不同強(qiáng)度疏伐改造對馬尾松林分水源涵養(yǎng)功能時空格局的影響

陳紹栓,許建偉,吳載璋,陳 彬,李晨燕

1 福建省三明市林業(yè)科技推廣中心,三明 365000 2 福建省三明市國有林場管理處,三明 365000 3 三明市速生豐產(chǎn)用材林基地辦公室,三明 365000

不同強(qiáng)度疏伐改造對馬尾松林分水源涵養(yǎng)功能時空格局的影響

陳紹栓1,許建偉2,*,吳載璋1,陳 彬2,李晨燕3

1 福建省三明市林業(yè)科技推廣中心,三明 365000 2 福建省三明市國有林場管理處,三明 365000 3 三明市速生豐產(chǎn)用材林基地辦公室,三明 365000

為了解馬尾松林分改造過程中水源涵養(yǎng)功能的動態(tài)變化,提升林分的生態(tài)服務(wù)功能,1994年在福建省尤溪國有林場城鎮(zhèn)景觀林中選擇22年生的馬尾松林,通過方差分析分析20%強(qiáng)度疏伐改造、35%強(qiáng)度疏伐改造、50%強(qiáng)度疏伐改造和對照4種處理間林分持水量的變化,結(jié)果表明：隨著改造時間的推移,各處理林分水源涵養(yǎng)量顯著升高(P< 0.05),疏伐改造強(qiáng)度越大林分水源涵養(yǎng)量增加越明顯。土壤層持水量占林分總持水量的95.89%—97.18%,改造前5 a不同處理間土壤層0—20 cm和土壤層20—40 cm持水量差異均不顯著(P> 0.05),改造10 a后改造林分土壤層0—20 cm和土壤層20—40 cm持水量均顯著高于對照林分(P< 0.05)。林分地上部分持水量僅占林分水源涵養(yǎng)量的2.82%(45.64 t/hm2)—4.11%(76.81 t/hm2),但改造后存在顯著變化(P< 0.05)。林冠層在林分改造10a后持水量顯著高于對照林分(P< 0.05),但疏伐改造強(qiáng)度越大其持水量越??；林下植被層在林分改造5 a后持水量顯著低于對照林分(P< 0.05),同樣疏伐改造強(qiáng)度越大其持水量越?。坏蚵湮飳釉诹址指脑? a后持水量顯著高于對照林分(P< 0.05),持水量隨疏伐改造強(qiáng)度增大而增大。林冠層和凋落物層持水量比重隨著改造時間的推移呈顯著增加趨勢(P< 0.05),林下植被層則呈顯著下降趨勢(P< 0.05)。以上結(jié)果表明,改造初期林分持水量變化強(qiáng)烈,疏伐改造強(qiáng)度越大林分持水量越低；但長期來看,改造林分更有利于林分水源涵養(yǎng)功能的提升。

馬尾松；林分改造；疏伐強(qiáng)度；水源涵養(yǎng)；時空動態(tài)

