马尾松、红锥纯林及其混交林凋落物与土壤的水源涵养能力.pdf
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1、陆卫勇叶家义李学团等.马尾松、红锥纯林及其混交林凋落物与土壤的水源涵养能力.亚热带农业研究():.():.收稿日期:基金项目:广西林业科技项目“派阳山林场土壤数据库建设及人工林精准施肥技术集成与示范”(桂林科字第 号)广西林业科技项目“广西南亚热带高质量森林经营技术集成与示范”(桂林科字第 号)广西大学与广西国有派阳山林场科技合作项目“高密植桉树工业原料林栽培技术研究与示范”()第一作者简介:陆卫勇()男工程师 研究方向:森林资源培育:.通信作者付军()男工程师研究方向:森林资源培育:.马尾松、红锥纯林及其混交林凋落物与土壤的水源涵养能力陆卫勇 叶家义 李学团 付 军 郭 飞 何 斌(.广西国
2、有派阳山林场广西 宁明.广西大学林学院广西 南宁)摘要:目的探讨马尾松、红锥纯林及其混交林凋落物和土壤的水源涵养能力为针阔混交林的营造提供依据 方法选择广西宁明县邻近分布、母岩一致和立地条件相似的 年生马尾松、红锥纯林及其混交林林地测定林下凋落物和土壤的持水性能特征比较 种林分类型凋落物和土壤的水源涵养能力差异 结果()种林分类型凋落物蓄积量为.表现为:马尾松红锥混交林红锥纯林马尾松纯林()凋落物最大持水量为.有效持水量为.均表现为:马尾松红锥混交林红锥纯林马尾松纯林()种林分土壤容重为.其中马尾松纯林最大马尾松红锥混交林最小土壤非毛管孔隙度为.其中马尾松红锥混交林最大马尾松纯林最小土壤总孔隙
3、度为.其中马尾松红锥混交林最大马尾松纯林最小()种林分类型土壤最大持水量和有效持水量分别为 .和.土壤层持水能力表现为:马尾松红锥混交林红锥纯林马尾松纯林 结论综合凋落物和土壤持水能力马尾松红锥混交林的水源涵养能力最强其次是红锥纯林马尾松纯林最弱关键词:马尾松 红锥 混交林 凋落物 土壤 水源涵养中图分类号:.文献标识码:文章编号:():./.(.):.().()亚热带农业研究 第 卷 第 期 年 月 .().().:森林水源涵养功能是森林生态系统的重要服务功能之一通过林冠层、凋落物层及土壤层截持和贮存降水而发挥森林巨大的水源涵养能力 凋落物层作为森林水文效应的第 作用层其截留降雨能力显著高于
4、林冠层并且能够减少雨水对土壤层的冲刷、侵蚀以及地表径流的形成从而起到缓冲和蓄水保水的作用土壤层作为森林水文效应第 作用层是森林水分的主要储存库及调节器直接影响生态系统的水文调节过程 因此开展凋落物层和土壤层水源涵养能力的研究对于探讨森林生态系统的水文过程与循环具有重要意义 近年来诸多学者对不同地域典型林分类型的凋落物和土壤持水能力进行了调查和测定为森林生态系统水源涵养功能的研究奠定了基础 王利等和杨良辰等比较了不同造林模式人工林水源涵养能力发现针叶林、阔叶林及其混交林水源涵养功能尤其是凋落物层和土壤层持水能力存在差异白云星等研究表明马尾松与深山含笑、伯乐或桂南木莲混交均能提高凋落物层和土壤层持
5、水能力但与油茶混交的结果则相反程唱等研究显示青海省大通县云杉白桦和云杉青杨混交林凋落物层持水能力均低于云杉纯林但高于青杨纯林而 种混交林的土壤持水能力均高于云杉纯林和青杨纯林 可见针阔混交林对凋落物层和土壤层持水能力的影响会因树种组成的不同而存在差异马尾松()是我国南方亚热带地区主要的速生用材树种在满足国内木材需求和维持生态平衡中发挥着重要作用 但长期以来采用的马尾松纯林经营和不合理管理措施导致群落结构简单、生态功能低下、地力衰退和水土严重流失等问题 红锥()是我国亚热带地区优良的乡土阔叶树种因其适应广、速生、材质优良和用途广泛并具有一定的涵养水源、保持水土和维护生物多样性等生态功能成为广西
6、年重点发展的珍贵乡土阔叶树种之一 有研究表明马尾松与阔叶树种混交可以提高其生态系统稳定性缓解马尾松人工林地力衰退 其中马尾松与红锥形成的针阔混交林可以提高马尾松应对自然灾害的能力对林木生长和保持林地生产力具有良好的促进作用 目前有关马尾松红锥混交林的研究主要集中在生长效果、生物量与生产力、碳氮储量以及土壤性状等方面有关水源涵养功能尤其是凋落物和土壤水源涵养能力的研究较为缺乏 为此本文以广西宁明县马尾松、红锥纯林及其混交林为研究对象比较 种林分类型凋落物层和土壤层持水性能以期为马尾松人工林的可持续经营提供参考 材料与方法.研究区概况研究区位于广西宁明县()属南亚热带季风气候区年均气温.年均日照时
