皖西大別山區(qū)水源涵養(yǎng)林質(zhì)量提升關(guān)鍵技術(shù)研究

韓久同

(安徽林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230031)

皖西大別山區(qū)水源涵養(yǎng)林質(zhì)量提升關(guān)鍵技術(shù)研究

韓久同

(安徽林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥 230031)

采用標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查法，對(duì)大別山水庫(kù)庫(kù)區(qū)水源涵養(yǎng)林的幾個(gè)定位監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)幾種主要植被類型的枯落物吸水、土壤滲透性、抗蝕性、徑流量等涵養(yǎng)水源功能以及撫育方式和空間配置與涵養(yǎng)水源的關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)分析,探索可提升林分質(zhì)量的技術(shù)措施。

水源涵養(yǎng)林；林分質(zhì)量；林冠截留；截留降水；地表徑流；撫育方式；空間配置；涵養(yǎng)水源功能；皖西大別山區(qū)

皖西大別山區(qū)是集山區(qū)、庫(kù)區(qū)、涵養(yǎng)水源區(qū)、貧困區(qū)于一體的革命老區(qū)。近年來(lái)國(guó)家高度重視革命老區(qū)扶持開(kāi)發(fā)和精準(zhǔn)扶貧工作，因此，要加強(qiáng)保護(hù)大別山區(qū)水源質(zhì)量力度，積極開(kāi)展提升水源涵養(yǎng)林質(zhì)量關(guān)鍵技術(shù)的研究，提高水源涵養(yǎng)科技水平，促進(jìn)區(qū)域人民實(shí)現(xiàn)小康。

在脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)中，生態(tài)環(huán)境惡劣是貧困的根源，改善生態(tài)環(huán)境是治貧的根本，也是發(fā)展的根基。進(jìn)一步加快大別山貧困地區(qū)發(fā)展，促進(jìn)共同富裕，實(shí)現(xiàn)到2020年全面建成小康社會(huì)的奮斗目標(biāo)，通過(guò)水源涵養(yǎng)林工程的實(shí)施，改善大別山區(qū)的生態(tài)狀況?，F(xiàn)以梅山、響洪甸、花涼亭三大水庫(kù)的水源涵養(yǎng)林為研究目標(biāo)，探討提升水源涵養(yǎng)林質(zhì)量的有效措施，以加快水源涵養(yǎng)林工程建設(shè)，打造大別山區(qū)水資源保護(hù)綠色生態(tài)屏障[1]。

1 皖西大別山區(qū)概況

1.1 地形地貌

本區(qū)大地構(gòu)造屬大別山臺(tái)背斜，在內(nèi)外營(yíng)力作用下，境內(nèi)下元古界、震旦亞界、上古生界、中生界和新生界等地層均有出露和分布。這不僅提供了各種成土母質(zhì)，而且給本地區(qū)地貌以深刻影響，形成重巒疊嶂、河谷縱橫、溝壑密布、山勢(shì)雄偉的特點(diǎn)。山體中部為中山隆起區(qū)，標(biāo)高超過(guò) 1 000 m的山峰有120多座，最高峰白馬尖，海拔 1 774 m。這些高大山峰為縱橫交錯(cuò)的斷裂所切，且?guī)r石垂直節(jié)理、片理構(gòu)造明顯，加之強(qiáng)烈的流水侵蝕，故山地坡度陡峻，一般在25°以上，有的甚至達(dá)60°；河流縱切山體和巖石，形成眾多的峽谷和山間盆地。大別山南麓山勢(shì)大為降低，以低山丘陵為主。由于頻繁的斷塊活動(dòng)，故多斷塊山和地塹盆地。