水源涵養(yǎng)功能是森林最重要的生態(tài)功能之一[1- 2]。在干旱地區(qū),森林水源涵養(yǎng)功能可能突出表現(xiàn)為森林的蓄水、保水能力；在雨水充沛地區(qū),森林水源涵養(yǎng)功能的重要作用則表現(xiàn)在持水和固沙保土方面[2- 4]。經(jīng)過長期植樹造林,我國南方8省紅壤區(qū)水土流失面積從1986年25.0萬km2減少到2002年19.6萬km2,但形勢依然嚴(yán)峻,特別是坡度15°以上的山地水土流失面積約占總流失面積的70%[5- 7]。已有研究表明,馬尾松(Pinusmassoniana)純林持水能力明顯低于常綠闊葉林或針闊混交林[4,8],可是南方早期造林綠化樹種主要以馬尾松為主[9]。近年來,由于馬尾松林分的水土流失問題和松材線蟲病問題,很多地區(qū)開展了馬尾松的林分改造[10- 11]。林分改造過程中疏伐強(qiáng)度是關(guān)鍵。疏伐強(qiáng)度過低,套種闊葉樹在林下難以生長或成林；疏伐強(qiáng)度過高,林分持水和保土能力驟變,溜方或水土流失等災(zāi)害發(fā)生的幾率增大[12- 14]。目前,國內(nèi)關(guān)于馬尾松純林改造過程中林分持水量動態(tài)變化的研究極少,導(dǎo)致生產(chǎn)上在馬尾松純林改造工作中存在較大的盲目性。有鑒于此,本試驗(yàn)選在福建省尤溪國有林場的馬尾松城鎮(zhèn)景觀林基地,通過研究不同疏伐強(qiáng)度套種闊葉樹[細(xì)柄阿丁楓(Altingiagracilipes)]后林分持水量和土壤持水量的動態(tài)變化,探索馬尾松林分改造過程中水源涵養(yǎng)功能時空格局的動態(tài)變化,以期從水土保持方面為今后馬尾松林分改造提供經(jīng)驗(yàn)參考及理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福建省尤溪縣的福建省尤溪國有林場,尤溪縣地處閩中、戴云山脈以北(117°80′—118°60′E,25°80′—26°40′N),屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候,年均氣溫為19.2℃,年平均降水量為1620 mm。試驗(yàn)地土壤為紅壤,海拔300—600m,土層50—70 cm,坡度28°。試驗(yàn)林為1973年植苗造林的馬尾松林,初植密度為2400株/hm2,種植2a后保存密度1800—2000株/hm2,1985年進(jìn)行一次透光伐撫育,保留密度1000—1200株/hm2。改造前林分為單層同齡林(部分山脊有3—4行木荷),林冠層為馬尾松；林下植被層中灌木有冬青(IlexchinensisSims)、毛冬青(IlexpubescensHook)、山礬(Symplocossumuntia)、微毛柃(EuryahebecladosLing)、赤楠(SyzygiumbuxifoliumHook)、木荷幼苗(Schimasuperba)等,草本有芒萁(Dicranopterisdichotoma)、地念(Melastomadodecandrum)、中華里白(Diplopterygiumchinense)等,另外還有苦竹(Pleioblastusamarus)、剛竹(Phyllostachysviridis)、茶桿竹(Pseudosasaamabilis)等竹類。植被層高度80—100 cm,蓋度80%—90%。

1994年進(jìn)行疏伐改造,改造前林分密度為960株/hm2,平均胸徑16.2 cm、平均樹高13.4 m、郁閉度0.8—0.9。疏伐原則為總體控制林分均勻度、局部去小留大,伐后林分頂層空間保持均勻。疏伐強(qiáng)度分別為50%、35%、20%,不疏伐林分作為對照(強(qiáng)度為0%)。疏伐后套種細(xì)柄阿丁楓(細(xì)柄阿丁楓是當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種,種植面積廣、林農(nóng)接受度高),套種密度均為1500株/hm2。1995年和1996年,每年在5—6月份和9—10月份各進(jìn)行1次塊狀鋤草撫育；之后3 a每年7—8月份再進(jìn)行1次劈草撫育。改造林分情況見表1。

表1 林分改造前后生長情況

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

樣地設(shè)置采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每個處理4次重復(fù),標(biāo)準(zhǔn)地面積為20 m×20 m,共布設(shè)16塊標(biāo)準(zhǔn)地。分別于改造當(dāng)年(1994年)、改造后第5年(1999年)、改造后第10年(2004年)和改造后第20年(2014年)對標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行每木調(diào)查(見表1)。

2.2 持水量測定與計(jì)算

2.2.1 喬木層持水量測定

參考陳紹栓[15]喬木層持水量測定方法。在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)調(diào)查樹高、胸徑,每塊標(biāo)準(zhǔn)地確定標(biāo)準(zhǔn)木,伐倒標(biāo)準(zhǔn)木,分樹種對其葉、枝稱重,并取樣帶回試驗(yàn)室測定含水率和最大持水率,分別計(jì)算各樹種的葉、枝持水量。公式為：

