馬尾松-苦櫧混交林水源涵養(yǎng)功能研究

許由才（福建省光澤縣崇仁林業(yè)站　354100）

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馬尾松-苦櫧混交林水源涵養(yǎng)功能研究

許由才
（福建省光澤縣崇仁林業(yè)站354100）

摘要：對10年生馬尾松-苦櫧混交林和馬尾松純林的水源涵養(yǎng)功能進(jìn)行比較研究，結(jié)果表明：馬尾松-苦櫧混交林的林分生長量和水源涵養(yǎng)能力在上坡位略低于馬尾松純林，而在中下坡位高于馬尾松純林；兩種林分不同層次的持水量均為土壤層〉林冠層〉枯枝落葉層〉林下植被層。土壤層是兩種林分類型森林涵養(yǎng)水源功能的主要場所，其飽和持水量占林分總持水量的比例均在98％以上。

關(guān)鍵詞：馬尾松；苦櫧；混交林；水源涵養(yǎng)功能

馬尾松(Pinus massoniana)是中國南方重要的造林樹種，具有栽培面積大、分布廣、適應(yīng)性強(qiáng)、耐瘠薄、速生豐產(chǎn)等特點(diǎn)。長期以來，馬尾松人工林的造林模式主要以純林為主，隨著其造林面積的不斷擴(kuò)大，帶來了病蟲害蔓延、火災(zāi)頻發(fā)、地力衰退、水源涵養(yǎng)能力降低等嚴(yán)重的生態(tài)問題。越來越多的研究表明，馬尾松-闊葉樹混交林可降低森林病蟲害發(fā)生率、減少火災(zāi)危險率、改善林地土壤理化性質(zhì)和水源涵養(yǎng)能力[1-3]。

苦櫧（Castanopsis sclerophylla）是殼斗科栲屬常綠闊葉樹種，國家二級保護(hù)植物，具有多種用途，有較大的經(jīng)濟(jì)價值[4-5]。目前，苦櫧人工林的研究不多[4-7]。福建省光澤縣止馬國有林場于2006年?duì)I造了一片馬尾松-苦櫧混交林及馬尾松純林試驗(yàn)林[6-7]。筆者于2015年底對這片10年生馬尾松-苦櫧混交林和馬尾松純林（對照）的水源涵養(yǎng)能力進(jìn)行了調(diào)查研究。

1　試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省南平市光澤止馬國有林場止馬工區(qū)（北緯27°28′，東經(jīng)117° 11′），海拔在280～310 m之間，坡度28°。試驗(yàn)地為花崗片麻巖發(fā)育的山地紅壤，屬II類地。試驗(yàn)地的前身為杉木人工林，于2005年皆伐、煉山、整地，2006年春營造馬尾松-苦櫧混交林與馬尾松純林（對照）。光澤縣位于福建西北部，武夷山脈北段，閩江支流富屯溪上游，閩江源頭，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明，雨量充沛，水熱同期。年平均氣溫17.9℃，無霜期約268 d，年均降水量173 1.4 mm，年均相對濕度79％。

2　研究方法

2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

馬尾松-苦櫧混交林及其對照（馬尾松純林）小區(qū)相互毗鄰，位于同一平整的坡面上，立地條件基本一致。馬尾松-苦櫧混交林的混交方式為行狀混交，混交比例為1:1，混交林與純林造林密度均為3400株·hm-2。分別在上、中、下坡分別設(shè)置3個重復(fù)區(qū)，每個重復(fù)區(qū)分別設(shè)置2種林分的試驗(yàn)小區(qū)（面積各為400 m2）。

2.2生長量與生物量調(diào)查

對每個試驗(yàn)小區(qū)的每株樹進(jìn)行生長量調(diào)查，統(tǒng)計(jì)出保留密度、平均胸徑、樹高、立木蓄積量等。

喬木層生物量采用平均標(biāo)準(zhǔn)木法進(jìn)行測定。每個小區(qū)選取3株平均標(biāo)準(zhǔn)木，伐倒后，按照1 m區(qū)分段采用monsi分層切割法測定各器官生物量。不同層次各取1個標(biāo)準(zhǔn)枝樣品用于持水量和含水量測定。

