川中丘陵柏木低效林改造初期水土保持效益研究.pdf

1、水土流失是當(dāng)今世界普遍關(guān)注的重大生態(tài)環(huán)境問題之一，已成為威脅我國(guó)生態(tài)安全的重要因素。防治水土流失的關(guān)鍵是改變?nèi)祟惒缓侠淼纳a(chǎn)和開發(fā)方式，并對(duì)退化生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)與重建。川中丘陵區(qū)作為長(zhǎng)江上游重要的生態(tài)屏障，該區(qū)在長(zhǎng)江防護(hù)林工程建設(shè)中營(yíng)造了大面積的柏木純林，因樹種組成單一，初植密度過(guò)大以及經(jīng)營(yíng)管理滯后，導(dǎo)致現(xiàn)有林分多成為低效林，水土保持功能嚴(yán)重退化。因此，本研究予2012年對(duì)四川省德陽(yáng)市旌陽(yáng)區(qū)境內(nèi)典型的柏木低效林進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整和功能提升。分

2、別采用撫育間伐、人工開窗（自然更新和人工促進(jìn)更新）、水平帶砍伐造林（引入鄉(xiāng)土闊葉樹種和經(jīng)濟(jì)樹種花椒）等幾種改造模式，以未作處理的柏木林為對(duì)照，通過(guò)在各處理中設(shè)置人工徑流場(chǎng)，對(duì)柏木低效林改造初期地表徑流、土壤侵蝕以及土壤養(yǎng)分流失狀況研進(jìn)行了研究，以尋求較優(yōu)改造模式來(lái)提升林地的生態(tài)效益。結(jié)果表明:
　　1、各模式徑流量基本符合人工林窗（自然更新）＞撫育間伐＞寬帶造林＞純柏林（對(duì)照地）＞人工林窗（人工促進(jìn)）＞花椒地（無(wú)地被）＞花椒地（有

3、地被）的規(guī)律。土壤泥沙侵蝕量符合撫育間伐＞人工林窗（自然更新）＞寬帶造林＞純柏林（對(duì)照地）＞人工林窗（人工促進(jìn)）＞花椒地（無(wú)地被）＞花椒地（有地被）。坡度是影響水土保持的首要因素，平均坡度為5°的花椒林徑流量及泥沙侵蝕量都遠(yuǎn)小于平均坡度為30°的另五塊樣地。徑流流失規(guī)律與泥沙侵蝕的規(guī)律相比較一致，撫育間伐(年泥沙侵蝕量354t/km2)、人工林窗（自然更新）(年徑流深330.7mm)是水土流失量最大的小區(qū)，除此之外，寬帶造林也排在對(duì)照小

4、區(qū)之前，人工林窗（人工促進(jìn)）的改造效果比較為最好。
　　2、研究各模式養(yǎng)分流失情況發(fā)現(xiàn)，各改造模式小區(qū)中，以鉀的流失量最為嚴(yán)重，其次為氮，磷的流失量最少。全量N、P、K與速效N、P、K的流失規(guī)律為:撫育間伐＞人工林窗（自然更新）＞寬帶造林＞純柏林（對(duì)照地）＞人工林窗（人工促進(jìn)）＞花椒地（無(wú)地被）＞花椒地（有地被），與泥沙侵蝕量的規(guī)律完全一致。近一步研究發(fā)現(xiàn)，泥沙攜帶流失的養(yǎng)分濃度遠(yuǎn)大于由徑流攜帶流失的養(yǎng)分濃度，例如同一模式中，速效

5、K在泥沙中的含量可以達(dá)到徑流中的30倍（模式Ⅰ），而全K則可以達(dá)到2653倍（模式Ⅳ）。這恰好說(shuō)明了二者規(guī)律的一致性的原因。在坡度相似的Ⅰ區(qū)到Ⅴ區(qū)間中，以Ⅴ區(qū)的保肥效果最好，流失養(yǎng)分量最少。其中全量的N、P、K的流失與速效N、P、K的流失相比對(duì)照地（小區(qū)Ⅱ）減少了21.8～22.9％，相比流失量最大的Ⅰ區(qū)減少了81.2％～82.7％。另外，不同坡度的小區(qū)，泥沙攜帶與徑流攜帶的濃度差距并不相同。以速效K為例，Ⅱ區(qū)與Ⅲ區(qū)的泥沙、徑流濃度差都

