閩東北鷲峰山不同退耕還林模式生態(tài)效應研究

李式鏡

摘 ?要：該文對閩東北鷲峰山農地采取不同退耕模式的生態(tài)效應進行了研究，通過分析認為，4種退耕模式的草本均能在當年基本覆蓋地表，在觀測期間植物由1年生演替為多年生。退耕地植被經過7a恢復，植被完全郁閉，能有效控制泥沙流失;采取了退耕措施的區(qū)域固土保水能力大于對照區(qū)。在觀測早期推廣的順序應為自然模式、針闊混交林模式、闊葉林模式、針葉林模式。在觀測后期，有喬木參與的植被恢復模式能夠形成較復雜的森林植被，其保水固土能力較強，并以針闊混交林模式為最佳。

關鍵詞：鷲峰山;退耕還林模式;植被恢復;生態(tài)效應

中圖分類號 F326.2 文獻標識碼 A?文章編號 1007-7731（2015）01-82-04

Ecological Effect of Different Returning Farmland to Forest Modes of Jiufeng Mountain in the Northeast of Fujian Province

Li Shijing

（Forestry Bureau of Shouning County，Shouning 355500，China）

Abstract：In this paper，the ecological effect of different returning farmland to foresty modes adopting by farmers of Jiufeng Mountain in northeast of Fujian Province were studied. Through the analysis，the results showed the herb of four farmland modes can basically cover the ground. During the period of observation annual plants became perennial plants. After seven years，vegetation of abandoned farmland being canopy，can effectively control the sediment erosion; Soil and water conservation capacity of abandoned farmland ?is greater than the control area. In the early of observation，the capacity is natural mode>mixed needle leaf>broad-leaved forest>coniferous forest. Late in the observation，vegetation recovery mode involving with trees brings more complex vegetation，its soil and water conservation capacity is stronger，and the needle mixed model is the best.

Key words：Jiufeng mountain;Returning farmland to forest mode;Vegetation restoration;Ecological effect

閩東北鷲峰山處于閩東賽江流域上游，其在涵養(yǎng)水源、保持水土、穩(wěn)定河川流量、維護生態(tài)平衡等方面有著重要地位。過去由于陡坡耕作引起嚴重的水土流失，破壞了本地區(qū)的生態(tài)平衡，嚴重惡化局部生態(tài)環(huán)境，因此有必要對陡坡耕作地進行退耕，以期恢復植被保持水土、改善生態(tài)環(huán)境、建設秀美山川[1-7]。為此，筆者從2008年起在閩東北鷲峰山退耕區(qū)開展了不同退耕還林模式的植被恢復及生態(tài)效果的監(jiān)測與研究工作，分析不同退耕還林模式下的功能自然演變過程，探討不同退耕還林模式的生態(tài)效益，為鷲峰山退耕農地的植被恢復及其生態(tài)效益提高提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域的自然概況 鷲峰山脈（海拔100～1 649m）位于福建省壽寧縣境內（119°12′～119°44′E，27°16′～27°41′N），屬中亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，四季分明，溫度適中，雨量充沛，全年少旱，年平均氣溫13～19℃，7月平均氣溫22～29℃，1月平均氣溫3～9℃，年降雨量1 900～2 300mm。林地土壤為黃壤、紅壤，土層中厚。監(jiān)測場設置于具有典型性的閩東北鷲峰山脈的下黨鄉(xiāng)楊溪頭村單獨壑自然村附近（村民現已全部搬遷），監(jiān)測區(qū)規(guī)劃面積6.11hm2，曾經歷約40a耕作，于2008年開始退耕還林。平均坡度30°，北坡，海拔660～710m，土層厚度60～90cm，土壤種類為紅泥土。

1.2 研究方法

1.2.1 小區(qū)設置 2006年1月在監(jiān)測場內設立5組觀測場，退耕模式分別為：A.針葉林模式（純人工針葉林模式）、B.闊葉林模式（純人工闊葉林模式）、C.針闊混交林模式（人工針葉林、闊葉林混交模式）、D.自然模式（不施加任何人為措施依靠天然恢復模式）、E.未退耕模式（對照，即不執(zhí)行退耕仍采用傳統方法繼續(xù)耕作模式）。每種模式為1個試驗小區(qū)，面積為1hm2。每個試驗小區(qū)順山坡方向分別設置徑流觀察場3個（3次重復），徑流觀察場形狀如倒三角型（橫邊長6m、豎邊長8m、長斜邊長10m）。邊框用厚1.5cm、寬40cm木板經油毛氈紙包裹后埋入土中，地上部分高出地面20cm，面積為24m2，下端設截流器[8]。人工造林樹種為馬尾松（Piuns massoniana）和木荷（Schima superba），采用常規(guī)造林方法1.8m×1.8m密度栽植。針闊混交林針闊混交比例為1∶1。