1.2 氣候

本區(qū)屬亞熱帶濕潤(rùn)區(qū)和暖溫帶半濕潤(rùn)區(qū)的過(guò)渡地帶，特點(diǎn)是氣候溫涼，雨水充沛，全區(qū)年均溫14～15℃；最熱月(8月)均溫26～28℃，最冷月(1月)均溫1.5～2.5℃，絕對(duì)最低溫 -15～19.5℃，絕對(duì)最高溫達(dá)39～43℃。無(wú)霜期210～220 d。歷年平均日照時(shí)間 1 987～2 092 h，南北坡溫差較大。本區(qū)為安徽省兩大多雨中心之一，年均降水量 1 250～1 400 mm，春夏季節(jié)較多，秋季較少，冬季最缺。全區(qū)年均相對(duì)濕度75%～80%，蒸發(fā)量 1 359～1 414 mm。本區(qū)災(zāi)害性天氣主要是暴雨(日雨量大于50 mm)，每年平均有3～6個(gè)暴雨日，暴雨強(qiáng)度(歷年暴雨總量除暴雨次數(shù)之商)達(dá)80 mm。在森林覆蓋率(或郁閉度)高的地區(qū)，洪水期對(duì)地表徑流調(diào)節(jié)延緩，洪峰出現(xiàn)時(shí)間以及削弱洪峰流量，改變其年內(nèi)分配作用顯著。土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，質(zhì)地中壤至重壤，是常綠闊葉林的適生土壤。

1.3 植被

海拔400～600 m以下主要為杉木、馬尾松；600～1 200 m，主要為黃山松、栓皮櫟、麻櫟、枹樹(shù)等針、闊樹(shù)種分布。大別山北坡有大面積落葉闊葉林分布；海拔 1 200～1 400 m，為孛孛櫟、枹樹(shù)或茅栗、化香組成的落葉灌叢；1 400 m以上系山地矮林和山地草甸。

由于對(duì)土地資源的不合理開(kāi)發(fā)利用，使森林資源遭到很大的破壞，水土流失相當(dāng)嚴(yán)重。現(xiàn)有森林資源多為殘存的天然次生林和低產(chǎn)林分，林相破碎，林木結(jié)構(gòu)稀疏，木材生產(chǎn)和利用率低，人工林分布較少，主要集中在丘陵和國(guó)營(yíng)林場(chǎng)范圍，可利用資源很少。

2 研究方法

采用標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查法，以梅山、響洪甸、花涼亭三大水庫(kù)為研究重點(diǎn)，在現(xiàn)有水源涵養(yǎng)林中設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地，定期監(jiān)測(cè)，找出影響水源涵養(yǎng)的主要因子，研究水源涵養(yǎng)林提升質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，使皖西大別山區(qū)水源涵養(yǎng)林充分發(fā)揮出良好的生態(tài)效益與社會(huì)效益。

2．1 建立涵養(yǎng)水源林林冠截留監(jiān)測(cè)點(diǎn)

在金寨縣響洪甸水庫(kù)庫(kù)區(qū)周邊水源涵養(yǎng)林中設(shè)置6塊徑流標(biāo)準(zhǔn)地(其中3塊標(biāo)準(zhǔn)地為闊葉林，3塊為針葉林)，分別測(cè)量林內(nèi)穿透雨量和樹(shù)干徑流量，雨后每天觀測(cè)1次，連續(xù)觀測(cè)，取得有關(guān)數(shù)據(jù)。然后，分別對(duì)3塊闊葉林標(biāo)準(zhǔn)地和3塊針葉林標(biāo)準(zhǔn)地的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出不同林分水量[3]。

2．2 建立林下層灌木與草本截流降水觀測(cè)點(diǎn)

在金寨縣梅山水庫(kù)區(qū)水源涵養(yǎng)林中設(shè)立6塊標(biāo)準(zhǔn)地，每塊標(biāo)準(zhǔn)地面積為0.1 hm2,其中2塊為林下灌木覆蓋度30%林分，2塊為林下灌木覆蓋度為60%的林分，2塊為林下草本植物覆蓋度為50%的林分。在每塊標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)長(zhǎng)方形小池，面積為200 m2(50 m×4 m)，建立截留降水觀測(cè)站。每次降雨過(guò)后，在不同標(biāo)準(zhǔn)地的小池內(nèi)取水，研究林下不同植被對(duì)截留降水的影響。

2．3 建立林地土壤對(duì)水分的調(diào)節(jié)監(jiān)測(cè)點(diǎn)

在太湖縣花涼亭水庫(kù)周邊，選擇復(fù)層、異齡、針闊混交的天然林分中具有代表性的地段設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)地。在復(fù)層異齡林分中設(shè)置3塊標(biāo)準(zhǔn)地，測(cè)量林地土壤對(duì)水分的調(diào)節(jié)作用；在針闊混交林分中設(shè)置3塊標(biāo)準(zhǔn)地，測(cè)量林地土壤對(duì)水分的調(diào)節(jié)作用。

