貴州黎平縣退耕還林不同配置模式下植被生物量對比分析

王引乾，孫保平，趙 巖，周湘山，鐘曉娟

（北京林業(yè)大學水土保持與荒漠化國家重點實驗室，北京 100083）

退耕還林是一項以恢復林草植被、改善生態(tài)環(huán)境為主要目標的林業(yè)生態(tài)建設工程，它的理論基礎(chǔ)為恢復生態(tài)學。植物群落的生物量是生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的基礎(chǔ)和功能的主要表現(xiàn)形式[1-2]，也是生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境質(zhì)量的一種綜合體現(xiàn)，常用作生態(tài)系統(tǒng)恢復效果評價的重要指標[1，3-5]。因此，研究當?shù)赝烁€林地上植被恢復群落的生物量及其分布格局，有助于科學評價植被恢復與重建效果。本文以恢復生態(tài)學基本原理為指導，對黎平縣不同退耕還林配置模式下植被喬灌層、草本層和枯落物生物量分別進行了測定分析，揭示退耕還林還草工程實施過程中植物群落動態(tài)變化規(guī)律，為植被恢復、更新以及退耕還林還草模式的建立、完善和效益的監(jiān)測評價提供理論基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

黎平縣位于貴州省東南隅，處于湘黔桂3省交界處，隸屬黔東南苗族侗族自治州。地理位置在E 108°37′～109°31′，N 25°44′～ 26°31′，全縣土地總面積4 441 km2。受流水下蝕作用和地質(zhì)構(gòu)造、巖組、水系控制等因素的影響，形成了侵蝕剝蝕構(gòu)造地貌，主要有山地、侵蝕地貌，丘陵及堆積地貌，河谷盆地等3種類型。從區(qū)域地貌類型特征看，以侵蝕構(gòu)造地貌——山地為主，全縣山地面積550萬hm2，占全縣總面積的82.6%。黎平縣屬于中亞熱帶溫暖濕潤氣候，縣內(nèi)年平均氣溫14.4～18.6℃，年降水量1 087～1 322mm，≧10℃積溫 4 272～5 527℃，無霜期294～299 d。土壤成土條件好，土層深厚肥沃，自然肥力較高，適宜多種植物生長，地上生物資源極其豐富，特別是森林資源優(yōu)勢突出，發(fā)展林業(yè)得天獨厚。林業(yè)生產(chǎn)在全州、全省占有重要地位。全縣林地樹種中，以杉木、馬尾松、闊葉林為優(yōu)勢樹種。

2 研究方法

本文主要采用野外典型取樣調(diào)查及內(nèi)業(yè)實驗分析相結(jié)合的方法，對黎平縣不同退耕年限的退耕地人工林、天然草地、農(nóng)耕地的植被生物量進行了調(diào)查和對比分析。根據(jù)標準地取樣測定值和換算比例推算整個樣地數(shù)據(jù)。

2.1 樣地設置

根據(jù)具體地段的立地條件、土地利用方式及退耕情況等因素，在不同配置模式的退耕林地上各設置20m×20m的標準樣地1個；在標準地內(nèi)按對角線設置4個5m×5m的灌木樣方和5個1m×1m的草本樣方。

2.2 生物量調(diào)查及測定

對喬木層地上部分生物量的測定采用解析木法，地下根部全部挖起，對各部分器官稱重獲得鮮生物量；對灌木層、草本層及枯落物生物量測定采用全部收獲法；將取回的樣本在室內(nèi)烘干，計算求得各部分干鮮比，進而推算出1 hm2退耕地上喬灌層、草本層和枯落物生物量。

3 不同恢復模式植被生物量的對比分析

3.1 不同植被恢復模式植被生物量測定分析

樹種組成不同，形成森林群落的主導因素不同，即使是處在相同地域，林齡相近的林分，其生物量的積累仍然會有明顯的差異[6]。生物量越大，植被恢復得越好，反之，則植被恢復較差。本文對研究區(qū)不同配置模式退耕還林地植被喬灌層、草本層的地上、地下部分生物量及枯落物生物量進行了研究，通過分別對比各層生物量大小，說明不同退耕還林配置模式對于植被各部分生物量積累作用的差異性。

3.2 退耕還林地不同林種生物量對比分析

黎平縣幾種退耕林種中，杉木林的生物量最大，為3 53075.16 kg/hm2，是生物量最小的亮葉含笑林的9倍。由此可見，兩種不同退耕模式下，植被恢復的差異較大。根系是森林生態(tài)系統(tǒng)生物量的一個重要組成部分，受研究條件限制，一直是生物量研究中的一個薄弱環(huán)節(jié)[7]。Brouwer[8]依據(jù)功能均衡理論提出的根冠干重比（R/S）模型，是研究根冠生長及其相互關(guān)系的一種有效手段。本文對研究區(qū)7種不同退耕類型地上的8種退耕林種地下與地上生物量的定量關(guān)系（表示為R/S）進行了比較，發(fā)現(xiàn)杉木雖然總生物量大，但是R/S比值卻較小，僅為0.13，這可能與杉木的根系分布較淺，主根小有關(guān)。鵝掌楸總生物量較大，為155 289.70 kg/hm2，且根部生物量占總生物量的比重最大，說明該樹種生物量積累主要來自于根部，同時根部強大的吸水和固土能力可以有效地防止水土流失（表1）。