7、数 年积温约 年无霜期达 该区雨量充沛年均降水量 降雨多集中在 月年均相对湿度.年均蒸发量 试验地设在宁明县广西国有派阳山林场鸿鸪分场属丘陵地貌类型海拔 土壤类型为砂页岩发育形成的山地红壤土层平均厚度 以上 试验林林下主要灌木树种有盐肤木()、野牡丹(亚 热 带 农 业 研 究第 卷)、桃金娘()、毛桐()和余甘子()等主要草本植物有铁芒萁()、五节芒()、淡竹叶()、黄茅草()、野古草()和纤毛嘴草()等.研究方法.样地设置和样品采集 研究区前茬林分为马尾松人工纯林于 年秋季砍伐经炼山和挖穴整地后于次年 月分别营造马尾松纯林、红锥纯林和马尾松红锥混交林(混交比例 )种植密度均为 株(株行距
8、)种林分造林后管护措施一致前 年每年 月和 月各砍草抚育 次其中 月结合砍草施复合肥 株 年 月参照文献在邻近分布、立地条件相对一致的 种林分中分别建立 个 标准样地调查各样地内树木胸径和树高等林分因子 在每个样地内按上、中、下坡各设置 个 样方(共计 个样方)进行凋落物层调查 根据凋落物分解情况将凋落物层分为未分解层和半分解层分别收集并测量各样方未分解层和半分解层凋落物鲜质量并采集 样品带回实验室于 下烘干测定含水率计算凋落物蓄积量 在每个样地内沿对角线(上、中、下坡)设置 个样点(与树木相距.以上)共计 个样点挖掘各样点土壤剖面后按、和 采集各土层土壤混合样品并用 不锈钢环刀采集各土层原状
9、土 各样地基本状况见表 表 样地基本状况 林分类型 树种 林分密度株坡向坡度/()平均胸径平均树高郁闭度马尾松纯林 马尾松 东南.红锥纯林 红锥 东南.马尾松红锥混交林马尾松/红锥/东南././.水源涵养能力相关指标的测定()凋落物 凋落物层持水能力采用室内浸泡法测定 根据凋落物中未分解层和半分解层干质量比例将烘干后凋落物混合成 样品装入已知质量的 目尼龙网袋并放入盛有清水的容器中分别浸泡、.、.、.、.、.、.、.、.和.后取出静置 至无滴水时迅速测量其湿质量 参照文献计算凋落物持水率、吸水速率、最大持水量(饱和持水量)和有效持水量(有效拦蓄量)()土壤 土壤水源涵养能力指标包括土壤最大持水
10、量(饱和持水量)和有效持水量(非毛管持水量)参照森林土壤水分物理性质的测定进行测定和计算.数据处理采用 进行数据的整理、计算和作图运用 .进行单因素方差分析和差异性检验 结果与分析.不同林分类型凋落物层水源涵养能力分析.蓄积量 从表 可见不同林分类型凋落物总蓄积量间存在显著差异(红锥纯林(.)马尾松纯林(.)各林分类型凋落物现存量中未分解层和半分解层占比分别在.和.之间其中半分解层占比最高为红锥纯林最低为马尾松纯林.持水率 从表 可见随浸泡时间延长 种林分类型凋落物持水率均呈现先迅速增长后缓慢增加并逐渐达到饱和状态的趋势 不同浸泡时间下均以红锥纯林的持水率最大其次是马尾松红锥混交林马尾松纯林最
11、小 浸泡过程中 种林分类型凋落物持水率在.快速提高浸泡 后各林分凋落物持水率达到最大持水率的以上 持水率增速逐渐降低 增速逐渐平缓至 达到最大第 期 陆卫勇等:马尾松、红锥纯林及其混交林凋落物与土壤的水源涵养能力值此时 种林分类型凋落物持水率表现为:红锥纯林(.)马尾松红锥混交林(.)马尾松纯林(.)表 不同林分类型凋落物蓄积量)林分类型 未分解层蓄积量/()占比/半分解层蓄积量/()占比/总蓄积量马尾松纯林 .红锥纯林 .马尾松红锥混交林.)同列数值后附不同小写字母者表示不同林分间差异达.显著水平表 不同林分类型凋落物持水率 林分类型 持水率/.马尾松纯林 .红锥纯林 .马尾松红锥混交林.将
12、 种林分类型凋落物持水率()与浸泡时间()进行拟合两者关系符合()方程式式中 为方程系数 为方程常项数各林分类型持水率关系式的相关系数均大于.(表)表 不同林分类型凋落物持水率()与浸泡时间()的回归拟合方程 ()()林分类型 回归拟合方程相关系数马尾松纯林 .().红锥纯林 .().马尾松红锥混交林.().红锥纯林(.)马尾松纯林(.)其中马尾松红锥混交林和红锥纯林凋落物最大持水量与马尾松纯林均存在显著差异(红锥纯林(.)马尾松纯林(.)其中马尾松红锥混交林和红锥纯林最大持水量与马尾松纯林均存在显著差异亚 热 带 农 业 研 究第 卷图 不同林分类型凋落物持水性能比较 .不同林分类型土壤层水
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