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，占全國的1/10，毛竹林是當?shù)剞r民經(jīng)濟收入的主要來源。由于人們過分追求經(jīng)濟效益，該地區(qū)竹林種植純林化明顯，整體林分結構和質量差，加上不合理的經(jīng)營措施，盲目推廣“深翻”墾復模式，易引起水土流失，地力衰退，導致竹林生態(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，提高毛竹林水源涵養(yǎng)功能至關重要。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)為研究對象，杉木純林(Ⅰ)和常綠闊葉林(Ⅴ)為對照，從森林的3個界面，即林冠層、枯落物層、土壤層，對各林分穿透水、樹干莖流、林冠截留、地表徑流、枯落物截留、土壤含水率等進行連續(xù)觀測和分析，探討不同類型毛竹林對降水的再分配作用和林內水分運動規(guī)律，以及對森林水文功能的影響，并運用層次分析法模型建立毛竹林水文生態(tài)功能評價的指標體系，對各林分生態(tài)水文功能及水源涵養(yǎng)價值進行評價，為閩北地區(qū)竹林可持續(xù)經(jīng)營提供理論依據(jù)和技術指導。具體結論為：

3、
　?。?）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為：常綠闊葉林（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)對各林分場降雨截留進行擬合，得到林冠截留的概念模型，能較好地模擬實驗區(qū)不同林分的林冠截留過程。
　?。?）杉木純林枯落物對降雨的截留能力最強，竹杉混交林在3種竹林類型中枯落物的截留能力最強。各林分枯落物截留量與林內降雨量呈正相關關系，各林分枯落物層對低雨量，低雨強的降雨截留能力更強，而對高雨量和高雨強的降水截留能力有所降低。當降雨量小，歷時短，降雨強度小

5、的時候，枯落物截留率排序為：杉木純林（33.09%）＞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、歷時長、降雨強度大的情況下，5種林分的枯落物截留能力相應減少，枯落物的截留率從大到小的排序為：杉木純林（24.33%）＞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為：常綠闊葉林（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%）。通過主成分分析，光輻射強度、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，平均根長密度排序為

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。
　?。?）通過坡面人工徑流小區(qū)觀測，降雨量是影響地表徑流的主要因子。當降雨量小于5 mm時各

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的增大而增加的趨勢，全年的地表徑流量以毛竹純林的最多，常綠闊葉林最少，排序為：常綠闊葉林（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）。通過灰色關聯(lián)分析，植被

9、參數(shù)對徑流量的影響以草本層蓋度的影響最大，灰色關聯(lián)度為0.772。水量平衡分析表明各林分的實際支出水量小于實際輸入水量，說明實驗區(qū)降雨量可以保證植物的正常水分代謝，而無需額外從土壤系統(tǒng)中獲取水分。
　?。?）綜合評價，水源涵養(yǎng)生態(tài)功能、經(jīng)濟價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)功能排列順序為：常綠闊葉（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）。采用替代工程法評估了各林分單位面積水源涵養(yǎng)的經(jīng)濟價值，各林分水源涵養(yǎng)總價值排序為：常綠闊葉林（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，降雨量及強度大且集中，容易造成山體滑坡和水土流失，在經(jīng)營毛竹林時適當發(fā)展混交竹林，尤其是竹闊混交林，既能有效提