W=w(1-p)PN

(1)

式中,W為持水量(t/hm2),w為標(biāo)準(zhǔn)木枝或葉的鮮重(t),p為含水率(%),P為最大持水率(%),N為每公頃株數(shù)。

2.2.2 林下植被層和凋落物層持水量測定

參考黎燕瓊等[12]、巍強(qiáng)等[16]灌草層和凋落物層持水量測定方法。在每個標(biāo)準(zhǔn)地沿對角線設(shè)4個1 m×1 m的小樣方,稱取樣方內(nèi)的林下植被層和凋落物層重量,取樣帶回試驗(yàn)室測定含水率和最大持水率,分別計(jì)算林下植被層和凋落物層的生物量和持水量。公式為：

W=10000w(1-p)P

(2)

式中,W為持水量(t/hm2),w為標(biāo)準(zhǔn)地1 m2林下植被層或凋落物層的鮮重(t),p為含水率(%),P為最大持水率(%)。

2.2.3 土壤層持水量測定

在每個標(biāo)準(zhǔn)地按S型設(shè)置5個取樣點(diǎn),通過挖掘土壤剖面進(jìn)行取樣,取樣時分為土壤層1(0—20 cm)和土壤層2(20—40 cm)兩層收集樣品,樣品帶回試驗(yàn)室測定土壤孔隙度和土壤最大含水率,分別計(jì)算土壤層1及土壤層2的持水量。公式為：

W=100HQVd

(3)

式中,W為土壤層持水量(t/hm2),H為土層厚度(c m),QV為土壤重最大持水率(%),d為水的比重(g/cm3)。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Spss 17.0單因素方差分析,差異顯著性用LSD檢驗(yàn),結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。所有插圖均采用SigmaPlot 10.0進(jìn)行繪制。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同強(qiáng)度疏伐改造后馬尾松林分水源涵養(yǎng)量的時間動態(tài)

馬尾松林分疏伐改造后,林分水源涵養(yǎng)量隨時間的推移呈增加趨勢(圖1)。對照林分水源涵養(yǎng)量從1994年(1657.16±29.17) t/hm2升高到2014年的(1690.89±18.75) t/hm2,但差異不顯著(P> 0.05)；疏伐改造后的林分,無論是20%疏伐強(qiáng)度還是35%和50%疏伐強(qiáng)度,林分水源涵養(yǎng)量均是隨林分改造后時間的推移而增加,改造后第5年(1999年)與改造當(dāng)年(1994年)差異不顯著(P> 0.05),改造后第10年(2004年)、改造后第20年(2014年)顯著提升(P< 0.05)。比如50%疏伐強(qiáng)度改造的林分,林分水源涵養(yǎng)量從1994年的(1624.52±24.42) t/hm2顯著提高到2014年的(1892.19±21.05) t/hm2(P<0.05),提高16.48%。

圖1 不同強(qiáng)度疏伐改造后馬尾松林分水源涵養(yǎng)量的時間動態(tài)Fig.1 Time dynamics of forest water conservation of Pinus massoniana with different thinning intensity不同大寫字母表示相同疏伐強(qiáng)度不同時間上的顯著差異(P < 0.05)；不同小寫字母表示相同年度不同疏伐強(qiáng)度間的顯著差異(P < 0.05)

林分改造當(dāng)年(1994年),基本上是疏伐強(qiáng)度越大林分水源涵養(yǎng)量越低,雖然差異不顯著(P>0.05),但是不同疏伐強(qiáng)度樣地間最大差異達(dá)到8.96%。林分改造后第5年(1999年),林分水源涵養(yǎng)量隨疏伐強(qiáng)度增加呈上升趨勢,同樣未達(dá)到顯著差異(P> 0.05)。林分改造后第10年(2004年),對照林分水源涵養(yǎng)量顯著低于改造林分(P< 0.05)；50%強(qiáng)度疏伐改造林分水源涵養(yǎng)量略高于20%和35%強(qiáng)度疏伐改造林分,但差異不顯著(P> 0.05)。林分改造后第20年(2014年),不同強(qiáng)度疏伐改造林分水源涵養(yǎng)量變化趨勢同改造后第10年趨勢基本類似。

