石灰巖山區不同造林樹種土壤蓄水效益研究

朱 超,楊殿濤,單士臣,王慶成,王 磊,閆 瑞,劉 猛

(1.新泰市林業局,山東 新泰271200;2.東都鎮林業站;3.蓮花山林場)

石灰巖山區不同造林樹種土壤蓄水效益研究

朱 超1,楊殿濤1,單士臣1,王慶成2,王 磊1,閆 瑞1,劉 猛3

(1.新泰市林業局,山東 新泰271200;2.東都鎮林業站;3.蓮花山林場)

石灰巖山區干旱瘠薄,林地覆蓋率低,水土流失嚴重。實施山地造林是恢復生態環境的重要手段。2011年3月,在新泰市汶南鎮巖莊試驗區采用不同造林樹種進行荒山造林,研究不同造林樹種對土壤蓄水效益的影響。2015年7月,對實驗區開展調查。結果表明:黃櫨、連翹的蓄水效益較好,海州常山、扶芳藤蓄水效益較差;總體來說,土壤蓄水效益的順序為闊葉樹種＞灌藤樹種＞針葉樹種。

造林樹種;土壤物理性狀;蓄水效益

據統計,山東省山地丘陵占全省總面積的近40%,立地條件差,植被稀少,水土流失極為嚴重。在我省,山丘地區每年土壤流失量達2.35億噸,山丘區裸巖面積達16.13萬hm2,裸砂面積達12.20萬hm2,使山區丘陵的生態環境不斷惡化,水土資源不斷減少,土地生產力不斷下降。這些地區急需要綠化及生態環境恢復,以避免土地生產力的繼續下降。

造林綠化能夠保持水土,恢復地力,減少水土流失。在造林時采用不同的造林樹種能夠進一步提高林地保蓄水土的能力,但對于在該地區應用不同造林樹種的蓄水效益研究并不深入。因此,結合世行貸款山東生態造林項目的實施,2011年3月在新泰市汶南鎮應用不同造林樹種進行荒山造林,對此蓄水效益進行進一步的分析,以探索出適宜魯中南低山丘陵區生態恢復的造林樹種。為該地區今后進行大規模造林,改善生態環境提供理論和實踐指導。

1 研究區概況

1.1 試驗地概況

該試驗區布設在汶南鎮巖莊村,地理位置東經117°47.022′,北緯 35°45.745′,海拔高度在 268～467m之間,屬于石灰巖低山丘陵區。土壤屬褐土,石灰巖造林樹種選擇試驗林位于山坡中上部,土層厚度20～30cm,試驗林面積6.66hm2。該試驗區屬暖溫帶亞濕潤大陸性季風氣候區,多年平均氣溫13.2℃,≥10℃積溫4275℃。年平均日照時數2327.3h,無霜期195d,多年平均降水量715.2mm。

1.2 造林前試驗地概況

在造林前對試驗地的草本植物覆蓋度、生物量、土壤的物理性質、水文性狀及土壤侵蝕狀況進行調查,結果如表1、表2。

表1 試驗地造林前草本植物、侵蝕狀況調查表

表2 試驗地造林前土壤物理及水文性狀調查表

2 研究方法與試驗設計

2.1 試驗設計

在新泰石灰巖山區的典型造林區域采用隨機區組設計。每個小區造林30株,每個試驗3次重復。

采用相同造林技術措施應用于不同造林樹種選擇試驗,整地方式為穴狀整地,整地規格長、寬、深分布為40cm×40cm×30cm,苗木規格2年生苗木。

在新泰石灰巖山地布設25種不同的樹種進行造林效果的比較:

(1)針葉樹種:側柏、黑松。

(2)闊葉樹種:黃櫨、欒樹、黃連木、刺槐、五角楓、苦楝、白蠟、皂莢、臭椿、君遷子、山杏、花椒、柿樹、核桃、文冠果、香椿、珍珠油杏、山桃、桑樹。

(3)灌藤樹種:連翹、扶芳藤、海州常山、金銀花。

2.2 試驗指標及測定方法

(1)土壤含水量的測定:采用鋁盒烘干法。

(2)土壤容重、孔隙度的測定:采用環刀法測定。

(3)土壤蓄水效益的計算。

不同造林技術的土壤總孔隙度、土壤非毛管孔隙度、與對照相比增加的土壤飽和貯水量等因子的單位不統一,無法進行直接匯總,在完成數據的整理后還需對數據進行消除量綱的處理,本研究采用均值化法對數據進行無量綱處理,計算公式:X＝

對不同林分類型的蓄水效益進行分析,根據各項數量的無量綱化處理,按各項指標得分逐項相加得出蓄水效益。

式中:W:蓄水效益;X1:無量綱化的土壤總孔隙度;X2:無量綱化的土壤非毛管孔隙度;X3:無量綱化的與對照相比增加的土壤貯水量。

2.3 數據處理

對試驗數據用Excel處理并作圖,用SPSS進行統計分析,采用One－way ANOVA,Duncan多重比較,P＜0.05為顯著水平。

3 結果與分析

2015年7月,對實驗區開展調查,山體上部草本植物總蓋度達到85%,中坡達到93%。同時調查不同造林樹種的土壤物理性狀、水文性狀及蓄水效益,如表3、表4、表5所示。

表3 石灰巖山地不同造林樹種選擇的土壤物理性狀

續表3

表4 石灰巖山地不同造林樹種選擇水文性狀及蓄水效益計算

續表4

表5 石灰巖山地不同造林樹種選擇消除量綱后各影響因子與蓄水效益

對石灰巖山地不同造林樹種的蓄水效益由小到大進行排列并賦值打分,如圖1所示,結果為:金銀花(1)＜側柏(2)＜黑松(3)＜五角楓(4)＜海州常山(5)＜刺槐(6)＜欒樹(7)＜黃連木(8)＜皂莢(9)＜扶芳藤(10)＜白蠟(11)＜苦楝(12)＜臭椿(13)＜君遷子(14)＜黃櫨(15)＜連翹(16)。

若把25個樹種,按照闊葉樹種、灌藤樹種、針葉樹種分類,其土壤蓄水效益結果如圖1所示。

圖1 不同樹種類別蓄水效益得分均值

在新泰巖莊石灰巖山地,闊葉樹種、灌藤樹種造林地的蓄水效益總體好于針葉樹種,其中黃櫨等闊葉樹種的蓄水效益相比其他樹種有明顯優勢,黃櫨的蓄水效益也較高,而金銀花、側柏、桑樹等蓄水效益較差。

4 結論

黃櫨、連翹等樹種的蓄水效益較好,海州常山、扶芳藤、白蠟等蓄水效益較差?？傮w來說,土壤蓄水效益的順序為闊葉樹種＞灌藤樹種＞針葉樹種。

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