6、約為17倍，而Ⅵ區(qū)與Ⅶ區(qū)的濃度差約為8.7倍，二者具有顯著差異。全N、P、K的養(yǎng)分流失均存在著季節(jié)性的動(dòng)態(tài)變化，其變化趨勢(shì)與全年降雨趨勢(shì)基本保持一致，且土壤養(yǎng)分的流失與降雨，特別是一次降雨的強(qiáng)弱呈顯著正相關(guān)的關(guān)系。從年降雨分布來(lái)說(shuō)，8-11月總計(jì)降雨量為204.7mm，4-7月份總降雨量為211mm，相差約3％，但小區(qū)Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ前者全N、P、K的流失量分別占全年流失量的57％、53％、61％，后者全N、P、K的流失量分別占全年流失量

7、的40％、44％、36％，而對(duì)照小區(qū)（小區(qū)Ⅱ）前者占48％，后者占49％。這表明，除降雨與植物生長(zhǎng)規(guī)律方面的因素外，還由于改造方式的不同，改造林小區(qū)的初期對(duì)土壤的N、P、K進(jìn)行了不同類型的利用與歸還，改造小區(qū)的生態(tài)環(huán)境正在慢慢趨于穩(wěn)定，前期在改造時(shí)的人為干擾帶來(lái)后果正在慢慢消除，水保效益正在逐漸體現(xiàn)。
　　3、在研究不同改造模式（以小區(qū)Ⅰ、Ⅴ、Ⅱ?yàn)槔?duì)不同次降雨過(guò)程反映時(shí)發(fā)現(xiàn):對(duì)比12年9月次降雨20.4mm/h與13年5月次降

8、雨20.2mm/h時(shí)發(fā)現(xiàn)，兩次降雨量都約為20mm/h，各小區(qū)土壤前期含水量都約為17％，可認(rèn)為條件近似一致?？偟某跏籍a(chǎn)流時(shí)間為Ⅰ區(qū)（撫育間伐）＞Ⅱ區(qū)（對(duì)照林）＞Ⅴ區(qū)（開窗補(bǔ)闊），且改造八個(gè)月后，三個(gè)小區(qū)產(chǎn)流時(shí)間都得到了延長(zhǎng)6-10min不等，這與研究得到的土壤理化性質(zhì)前后變化規(guī)律一致，說(shuō)明隨著改造時(shí)間的增長(zhǎng)，土壤的孔隙度、容重、有機(jī)質(zhì)等性質(zhì)正在改良，各改造小區(qū)的土壤抗侵蝕能力比之自身正在逐漸加強(qiáng)。
　　坡面產(chǎn)沙曲線圖呈兩段式發(fā)展

9、，第一階段可以看做是坡面侵蝕的急劇增加的階段，第二階段可以看做是坡面產(chǎn)沙的穩(wěn)定階段。對(duì)比13年5月兩次次降雨20.2mm/h與40.4mm/h可以發(fā)現(xiàn)，在降雨強(qiáng)度增大1倍時(shí)，后者最大土壤侵蝕峰值約為前者的9-11倍（峰值分別為77.25g/m2、88.69 g/m2、106.28g/m2）。同時(shí)，在較大降雨強(qiáng)度時(shí)，坡面產(chǎn)沙過(guò)程在穩(wěn)定區(qū)間之前存在著一個(gè)谷底值，這與土壤結(jié)皮相關(guān)。
　　綜上所述，坡度是影響林地水土流失的重要因子，平均坡

10、度為5°的花椒林徑流量和泥沙侵蝕量都遠(yuǎn)小于平均坡度為30°的其他幾種模式;另外，研究區(qū)的年降雨量和降雨強(qiáng)度也顯著影響林地徑流、泥沙侵蝕和養(yǎng)分流失。在改造后1a的時(shí)間內(nèi)，除人工開窗（人工促進(jìn)更新）外，撫育間伐、人工開窗（自然更新）和寬帶造林的水土保持效益均較未作處理的對(duì)照柏木林差，說(shuō)明，在柏木低效林改造的初期，人工開窗并及時(shí)引進(jìn)鄉(xiāng)土樹種促進(jìn)更新能夠獲得較好的水土保持效益，從長(zhǎng)遠(yuǎn)上來(lái)看，是否有利于林地生態(tài)效益及綜合服務(wù)功能的提高還有待觀察。