3.2不同強(qiáng)度疏伐改造后馬尾松林分水源涵養(yǎng)量的空間動態(tài)

本研究中,林分水源涵養(yǎng)量由林冠層、林下植被層、凋落物層、土壤層1和土壤層2的持水量構(gòu)成,不同層次持水量間存在顯著差異(P< 0.05,圖2)。改造當(dāng)年(1994年),4種處理林分的持水量分布均是土壤層1>土壤層2>林下植被層>林冠層>凋落物層,其中土壤層1顯著高于其它層(P< 0.05),土壤層2顯著高于林冠層、林下植被層和凋落物層(P< 0.05),林冠層、林下植被層和凋落物層3個層次間無顯著差異(P> 0.05,圖2)。改造后第5年(1999年),各層次的持水量同樣是土壤層1顯著高于其它層(P< 0.05),土壤層2顯著高于林冠層、林下植被層和凋落物層(P< 0.05),林冠層、林下植被層和凋落物層間無顯著差異(P> 0.05,圖2)；但是此時3種改造處理的林分持水量是林冠層>林下植被層>凋落物層(P> 0.05),對照林分持水量仍是林下植被層>林冠層>凋落物層(P> 0.05)。改造后第10年(2004年),各層次的持水量也是土壤層1顯著高于其它層(P< 0.05),土壤層2顯著高于林冠層、林下植被層和凋落物層(P< 0.05)；但是此時3種改造處理林分持水量又變化為林冠層>凋落物層>林下植被層,并且20%和35%強(qiáng)度疏伐改造林分的林冠層與林下植被層間的差異達(dá)到顯著性(P< 0.05),對照林分持水量則變成林冠層>林下植被層>凋落物層(P> 0.05)。改造后第20年(2014年),不同處理林分各層次持水量變化和改造后第10年類似,只是林冠層持水量顯著高于林下植被層和凋落物層(P< 0.05)。

同一層次不同處理間持水量也存在差異(圖2)。林冠層在改造當(dāng)年(1994年)隨疏伐強(qiáng)度的增加顯著降低(P< 0.05)；改造后第5年(1999年),對照林分林冠層持水量仍高于改造的林分,并且與35%和50%強(qiáng)度疏伐改造林分形成顯著差異(P< 0.05)；改造后第10年(2004年)和改造后第20年(2014年),林冠層持水量是20%強(qiáng)度疏伐改造林分>35%強(qiáng)度疏伐改造林分>50%強(qiáng)度疏伐改造林分>對照林分(P< 0.05)。林下植被層在改造當(dāng)年(1994年)4種處理間未表現(xiàn)出顯著差異(P> 0.05)；改造后第5年(1999年)、第10年(2004年)和第20年(2014年),林下植被層持水量是對照林分>20%強(qiáng)度疏伐改造林分>35%強(qiáng)度疏伐改造林分>50%強(qiáng)度疏伐改造林分(P< 0.05)。凋落物層在改造當(dāng)年(1994年)4種處理間未表現(xiàn)出顯著差異(P> 0.05)；改造后第5年(1999年)、第10年(2004年)和第20年(2014年),凋落物層與林下植被層正好相反,持水量是50%強(qiáng)度疏伐改造林分>35%強(qiáng)度疏伐改造林分>20%強(qiáng)度疏伐改造林分>對照林分(P< 0.05)。無論是土壤層1還是土壤層2,在改造當(dāng)年(1994年)和改造后第5年(1999年),不同處理間持水量無顯著差異(P> 0.05)；改造后第10年(2004年)和改造后第20年(2014年),對照林分持水量均顯著低于改造的林分(P< 0.05)。

圖2 不同強(qiáng)度疏伐改造后馬尾松林分水源涵養(yǎng)量的空間變化Fig.2 Spatial variations of forest water conservation of Pinus massoniana with different thinning intensity不同大寫字母表示相同疏伐強(qiáng)度不同層次間的顯著差異(P < 0.05)；不同小寫字母表示相同層次不同疏伐強(qiáng)度間的顯著差異(P < 0.05)

