閩北不同類型毛竹林水文生態(tài)功能研究.pdf

1、閩北是我國(guó)毛竹分布和種植的主要地區(qū)，現(xiàn)有毛竹林面積36.1×104 hm2，占全國(guó)的1/10，毛竹林是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的主要來(lái)源。由于人們過(guò)分追求經(jīng)濟(jì)效益，該地區(qū)竹林種植純林化明顯，整體林分結(jié)構(gòu)和質(zhì)量差，加上不合理的經(jīng)營(yíng)措施，盲目推廣“深翻”墾復(fù)模式，易引起水土流失，地力衰退，導(dǎo)致竹林生態(tài)環(huán)境惡化。因此，如何在大規(guī)模高效培育和利用毛竹林資源的同時(shí)，提高毛竹林水源涵養(yǎng)功能至關(guān)重要。本研究以閩北山區(qū)竹杉混交林(Ⅱ)、毛竹純林(Ⅲ)、竹闊混交

2、林(Ⅳ)為研究對(duì)象，杉木純林(Ⅰ)和常綠闊葉林(Ⅴ)為對(duì)照，從森林的3個(gè)界面，即林冠層、枯落物層、土壤層，對(duì)各林分穿透水、樹(shù)干莖流、林冠截留、地表徑流、枯落物截留、土壤含水率等進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)和分析，探討不同類型毛竹林對(duì)降水的再分配作用和林內(nèi)水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以及對(duì)森林水文功能的影響，并運(yùn)用層次分析法模型建立毛竹林水文生態(tài)功能評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，對(duì)各林分生態(tài)水文功能及水源涵養(yǎng)價(jià)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，為閩北地區(qū)竹林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。具體結(jié)論為：

3、
　　（1）不同類型毛竹林林冠截留能力介于常綠闊葉林和杉木純林之間，其中竹杉混交竹林的截留能力最優(yōu)。5種林分林冠截留率、穿透雨率和樹(shù)干莖流率變化范圍分別22.29％～31.33%，67.72%～76.98%、0.73%～2.87%。林冠截留率的大小順序?yàn)椋撼＞G闊葉林（31.33%）＞竹杉混交林（28.17%）＞竹闊混交林（23.48%）＞毛竹純林（22.88%）＞杉木純林（22.29%）。林冠截留量和降雨量之間的關(guān)系可用3次曲線（

4、Y=β0+β1X+β2X2+β3X3）方程表示。采用林冠層蓄水容量和葉面積指數(shù)對(duì)各林分場(chǎng)降雨截留進(jìn)行擬合，得到林冠截留的概念模型，能較好地模擬實(shí)驗(yàn)區(qū)不同林分的林冠截留過(guò)程。
　?。?）杉木純林枯落物對(duì)降雨的截留能力最強(qiáng)，竹杉混交林在3種竹林類型中枯落物的截留能力最強(qiáng)。各林分枯落物截留量與林內(nèi)降雨量呈正相關(guān)關(guān)系，各林分枯落物層對(duì)低雨量，低雨強(qiáng)的降雨截留能力更強(qiáng)，而對(duì)高雨量和高雨強(qiáng)的降水截留能力有所降低。當(dāng)降雨量小，歷時(shí)短，降雨強(qiáng)度小

5、的時(shí)候，枯落物截留率排序?yàn)椋荷寄炯兞郑?3.09%）＞竹杉混交林（30.63%）＞常綠闊葉林（29.40%）＞竹闊混交林（28.69%）＞毛竹純林（28.48%）。在降雨量大、歷時(shí)長(zhǎng)、降雨強(qiáng)度大的情況下，5種林分的枯落物截留能力相應(yīng)減少，枯落物的截留率從大到小的排序?yàn)椋荷寄炯兞郑?4.33%）＞常綠闊葉林（21.59%）＞竹杉混交林（20.53%）＞竹闊混交林（17.98%）＞毛竹純林（17.56%）。
　?。?）試驗(yàn)區(qū)全年的土壤

6、含水量較高，分布均勻，月平均土壤含水量為22.98%～37.88%，年均土壤含水量排序?yàn)椋撼＞G闊葉林（31.95%）＞竹杉混交林（30.46%）＞竹闊混交林（30.10%）＞杉木純林（29.78%）＞毛竹純林（29.31%）。通過(guò)主成分分析，光輻射強(qiáng)度、林地空氣溫度和地表溫度及地下0-60 cm溫度是決定各林分土壤含水量的重要因子。通過(guò)非線性參數(shù)擬合，求得根系密度與上壤水分之間的非線性模型，根系密度隨著土層深度的增加，平均根長(zhǎng)密度排序?yàn)?/p>

7、：竹闊混交林（5.81×10-3 cm·cm-3）＞毛竹純林（5.57×10-3 cm·cm-3）＞竹杉混交林（5.04×10-3 cm·cm-3）＞常綠闊葉林（2.18×10-3 cm·cm-3）＞杉木純林（2.05×10-3 cm·cm-3）。通徑分析表明土壤的物理性狀直接影響到土壤的持水性能、保水能力等，以最大持水量的直接作用最大。
　?。?）通過(guò)坡面人工徑流小區(qū)觀測(cè)，降雨量是影響地表徑流的主要因子。當(dāng)降雨量小于5 mm時(shí)各

8、林分均不產(chǎn)生地表徑流，各林地產(chǎn)流降雨的臨界值分別為杉木純林6.11 mm，竹杉混交林6.21 mm，毛竹純林5.15 mm，竹闊混交林5.9 mm，常綠闊葉林6.21 mm。地表徑流有隨著雨量級(jí)的增大而增加的趨勢(shì)，全年的地表徑流量以毛竹純林的最多，常綠闊葉林最少，排序?yàn)椋撼＞G闊葉林（12.6 mm）＜竹杉混交林（13.2 mm）＜杉木純林（14.4 mm）＜竹闊混交林（16.2 mm）＜毛竹純林（28.1 mm）。通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)分析，植被

9、參數(shù)對(duì)徑流量的影響以草本層蓋度的影響最大，灰色關(guān)聯(lián)度為0.772。水量平衡分析表明各林分的實(shí)際支出水量小于實(shí)際輸入水量，說(shuō)明實(shí)驗(yàn)區(qū)降雨量可以保證植物的正常水分代謝，而無(wú)需額外從土壤系統(tǒng)中獲取水分。
　?。?）綜合評(píng)價(jià)，水源涵養(yǎng)生態(tài)功能、經(jīng)濟(jì)價(jià)值均以常綠闊葉林最優(yōu)，混交竹林優(yōu)于毛竹純林，尤其是竹闊混交林最好。水源涵養(yǎng)功能排列順序?yàn)椋撼＞G闊葉（0.877）＞杉木純林（0.805）＞竹闊混交林（0.783）＞竹杉混交林（0.684）＞毛

10、竹純林（0.627）。采用替代工程法評(píng)估了各林分單位面積水源涵養(yǎng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，各林分水源涵養(yǎng)總價(jià)值排序?yàn)椋撼＞G闊葉林（1546.46元·hm-2）＞竹闊混交林（1467.54元·hm-2）＞竹杉混交林（1357.23元·hm-2）＞杉木純林（1322.91元·hm-2）＞毛竹純林（1273.87元·hm-2）。閩北地區(qū)的山坡度大，降雨量及強(qiáng)度大且集中，容易造成山體滑坡和水土流失，在經(jīng)營(yíng)毛竹林時(shí)適當(dāng)發(fā)展混交竹林，尤其是竹闊混交林，既能有效提