比差異均達極顯著水平，杉木×米老排混交林凋落物層自然持水量、杉木×火力楠混交林凋落物層最大持水量分別與杉木純林相比差異均達顯著水平。

3.2 不同林分類型土壤水源涵養(yǎng)能力比較

分類型，由于喬木層物種、林下植被層物種組成差異較大，凋落物層組成及其持水特征差異

3.3 不同林分類型綜合水源涵養(yǎng)能力對比

林分綜合水源涵養(yǎng)能力是由林分地上部分生物最大持水量和0～60 cm土壤總貯水量之和組成。由表6可知，無論是地上部分生物最大持水量，還是0～60 cm土壤總貯水量從大到小次序都是杉木×火力楠混交林、杉木×米老排混交林、杉木純林，并且杉木×火力楠混交林和杉木×米老排混交林的地上部分生物量最大持水量相對于杉木純林，分別提高了157.50%、3998%；就0～60 cm土壤總貯水量而言，杉木×火力楠混交林和杉木×米老排混交林相對于杉木純林，分別提高了10137%、56.22%。杉木×火力楠混交林總持水量>杉木×米老排混交林總持水量>杉木純林總持水量。杉木×火力楠和杉木×米老排這2種混交林與杉木純林相比，總持水量分別提高了105.17%、55.12%。方差分析結果表明，杉木×火力楠混交林地上部分生物最大持水量、0～60 cm土壤總貯水量、總持水量與杉木純林相比均達到了極顯著水平，杉木×米老排混交林地上部分生物最大持水量、0～60 cm土壤總貯水量、總持水量與杉木純林相比均達到了顯著水平。

4 結語

森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)能力分別由林冠層、林下植被（上接第372頁）

層、凋落物層和土壤層持水能力組合而成，土壤層在整個水源涵養(yǎng)能力中占據(jù)主導地位。提高整個林分的生物量、改善土壤的物理性質(zhì)是提高森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)能力的重要措施[13-17]。從該研究的結果可知，杉闊混交林林冠層生物量及凋落物層生物量均比杉木純林高，杉闊混交林土壤物理性質(zhì)優(yōu)于杉木純林，因此，杉闊混交林水源涵養(yǎng)能力高于杉木純林。就杉闊混交林水源涵養(yǎng)能力差異而言，由于不同的闊葉樹種水源涵養(yǎng)能力存在差異，因此在今后選擇杉木闊葉樹伴生樹種時，應選擇水源涵養(yǎng)能力高，且與杉木具有不同生態(tài)位的樹種營造混交林。特別應指出的是，林分結構管理對提高林分的水源涵養(yǎng)能力具有重要的作用，因此應優(yōu)化林分結構，保持適度的林分郁閉度，促進林下植被的生長和發(fā)育，從而提高整個林分的水源涵養(yǎng)能力。

參考文獻

[1] WANG G G.Use of understory vegetation in classifying soil moisture and nutrient regimes[J].Forest Ecology and Management，2000，129（1）：93-100.

[2] 龔文明.不同林分類型凋落物及土壤水源涵養(yǎng)功能差異分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2013，41（15）：6763-6766.

[3] 胡永顏.不同林分類型林下植被及土壤層水源涵養(yǎng)功能比較研究[J].安徽農(nóng)學通報，2013，19（11）：88-90.

[4] MONSI M.植物群落的數(shù)學模型[J].植物生態(tài)學譯叢，1974（1）：123-144.

[5] 賴日文，劉健，汪琴，等.閩江流域生態(tài)公益林林型對水源涵養(yǎng)的影響[J].西北農(nóng)林科技大學學報：自然科學版，2014，42（10）：111-118.

[6] 中國科學院南京土壤研究所.土壤理化分析 [M].上海：上?？茖W技術出版社，1978.

[7] 林上杰.不同坡位火力楠人工林水源涵養(yǎng)能力的比較[J].亞熱帶農(nóng)業(yè)研究，2013，9（2）：82-87.

[8] 韓春華，趙雨森，楊俊，等.阿什河上游幾種林分水源涵養(yǎng)能力比較[J].東北林業(yè)大學學報，2008，36（6）：16-18.

[9] 零天旺，覃富健，李海防，等.不同年齡尾巨桉林水源涵養(yǎng)能力比較研究[J].廣西林業(yè)科學，2011，40（3）：177-181.

[10] 張志永，張卓文，陳玉生，等.5 種主要森林類型涵養(yǎng)水源能力比較研究[J].福建林學院學報，2005，25（2）：171-175.

[11] 李欽祿.不同類型植被的水土保持與涵養(yǎng)水源能力的探討——以小良熱帶人工林為例[J].亞熱帶水土保持，2009，21（4）：31-33.

[12] 劉敏，王玉杰，趙洋毅，等.重慶縉云山水源涵養(yǎng)林地土壤水文效應[J].中國水土保持，2010（5）：41-44.

[13] 蔡麗平，李芳輝，侯曉龍，等.木荷杉木混交林水源涵養(yǎng)功能研究[J].西南林業(yè)大學學報，2013，32（6）：13-18.

[14] 唐洪輝，張衛(wèi)強，嚴峻，等.南亞熱帶杉木林改造對土壤及凋落物持水能力的影響[J].水土保持研究，2014，21（6）：47-53.

[15] 陳嚴武，史正濤，曾建軍，等.水源地不同林分水源涵養(yǎng)功能評價[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2015，29（2）：67-74.

[16] 鄭兆飛.榿木杉木混交林水源涵養(yǎng)能力研究[J].西南林學院學報，2008，28（3）：8-10.

[17] 鄭文輝，林開敏，徐昪，等.7 種不同樹種凋落葉持水性能的比較研究[J].水土保持學報，2014，28（1）：88-91.