3.3 不同強(qiáng)度疏伐改造后馬尾松林分水源涵養(yǎng)量的時空動態(tài)格局

隨著改造時間的推移,馬尾松林分各層持水量比重呈現(xiàn)動態(tài)變化。從表2可以看出,馬尾松林分持水量主要分布在土壤層1和土壤層2,兩者所占比重一直在95%以上；其它各層次比重一直在5%以下。馬尾松林分改造后,持水量變化最明顯的層次是林冠層和林下植被層。林冠層持水量比重隨時間的推移均顯著增加(P< 0.05),改造20a后,對照林分增加了51.22%、20%強(qiáng)度疏伐改造林分增加了204.12%、35%強(qiáng)度疏伐改造林分增加了225.56%、50%強(qiáng)度疏伐改造林分增加了275.00%。相反,林下植被層持水量比重隨時間的推移均減小,對照林分20a后減小了4.17%(P> 0.05)；20%強(qiáng)度疏伐改造林分減少了75.00%(P<0.05)；35%強(qiáng)度疏伐改造林分減少了77.62%(P< 0.05)；50%強(qiáng)度疏伐改造林分減少了79.45%(P< 0.05)。凋落物層持水量比重變化趨勢與林冠層類似,疏伐改造林分是隨時間推移顯著增長(P< 0.05),改造20a后,20%強(qiáng)度疏伐改造林分增加了35.59%、35%強(qiáng)度疏伐改造林分增加了42.37%、50%強(qiáng)度疏伐改造林分增加了43.33%；對照林分變化趨勢不明顯。各種處理的林分,土壤層2持水量比重未隨時間呈顯著變化趨勢(P> 0.05)。土壤層1持水量比重,20%強(qiáng)度疏伐改造林分和35%強(qiáng)度疏伐改造林分在改造10a后顯著降低(P< 0.05)。

表2 馬尾松林分各層持水量比重的時空動態(tài)格局

同行不同小寫字母表示數(shù)據(jù)存在顯著差異(P< 0.05)

4 討論與結(jié)論

森林通過林冠截留、凋落物阻延吸收、土壤滲透等調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)化和再分配降水,發(fā)揮水土保持和水源涵養(yǎng)功能[13,17- 19]。而森林植被改變會使林冠層的葉面積、林下植被層的組成、凋落物的數(shù)量和土壤的孔隙度發(fā)生變化[3,20- 21],進(jìn)而使森林的持水能力發(fā)生改變[14,22]。因此,在林分改造過程中也應(yīng)重視改造林分持水量的時空動態(tài)格局,減少林分改造過程中的水土流失。

本研究發(fā)現(xiàn),每種處理的林分總持水量隨著時間的推移呈上升趨勢,且在改造5a后疏伐改造林分總持水量開始高于對照林分總持水量,特別是改造10a后疏伐改造林分總持水量顯著高于對照林分總持水量(P< 0.05),說明馬尾松林分采用20%、35%和50%3種強(qiáng)度疏伐改造后(本文改造指套種細(xì)柄阿丁楓),林分最大持水量不會降低、反而會提高,改造后林分的水源涵養(yǎng)功能總體得到提升。但在改造初期(特別改造當(dāng)年),疏伐強(qiáng)度越大林分總持水量較對照減少越多,如用50%強(qiáng)度疏伐時,林分總持水量較對照林分減少1.97%(即32.64 t/hm2),相當(dāng)于當(dāng)年對照林分地上部分持水量的60.96%。因此,從水土保持角度考慮,在馬尾松林分改造時一次疏伐強(qiáng)度不宜過大,也應(yīng)避免采用帶狀或塊狀采伐方式改造。