表1 不同林種的喬灌層生物量對比

3.3 林帶間草本層生物量對比分析

通常，草本是最先占領(lǐng)喀斯特生境的，由于多為一年生種類，故其主要作用是提供早期入侵樹種的蔽蔭，以及土壤和養(yǎng)分的積累。換言之，就是改善喀斯特微生態(tài)環(huán)境。有機物積累的多少，在一定程度上可以反映其生態(tài)效應大小[9-10]。草本層是阻止雨水引起濺蝕、板結(jié)的最后屏障，它能有效消除經(jīng)喬木截留后雨滴最后的能量，并能阻留徑流的產(chǎn)生，防止徑流侵蝕。因此草本層生物量的大小也可表現(xiàn)為其對于改善地表徑流情況的差異性。

圖1 不同林下的草本層生物量對比

由圖1可知，草本層生物量排序為亮葉含笑>香椿×榿木>杉木>毛竹>油茶>麻櫟×榿木>天然草地>山核桃>馬尾松>鵝掌楸。可見，除了山核桃、馬尾松和鵝掌楸，其他幾種人工林模式下的草本恢復超過了天然草地，其平均生物量是天然草地的2倍，而亮葉含笑更是天然草地的4倍，其原因可能是亮葉含笑郁閉度小，林下光照充足，為恢復林下植被提供了良好的條件。山核桃林下草本層生物量較小，這可能與經(jīng)濟林模式受人為撫育影響有關(guān)，撫育量大，林下草本生存環(huán)境不穩(wěn)定。

3.4 枯落物生物量對比分析

降水經(jīng)過喬灌層截留后落到枯枝落葉層，由于枯枝落葉層增加了地表粗糙度，因此避免了雨水對土壤的直接濺蝕作用，延長了水分下滲的時間，阻滯了地表徑流的流速。同時，由于枯枝落葉層覆蓋地表，能減少表層土壤水分的蒸發(fā)，且枯枝落葉層的分解物增加了土壤養(yǎng)分，從而改善了土壤結(jié)構(gòu)，增強了林地土壤貯水保水作用。

圖2顯示，麻櫟林下枯落物生物量最豐富，為2 653.99 kg/hm2，其次為馬尾松，枯落物生物量為2 439.56 kg/hm2。此外，亮葉含笑、山核桃和鵝掌楸林下枯落物生物量小于天然草地，說明這3種人工植被對于提高群落枯落物積累發(fā)揮的作用不明顯?？萋湮锷锪康拇笮∫才c林下灌草生物量和人為撫育干擾強度有關(guān)，對比圖1和圖2發(fā)現(xiàn)，香椿×榿木、杉木和毛竹林下草本層生物量相差不大，而它們的枯落物生物量也相差不大。同時，鵝掌楸林下草本層生物量和枯落物生物量均最小，可見枯落物生物量和草本層生物量有一定關(guān)系。

圖2 不同林下的枯落物生物量對比

4 結(jié) 論

杉木喬灌層生物量大，對于提高系統(tǒng)生產(chǎn)力的貢獻率大，但其地下與地上生物量比值R/S相對其他樹種為??；雖然主根不明顯，但是發(fā)達的側(cè)根穿透力強，對于固持土壤和涵養(yǎng)水源具有不可忽視的作用；杉木同時也是當?shù)氐泥l(xiāng)土樹種，根據(jù)適地適樹原則，結(jié)合其植物學及生態(tài)學特性，可作為當?shù)赝烁€林配置模式中主導的水土保持先鋒樹種；鵝掌楸總生物量及R/S比值均較大，對截留降雨，減少地表徑流，保持水土具有重要作用，為當?shù)氐乃Ｏ蠕h樹種。

退耕還林后，亮葉含笑、香椿×榿木、杉木、毛竹、油茶、麻櫟×榿木等林下草本生物量的積累均超過了天然草地，這對于改善原來裸露地表的雨滴濺蝕起著重要作用。

豐富的活地被層和死地被層是退耕還林后水土保持效益的最大貢獻者[11]。麻櫟和馬尾松林下枯落物生物量積累較多，能有效降低地表雨滴擊濺和水土流失；大量枯落物的分解，還能增加土壤有機質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤抗沖抗蝕性。

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