1.2.2 測定項目和調查方法 每年的4月上旬、7月下旬和11月下旬分別對監(jiān)測場內的植被進行系統調查，測定方法及因子為：在不同退耕模式監(jiān)測場內隨機抽取3個1m2（1m×1m）樣方分別記錄單位面積上的植物種類、株數、株高、蓋度或郁閉度。地表徑流量測定：每年的1～11月，凡有地表徑流產生均隨之測定。泥沙流失量測定則利用濾紙將泥沙濾出后烘干稱量。

1.2.3 數據分析方法 重要值：Pi=（Di+Ci）/2。其中：相對密度Di=100×Ni/N，Ni為物種i的個體數量，N為植物的總種數;相對蓋度Ci=100×Ai/A，Ai為物種i的冠幅面積，A是所有植物冠幅面積的和。

2 結果與分析

2.1 植被恢復動態(tài)過程分析 在不同退耕模式監(jiān)測場內，除對照模式外，在退耕地上4種退耕模式均能在退耕當年末草本層基本覆蓋地表，主要草本有早熟禾（Poa annua）、藿香薊（Ageratum conyzoides）、野茼蒿（Crassocephalum crepidioides）、鼠麴草（Gnaphalium affine）、艾（Artemisia argyi）、蘇門白酒草（Conyza sumatrensis）、雀稗（Paspalum thunbergii）等35種，并以1年生草本居多。發(fā)生物種更替現象較為激烈的時間從3a后開始出現，從表1可見，喬木（馬尾松、木荷）、多年生草本[五節(jié)芒（Miscanthus floridulus）、白茅（Imperata cylindrica）、芒萁（Dicranopteris dichotoma）等] 、小徑竹[屏南少穗竹（Oligostachyum glabrescens）等]逐漸占據重要值主導地位，1年生草本植物逐漸被淘汰。由于在退耕地上采取了不同植被恢復措施的原因，除對照外每年所產生的雜草種類不盡相同，五節(jié)芒、白茅、芒萁等多年生草本和屏南少穗竹等小徑竹反復更替，總體上看7a間無很大變動。

針葉林、闊葉林、針闊混交林模式下建群種是馬尾松和木荷，均為人工種植的1年生苗木，2010年前由于馬尾松和木荷植株尚小，在幾個指標中均未顯示重要性;五節(jié)芒、白茅速生快長則第2年見效，在2010年的幾個指標中均顯示重要性。從2012年時開始形成馬尾松、木荷和馬尾松+木荷幼林植被群落，喬木樹種隨著時間逐漸占據上層空間，在幾個指標中已顯示其重要性;草本植被層物種量及蓋度急驟下降，其重要性顯著下降。2012年純針葉林（馬尾松）平均地徑6.45cm，平均高4.19m，郁閉度0.20;純闊葉林（木荷）平均地徑7.22cm，平均高4.25m，郁閉度0.25;針闊混交林林（馬尾松+木荷）平均地徑6.93cm，平均高4.28m，郁閉度0.28。2014年純針葉林（馬尾松）平均胸徑5.71cm，平均高5.77m，郁閉度0.38;純闊葉林（木荷）平均地胸6.14cm，平均高5.63m，郁閉度0.42;針闊混交林林（馬尾松+木荷）平均胸徑6.19cm，平均高5.79m，郁閉度0.45。

自然模式的草本群落由2008年的35種至2014年演變?yōu)橐园肽举|化至木質化的五節(jié)芒、白茅、芒萁、屏南少穗竹等4個植物為主的穩(wěn)定群落，也未出現喬木植物。

未退耕模式（對照）7a間仍進行農業(yè)耕作，其生長的雜草種類基本相同，且乃以1年生草本植物為主。

表1 不同退耕模式植被重要值變化

[處理＼& ? ? ? ? 2008 ? ? ? ? ＼& ? ? ? ? ?2010 ? ? ? ? ?＼& ? ? ? ? ? ? 2012 ? ? ? ? ? ? ＼& ? ? ? ? ? ? 2014 ? ? ? ? ? ? ＼&優(yōu)勢種＼&重要值