有研究表明,森林土壤作為森林涵養(yǎng)水源的主要載體,持水量占林分總持水量的85%以上[3]。從表2中可以看出,土壤層1持水量占總持水量比重的(53.22±0.30)%—(55.21±0.21)%、土壤層2持水量占總持水量比重的(41.88±0.20)%—(43.15±0.05)%,在時間上土壤層持水量比重相對穩(wěn)定、差異變化較小(除土壤層1在20%和35%強(qiáng)度疏伐改造外,P> 0.05)。因?yàn)榛旖涣值母祵臻g的高效利用更利于土壤水分的入滲和保持[23- 25],所以改造10a后(圖2),對照林分無論是土壤層1還是土壤層2持水量均顯著低于疏伐改造林分(P< 0.05),表明改造10 a后的林分土壤層蓄水和保水能力增強(qiáng)。綜上兩點(diǎn)說明林分改造后土壤層的水源涵養(yǎng)功能能夠維持一個整體穩(wěn)定并朝向好趨勢發(fā)展,并保證林分水源涵養(yǎng)功能的穩(wěn)定發(fā)揮。

林分地上部分持水量的大小對森林生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)功能的發(fā)揮具有積極作用[2]。在本研究中,所有監(jiān)測樣地林分地上部分持水量僅占林分水源涵養(yǎng)量的2.82%(45.64 t/hm2)—4.11%(76.81 t/hm2),但是大量研究證明,高效空間配置和合理穩(wěn)定的林分結(jié)構(gòu)是森林充分發(fā)揮水土保持功能的關(guān)鍵[13,26]。林冠層和林下植被層不僅攔截儲留降水還通過附加截留量的形式將部分雨水直接蒸發(fā)返回到大氣[2,4],同時灌木和草本的發(fā)達(dá)根系會改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)提高土壤蓄水和抗侵蝕能力[12,27- 28],而凋落物層的吸持水量一般可達(dá)自身重量的 2—5 倍[4]。馬尾松林分經(jīng)過不同強(qiáng)度疏伐改造后,林分地上部分持水量會發(fā)生顯著變化(P< 0.05)。改造當(dāng)年(1994年),林冠層持水量由于受疏伐的影響隨著疏伐強(qiáng)度的加大顯著降低(P< 0.05),林下植被層和凋落物層持水量基本持平,此時期出現(xiàn)了整個試驗(yàn)被監(jiān)測過程中林分地上部分持水量的最低值,即疏伐強(qiáng)度為50%的改造林分。隨著改造林分的不斷生長,改造10 a后,林分地上部分持水量(20%強(qiáng)度疏伐改造林分為55.76 t/hm2、35%強(qiáng)度疏伐改造林分為54.65 t/hm2、50%強(qiáng)度疏伐改造林分為53.34 t/hm2、)逐步恢復(fù)或超過改造前的水平(53.53 t/hm2)。同時,由于套種闊葉樹水源涵養(yǎng)功能的顯現(xiàn)[29],疏伐改造林分林冠層和凋落物層水源涵養(yǎng)功能顯著高于對照林分(P< 0.05)。特別是改造20a后凋落物層,明顯由于改造后林分枯枝落葉數(shù)量的增加使其持水量表現(xiàn)出隨疏伐強(qiáng)度的增加呈明顯升高的趨勢[4,13,30](P< 0.05)。而隨林分生長郁閉度的增加和高強(qiáng)度疏伐套種闊葉樹后郁閉度的增加,林下植被層數(shù)量、種類減少,持水量及比重也相應(yīng)下降,但這并不會影響改造林分地上部分總的持水量的增加,改造20a后無論哪種疏伐強(qiáng)調(diào)改造的林分地上部分持水量均高于對照林分。

因此,可以得出：1)改造前期是林分持水量發(fā)生改變的時期,此時期林分持水量隨改造林分疏伐強(qiáng)度增大而降低,林分改造過程中存在水土流失的風(fēng)險(xiǎn)；2)土壤層持水量占林分總持水量的95.89%—97.18%,是林分涵養(yǎng)水源的主要載體,也是維持林分改造過程中持水穩(wěn)定的根本；3)改造5a后林分總持水量超過改造前水平,改造10a后林分地上部分持水量達(dá)到改造前水平,改造20a后林分地上部分持水量超過對照林分,因此改造林分持水量穩(wěn)定并充分發(fā)揮混交林水源涵養(yǎng)功能至少需要5—20a。