每個試驗(yàn)小區(qū)設(shè)置5個小樣方（面積2×2 m2）測定林下植被和枯枝落葉層生物量，并分別取樣測定含水量和持水能力。

2.3地上部分持水能力調(diào)查

將上述收集的用于測定持水能力的喬木（馬尾松和苦櫧）標(biāo)準(zhǔn)枝（帶葉）、林下植被和枯枝落葉樣品放置于網(wǎng)袋中，先測定鮮重，浸水一晝夜后撈出，測定浸水后總量，浸水前后重量差為樣品持水量，持水量除以鮮重就是持水率[8-11]。

2.4土壤水分物理性質(zhì)與水源涵養(yǎng)能力調(diào)查

采用200 cm3環(huán)刀法進(jìn)行土壤水分-物理性質(zhì)測定，采用雙環(huán)刀滲透法測定土壤滲透率（K10）[12]。每個小區(qū)分別選取5個點(diǎn)挖土壤剖面進(jìn)行土壤物理性質(zhì)樣品取樣，層次為0-10 cm、10-20 cm 和20-40 cm。

3　研究結(jié)果

3.1不同林分林冠層持水性能

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查結(jié)果，造林后10年馬尾松-苦櫧混交林在不同坡位的表現(xiàn)是不同的，由于苦櫧在上坡位生長較差，混交林的蓄積量低于馬尾松純林，而在中坡位略高于馬尾松純林，在下坡位明顯高于馬尾松純林（表1）。

表1　造林后10年馬尾松-苦櫧混交林與馬尾松純林生長狀況

林冠層能夠截留一部分降水，減少落向地面的雨滴，延緩和減輕降水產(chǎn)生的地表徑流。林冠層持水量是森林地上部分水源涵養(yǎng)能力的重要組成部分。林冠層的持水性能與林冠（枝和葉）的生物量、單位生物量葉的表面積、葉面的粗糙程度等因素有關(guān)。馬尾松是針葉樹種，其單位生物量的葉表面積較大，因此馬尾松樹冠的持水能力大于闊葉樹。

上坡位混交林的林冠層生物量為22.37 t·hm-2，林冠飽和持水量為20.83 t·hm-2，均低于馬尾松純林（24.82 t·hm-2和25.50 t·hm-2）；在中坡，混交林林冠生物量（31.48 t·hm-2）高于馬尾松純林（28.23 t·hm-2），但林冠持水量（27.47 t·hm-2）卻略低于馬尾松純林（27.94 t·hm-2）；在下坡位，混交林林冠生物量（42.84 t·hm-2）和持水量（37.53 t·hm-2）均高于馬尾松純林（36.59 t·hm-2和35.28 t·hm-2）。

表2　馬尾松-苦櫧混交林與馬尾松純林林冠飽和持水量

3.2不同林分地被物持水性能

森林地被物指的是活地被物（林下植被）和死地被物（枯枝落葉層）。森林地被物也是森林水源涵養(yǎng)能力的重要組成部分之一，其中枯枝落葉層的主要作用是覆蓋和保護(hù)土壤。當(dāng)降水量較大時，降水不能被林冠層完全截留，一部分降水以林冠穿透雨的形式落到林地。地被物層能夠起到防止林冠穿透雨直接濺擊土壤的作用，而且還能夠吸存部分水分。

在上坡位，混交林的林下植被生物量（0.63 t·hm-2）及其飽和持水量（0.87 t·hm-2）均略高于馬尾松純林（0.59 t·hm-2和0.80 t·hm-2）；在中坡位，混交林的林下植被生物量（0.52 t·hm-2））略小于純林（0.54 t·hm-2），但林下植被飽和持水量（0.72 t·hm-2）略大于馬尾松純林（0.70 t·hm-2）；在下坡位，混交林的林下植被生物量（0.39 t·hm-2）及其飽和持水量（0.54 t·hm-2）均略低于馬尾松純林（0.43 t·hm-2和0.57 t·hm-2）。由于試驗(yàn)林具有較高的密度，林下植被發(fā)育較差，其持水量也較小。

表3　馬尾松-苦櫧混交林與馬尾松純林林下植被生物量與飽和持水量

馬尾松-苦櫧混交林和馬尾松純林的枯枝落葉層生物量均大于林下植被?；旖涣挚葜β淙~層的生物量和飽和持水量在上坡位小于馬尾松純林，但中坡和下坡位均大于馬尾松純林，飽和持水量分別是馬尾松純林的1.29倍和1.14倍。