Pi（%）＼&優(yōu)勢種＼&重要值

Pi（%）＼&優(yōu)勢種＼&重要值

Pi（%） ＼&優(yōu)勢種＼&重要值

Pi（%） ＼&A＼&早熟禾＼&33.2＼&五節(jié)芒＼&24.5＼&五節(jié)芒＼&15.3＼&五節(jié)芒＼&10.1＼&藿香薊＼&17.5＼&白茅＼&9.3＼&白茅＼&9.4＼&白茅＼&3.5＼&野茼蒿＼&8.7＼&藿香薊＼&8.7＼&馬尾松＼&15.2＼&馬尾松＼&31.2＼&馬尾松＼&0.2＼&馬尾松＼&6.2＼&屏南少穗竹＼&3.2＼&屏南少穗竹＼&10.4＼&B＼&早熟禾＼&41.2＼&五節(jié)芒＼&20.1＼&五節(jié)芒＼&18.2＼&五節(jié)芒＼&13.4＼&藿香薊＼&14.2＼&白茅＼&14.2＼&白茅＼&7.6＼&白茅＼&4.4＼&野茼蒿＼&9.5＼&藿香薊＼&7.6＼&木荷＼&17.2＼&木荷＼&33.5＼&木荷＼&0.3＼&木荷＼&4.9＼&芒萁＼&1.3＼&芒萁＼&10.8＼&C＼&早熟禾＼&38.6＼&五節(jié)芒＼&19.3＼&五節(jié)芒＼&17.2＼&五節(jié)芒＼&13.4＼&藿香薊＼&11.9＼&白茅＼&10.2＼&白茅＼&7.2＼&白茅＼&9.8＼&野茼蒿＼&6.1＼&馬尾松＼&3.7＼&馬尾松＼&9.2＼&馬尾松＼&20.3＼&馬尾松＼&0.1＼&木荷＼&2.6＼&木荷＼&10.3＼&木荷＼&22.2＼&D＼&早熟禾＼&34.2＼&五節(jié)芒＼&22.6＼&五節(jié)芒＼&43.4＼&五節(jié)芒＼&42.5＼&藿香薊＼&19.3＼&白茅＼&12.7＼&屏南少穗竹＼&12.7＼&屏南少穗竹＼&21.2＼&野茼蒿＼&11.4＼&藿香薊＼&10.7＼&白茅＼&6.3＼&白茅＼&1.1＼&E＼&早熟禾＼&13.7＼&早熟禾＼&13.8＼&早熟禾＼&14.7＼&早熟禾＼&14.4＼&鼠麴草＼&12.3＼&藿香薊＼&11.4＼&鼠麴草＼&19.3＼&野茼蒿＼&18.3＼&野茼蒿＼&11.2＼&野茼蒿＼&10.9＼&藿香薊＼&17.7＼&藿香薊＼&9.9＼&]

2.2 不同退耕模式對地表徑流的影響 將每年各模式下每次產生徑流的降雨量及對應的地表徑流量和泥沙量數據進行統計后，求算徑流系數。計算方式為：A=Xi/Y，其中A為徑流系數，Y為降雨量，Xi為徑流量。

由表2可知，不同模式的泥沙流失量之差別可謂巨大，7a間，對照泥沙流失量總和1 226.3g·m-2，針葉林模式93.6g·m-2;闊葉林模式89.5g·m-2，針闊混交林模式84.4g·m-2，自然模式63.2g·m-2;不同退耕模式引起的泥沙流失量在在不同年份的差異也不盡相同，2008年、2010年的大小排序均是E（對照）>B（闊葉林模式）>A（針葉林模式）>C（針闊混交林模式）>D（自然模式），到了2012年的排序則是E（對照）>A（針葉林模式）>B（闊葉林模式）>C（針闊混交林模式）>D（自然模式），到了2014年的排序則變?yōu)镋（對照）>D（自然模式）>A（針葉林模式）>B（闊葉林模式）>C（針闊混交林模式）。

由表2還可以看出，自然恢復區(qū)能較快進入穩(wěn)定的植被群落，固土能力強，從封后第3年土壤流失量就處于低值狀態(tài)，徑流系數也較早處于好的狀態(tài)。在4種退耕模式中，針闊混交林區(qū)固土能力逐年提高的較快，由2008年的最大值57.7g·m-2下降到2014年的最小值0.03g·m-2。說明針闊結合模式有利于植被恢復，并形成良好的森林植被，林分郁閉度較大，地表上堆積較厚的枯枝落葉層，具有較強的保水固土能力，其地表徑流量小，泥沙流失極少。