3 結(jié)果與分析

3.1 林冠截留和地表徑流的監(jiān)測(cè)結(jié)果

根據(jù)6塊標(biāo)準(zhǔn)地對(duì)林冠截留的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，常綠闊葉林水源涵養(yǎng)效果要比針葉林水源涵養(yǎng)效果好。林冠截留使雨水落到地面動(dòng)力大大降低，同時(shí)雨水落到地面一部分轉(zhuǎn)為地下徑流，使林分內(nèi)雨水流速減慢，一方面可以大量貯蓄水分，另一方面減少水土流失。為了使水源涵養(yǎng)達(dá)到最佳效果，必須從提升水源涵養(yǎng)林質(zhì)量入手，采取科學(xué)手段營(yíng)造常綠闊葉林，對(duì)現(xiàn)有的林分一定要改善林分結(jié)構(gòu)，形成復(fù)層、異齡、針闊混交的天然林，它是涵養(yǎng)水源的最佳林分。常綠闊葉林還可改善水庫(kù)的水質(zhì)，防止水資源受到污染。林地的枯枝落葉也是很好的蓄水層，可使雨水緩緩進(jìn)入土壤，減少地表侵蝕[4]。據(jù)研究，林分內(nèi)枯枝落葉層達(dá)到一定厚度，在下雨時(shí)就可把雨水地表徑流速度大大降低；枯枝落葉還可以過(guò)濾泥沙，保持水質(zhì)清潔。在水源涵養(yǎng)林分生長(zhǎng)過(guò)程中，其枯枝落葉的厚度也在不斷變化，要盡量保持其厚度，以達(dá)到涵養(yǎng)水源的目的。因此，有必要進(jìn)一步掌握了解地表徑流和土壤侵蝕的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，為進(jìn)一步提升水源涵養(yǎng)林質(zhì)量提供可靠的理論依據(jù)。

3.2 不同撫育方式與涵養(yǎng)水源的關(guān)系

通過(guò)對(duì)三大水庫(kù)水源涵養(yǎng)林不同撫育方式進(jìn)行研究，了解到大力開(kāi)展森林撫育工作，改善森林生長(zhǎng)條件，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育，提升森林質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)森林蓄積快速增長(zhǎng)是非常必要的[5]。在水源涵養(yǎng)林撫育過(guò)程中，尤其對(duì)幼齡林進(jìn)行松土除草時(shí)，將砍下的灌草覆蓋在林地地表，可增加林地覆蓋物的厚度，起到保墑和增肥作用，而且還可阻擋地表徑流，減少?gòu)搅鞯臄?shù)量和緩沖徑流的速度。此外，在大別山區(qū)，加強(qiáng)竹林科技示范園建設(shè)，通過(guò)科技示范園的示范引導(dǎo)，以全面推廣竹林豐產(chǎn)培育技術(shù)和鉤梢等防雪災(zāi)技術(shù)；通過(guò)實(shí)施油茶林除雜、墾復(fù)、施肥、高接換優(yōu)等技術(shù)措施，使楊樹(shù)蓄積年生長(zhǎng)量由6.0 m3/hm2提高到12.0 m3/hm2；對(duì)國(guó)家和省級(jí)重點(diǎn)公益林通過(guò)間伐、引進(jìn)鄉(xiāng)土喬木闊葉樹(shù)種等措施提升質(zhì)量；對(duì)杉木、松類的中幼林進(jìn)行間伐以及培育針闊混交林等措施都能提高水源涵養(yǎng)林的質(zhì)量。

3．3 空間配置與涵養(yǎng)水源的關(guān)系

通過(guò)對(duì)林下層灌木與草本截流降水觀測(cè)數(shù)據(jù)可看出，水庫(kù)水量平穩(wěn)與否取決于水源涵養(yǎng)林的空間配置。實(shí)施定向育林，形成混交、異齡復(fù)層林，可使吸水、保水及水分過(guò)濾的狀態(tài)良好。在營(yíng)造水源涵養(yǎng)林時(shí)，一定要確定合理密度。密度過(guò)大會(huì)造成林內(nèi)光照不足，林下植被難以生長(zhǎng)，地表就會(huì)產(chǎn)生較大徑流，引起水土流失。根據(jù)在金寨縣梅山水庫(kù)的研究，當(dāng)喬木層郁閉度為0.4時(shí)，灌草層覆蓋度較大；但當(dāng)喬木層郁閉度超過(guò)0.7時(shí)，灌草層覆蓋度急劇下降[6]?？梢?jiàn)，水源涵養(yǎng)林上層林木郁閉度既不能太大，也不能太小，以在0.6～0.7為宜。