表4　馬尾松-苦櫧混交林與馬尾松純林枯枝落葉層生物量與持水量

3.3不同林分土壤層持水性能

土壤層持水性能包括土壤貯水量和土壤滲透率，是反映森林涵養(yǎng)水源能力的極其重要的指標(biāo)。由表5可見，馬尾松-苦櫧混交林在上坡位0-40 cm土層的飽和持水量是馬尾松純林的97.86％，表層（0-10 cm）土壤滲透率是馬尾松純林的99.20％，而在中坡和下坡位0-40 cm土層的飽和持水量則分別為馬尾松純林的103.95％和103.12％，表層土壤滲透率分別是馬尾松純林的106.72％和107.08％。中下坡位的馬尾松-苦櫧混交林由于生長好、生物量大，枯枝落葉豐富且分解較快，能夠增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，降低土壤容重，增加土壤非毛管孔隙度、毛管孔隙度和飽和持水量，因此土壤的貯水性能較好，具有更好的土壤涵養(yǎng)水源功能。

表5　馬尾松-苦櫧混交林與馬尾松純林土壤水分-物理性質(zhì)和滲透率(K10)

3.4不同林分總的持水性能

森林地上部分飽和持水量（林冠層、林下植被層、枯枝落葉層持水量之和）加上地下部分（土壤層）飽和持水量構(gòu)成了林分總的飽和持水量。從表6可見，馬尾松-苦櫧混交林上、中和下坡林分總的飽和持水量分別為馬尾松純林的97.65％、103.93％和103.20％，平均值為馬尾松純林的101.64％。混交林和純林各水文層飽和持水量所占的比例大小順序均為：土壤層（98.31％ 和98.26％）＞林冠層（1.39％和1.46％）＞枯枝落葉層（0.27％和0.24％）＞林下植被層（0.03％和0.03％）。林分不同水文層的飽和持水量以土壤層所占的比例最高，達(dá)98％以上，說明土壤層是森林涵養(yǎng)水源功能的主體。

表6　馬尾松-苦櫧混交林與馬尾松純林林分總的飽和持水量/t·hm-2

4　小結(jié)與討論

福建光澤10年生馬尾松-苦櫧混交林（混交比例1:1）在中下坡生長較好，且水源涵養(yǎng)能力優(yōu)于馬尾松純林。森林水源涵養(yǎng)能力與林分的生長狀況、枯枝落葉數(shù)量、根系生物量、土壤物理性質(zhì)等有關(guān)。中下坡位的馬尾松-苦櫧混交林枯枝落葉數(shù)量多、根系生物量大[7]，有利于減少土壤侵蝕，形成良好的土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)林分的水源涵養(yǎng)能力。

上坡位的混交林由于立地條件較差，對苦櫧的生長影響較大，枯枝落葉量少，根系數(shù)量少，對土壤理化性質(zhì)的改善有限，這可能是其水源涵養(yǎng)能力略小于馬尾松純林的主要原因?？鄼綄ζ挛唬ɑ蛄⒌貤l件）變化較為敏感，應(yīng)該選擇較好的立地條件種植，這樣才能充分發(fā)揮其良好的水源涵養(yǎng)效益。

混交林和純林各水文層飽和持水量所占的比例大小順序均為：土壤層＞林冠層＞枯枝落葉層＞林下植被層。土壤層是森林涵養(yǎng)水源功能的主要場所，其飽和持水量占林分總持水量比例的98％以上。

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An analysis of water conservation functions of m ixed plantations between Pinus massoniana and Castanopsis sclerophylla

Xu Youcai
(Chongren Forest Station of Guangze County, Guangze, Fujian 354100)

Abstract：Water conservation capacity of a 10-year-old m ixed plantation of Pinus massoniana and Castanopsis sclerophylla and a pure P. massoniana plantation were studied. The results showed that tree grow th and stand water conservation capacity of the m ixed plantation were slightly lower than those of the pure P. massoniana on the upper slope, but they were higher on the middle and the lower slope. The order of water conservation capacity of different forest components in both of the forest types were soil layer＞canopy layer＞forest floor＞understory. Soil layer was the dom inant sector of forest water conservation, and its saturated water capacity made up over 98％ of the forest water conservation capacity in both of the forest types.

Key words：Pinus massoniana; Castanopsis sclerophylla; m ixed plantation; grow th; soil fertility

基金項(xiàng)目：福建省林業(yè)科學(xué)研究項(xiàng)目“苦櫧種質(zhì)資源收集、保存與評價”，計(jì)劃文號：閩林科[2012]函2號

收稿日期：2015-11-15

中圖分類號：S758.5+2,S714.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-7743（2016）01-0037-05