表2 不同退耕模式產生土壤侵蝕的有效降雨量和地表徑流

[處理＼& ? ? ? ? ? 2008 ? ? ? ? ? ＼& ? ? ? ? ? ?2010 ? ? ? ? ? ?＼& ? ? ? ? ? 2012 ? ? ? ? ? ＼& ? ? ? ? ? ?2014 ? ? ? ? ? ?＼&有效降雨

總量＼&地表徑流

系數＼&泥沙量

（g·m-2）＼&有效降雨

總量＼&地表徑流

系數＼&泥沙量

（g·m-2）＼&有效降雨

總量＼&地表徑流

系數＼&泥沙量

（g·m-2）＼&有效降雨

總量＼&地表徑流

系數＼&泥沙量

（g·m-2）＼&A＼&1355.6＼&0.67 ＼&61.3＼&635.1＼&0.43 ＼&5.3＼&256.1＼&0.42 ＼&1.5＼&110.2＼&0.19 ＼&0.09＼&B＼&1298.4＼&0.71 ＼&64.4＼&579.3＼&0.45 ＼&5.1＼&241.6＼&0.28 ＼&1.1＼&87.3＼&0.16 ＼&0.07＼&C＼&1336.7＼&0.67 ＼&57.7＼&554.7＼&0.48 ＼&4.9＼&220.9＼&0.39 ＼&0.9＼&77.2＼&0.14 ＼&0.03＼&D＼&1190.1＼&0.58 ＼&41.5＼&480.2＼&0.50 ＼&0.2＼&477.3＼&0.32 ＼&0.1＼&483.2＼&0.15 ＼&0.11＼&E＼&1533.1＼&0.68 ＼&171.9＼&1496.5＼&0.73 ＼&167.1＼&1469.8＼&0.76 ＼&173.1＼&1551.3＼&0.70 ＼&178.8＼&]

退耕還林后隨著植被系統的逐漸完善，對地表徑流量的調節(jié)能力好是一個漸進過程（表3）。從保水蓄水的能力來看，人造喬木模式均高于自然模式并呈逐漸增強的過程。

由表3可知，退耕地人工造林后植被系統得到逐步恢復和完善，對地表徑流的調節(jié)能力也是一個漸進過程;不同退耕模式的植被系統恢復進程也不盡相同：森林植被恢復速度是針闊混交林模式>闊葉林模式>針葉林模式>自然模式。若考慮到未來經濟效益這個因素，不宜選擇自然模式，因其未造林而能演替為森林。

表3 年際間不同退耕模式產生土壤侵蝕的地表徑流深比較（mm）

[處理＼&2008＼&2010＼&2012＼&2014＼&平均＼&A＼&907.83＼&271.32＼&106.78＼&21.22＼&233.74＼&B＼&915.63＼&258.11＼&67.23＼&14.12＼&217.77＼&C＼&897.93＼&264.91＼&87.14＼&10.63＼&221.87＼&D＼&691.30＼&240.55＼&153.41＼&71.94＼&221.84＼&E＼&1041.70＼&1097.77＼&1114.06＼&1086.09＼&1086.27＼&]

3 結論與討論

（1）不同退耕模式的草本均能在退耕當年基本覆蓋地表，7a間由1年生植物演替為多年生植物。退耕地植被經過7a恢復，植被完全郁閉，能有效控制泥沙流失;采取了退耕措施的區(qū)域固土保水能力大于對照區(qū)。

（2）植被恢復的速度與質量是決定退耕地生態(tài)質量的重要標準，對幾種植被恢復模式的生態(tài)效果等因素分析認為：在觀測早期的推廣順序為自然模式、針闊混交林模式、闊葉林模式、針葉林模式;在觀測后期，有喬木參與的植被恢復模式能夠形成較復雜的森林植被，其保水固土能力較強，其推廣順序為針闊混交林模式、闊葉林模式、針葉林模式、自然模式。

（3）退耕還林模式建議采用針闊混交林模式，其林分郁閉度較大，地表枯枝落葉層厚，對蓄水固土更為有利。不宜選擇自然模式，因其未造林而能演替為森林。

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