4 結(jié)論與討論

4.1 林地土壤對(duì)水分的調(diào)節(jié)作用

水源涵養(yǎng)林內(nèi)的土壤疏松、滲透性強(qiáng),有利于水分的貯存和移動(dòng)。土壤疏松，既減少了地表徑流，又增加了地下徑流，使得水庫(kù)的水有一定的庫(kù)存量，保持水庫(kù)水量與水質(zhì)達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。水源涵養(yǎng)林內(nèi)土壤具有較強(qiáng)的水分滲透性，使雨水很快變成地下徑流[7]。水源涵養(yǎng)林降水通過(guò)林冠沿樹(shù)干流下時(shí)，地表枯枝落葉層會(huì)對(duì)水中的污染物進(jìn)行過(guò)濾、凈化，使水質(zhì)保持相對(duì)穩(wěn)定。

4.2 森林下層灌木與草本截流降水作用

要使林分涵養(yǎng)水源作用最佳，一定要培育喬灌草層次結(jié)構(gòu)良好的多層次林分結(jié)構(gòu)，上層為高大喬木，下層為草灌木，這樣能有效截留一部分的雨水，而且能分散、減弱林內(nèi)的降雨動(dòng)能，減輕降水對(duì)林地地面的直接沖擊，是水源涵養(yǎng)林截流降水的最佳結(jié)構(gòu)[8]。研究資料表明，水源涵養(yǎng)林截流降水與林下冠草層的蓋度有關(guān)，林下冠草層的蓋度越高，其截流降水效果越好[9]。

4.3 林冠截留作用

在林分中，降水作用林內(nèi)穿透雨量和樹(shù)干徑流量在降雨量達(dá)到一定值后開(kāi)始出現(xiàn),并隨降雨量的增加而增加,并呈現(xiàn)線性相關(guān)關(guān)系。林冠截留量隨降雨量的增加呈幕函數(shù)關(guān)系上升,最終趨于飽和,而林冠截留率則隨降雨量的增加而減少。林冠截留降水與林分郁閉度大小有關(guān)[10]，郁閉度越大，截留降水作用越好。此外，林分林冠層截留降水作用還由林冠層枝葉的生物量、葉面積指數(shù)和持水率等共同決定[11]。

4.4 植被恢復(fù)提升水源涵養(yǎng)林質(zhì)量

研究可知，植被恢復(fù)也是提升水源涵養(yǎng)林質(zhì)量的重要措施。應(yīng)采取人工誘導(dǎo)定向恢復(fù)技術(shù)，改灌叢為喬林，改疏林為密林，改低產(chǎn)、低值林為高產(chǎn)、高值林；應(yīng)通過(guò)實(shí)施封山育林措施完善物種結(jié)構(gòu)，增加植被資源；通過(guò)實(shí)施林業(yè)生態(tài)工程，增強(qiáng)森林的生態(tài)防護(hù)功能。安徽省大別山片區(qū)林業(yè)生態(tài)工程實(shí)施后，能夠逐步構(gòu)建山區(qū)生態(tài)環(huán)境良好、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高的植被體系[12]，實(shí)現(xiàn)綠水青山。

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Key Technology of Improvement in Stand Quality of Water Conservation Forest in Ta-pieh Mountains of Western Anhui

HAN Jiutong

(Anhui Vocational &Technical College of Forestry, Hefei 230031, China)

Based on the investigation method of sample plot, the data collected by the positioning and monitoring stations of water conservation forest in Ta-pieh Mountains reservoir was analyzed. This paper illustrated the tending methods and water conservation function of major vegetations, including absorbing water, soil permeability, resistance to corrosion and runoff volume, and systematically studied their relationship with the spatial arrangement and water conservation to explore the technical measures for improving quality of forest stand.

water conservation forests; stand quality; interception by canopy; rainfall interception; surface runoff; tending methods; spatial arrangement; water conservation function; Ta-pieh Mountains of Western Anhui

2017-08-01.

安徽省教育廳2016年自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：KJ2016A213).

韓久同(1962-)，男，教授.研究方向：森林生態(tài)環(huán)境.

10.3969/j.issn.1671-3168.2017.05.027

S727.21;S725

A

1671-3168(2017)05-0132-03