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EffectsofdifferentthinningintensitiesontemporalandspatialpatternsofwaterconservationofPinusmassoniana

CHEN Shaoshuan1,XU Jianwei2,*,WU Zaizhang1,CHEN Bin2,LI Chenyan3

1ForestryScienceandTechnologyPromotionCenterofSanmingCityFujianProvince,Sanming365000,China2TheManagementofState-owendTreeFarmofSanmingCityFujianProvince,Sanming365000,China3Fast-GrowingandHigh-YieldingTimberBaseOfficeofSanmingCity,Sanming365000,China

This study aimed to understand the changes in spatial and temporal dynamics of water conservation in the process of stand improvement ofPinusmassoniana, in order to improve the forest ecological service function. We analyzed the changes in stand water holding capacity between the control stand and improved stand using thinning intensities of approximately 20%, 35%, and 50%, in a 22-year-oldP.massonianaforest of the Youxi Forest Farm in Fujian Province. The results showed that forest water conservation by stand improvement significantly increased with time (P< 0.05), and forest water conservation increased significantly with the increase in thinning intensity after 10 years. Water holding capacity of the soil layer accounted for 95.89%—97.18% of the stand water holding capacity. Water holding capacity of the 0—20cm and 20—40 cm soil layers was not significantly different between the control stand and improved stand during first five years of stand improvement (P> 0.05); however, after 10 years of stand improvement, water holding capacity of both 0—20 cm and 20—40 cm soil layers of the improved stand was significantly higher than the control stand (P< 0.05). Water holding capacity of the canopy, vegetation, and litter layers accounted for 2.82% (45.64 t/hm2)—4.11% (76.81 t/hm2) of the stand water holding capacity. In the canopy layer, water holding capacity of the improved stand was significantly higher than the control stand when stand improvement was >10 years (P< 0.05); water holding capacity decreased with increasing thinning intensity. In contrast, in the vegetation layer, water holding capacity of the improved stand was significantly lower than that of the control stand when stand improvement was >5 years (P< 0.05); water holding capacity decreased with increasing thinning intensity. In the litter layer, water holding capacity of the improved stand was significantly higher than that of the control stand when stand improvement was >5 years (P< 0.05); water holding capacity increased with increasing thinning intensity. The water holding ratio of the canopy and litter layers increased significantly with time (P< 0.05), but the water holding ratio of the vegetation layer decreased significantly with time in the improved stand (P< 0.05). These results indicate that the stand water holding capacity changed dramatically in the early stage of the improved stand, and the water holding capacity decreased with increasing thinning intensity. Thus, the improved stand was more beneficial for water conservation over a longer period of time.

Pinusmassoniana；stand improvement；thinning intensity；water conservation；spatial and temporal dynamics

福建省林業(yè)廳林業(yè)科研項(xiàng)目“馬尾松細(xì)柄阿丁楓城鎮(zhèn)景觀林空間結(jié)構(gòu)及生態(tài)功能研究”(閩林科[2010]4號);三明市林地生產(chǎn)力綜合評價(jià)(閩林科[2014]6號);三明市林業(yè)局林業(yè)科技項(xiàng)目“高產(chǎn)脂馬尾松特征和標(biāo)準(zhǔn)化采脂技術(shù)研究”(20154107)

2016- 08- 08;

2017- 03- 14

*通訊作者Corresponding author.E-mail: dahai77211@126.com

10.5846/stxb201608081628

陳紹栓,許建偉,吳載璋,陳彬,李晨燕.不同強(qiáng)度疏伐改造對馬尾松林分水源涵養(yǎng)功能時空格局的影響.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(20):6753- 6760.

Chen S S,Xu J W,Wu Z Z,Chen B,Li C Y.Effects of different thinning intensities on temporal and spatial patterns of water conservation ofPinusmassoniana.Acta Ecologica Sinica,2017,37(20):6753- 6760.