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林分改造对马占相思林水土和养分保持效能的影响
摘 要：针对林分改造实施以后,分析不同改造方法马占相思林凋落物地表内径流量、氮磷及泥沙流失情况的对比差异.结果显示：试验A 组及试验B 组的凋落物现存量及最大持水量均要明显高于对照组,且试验A组同时高于试验B组.而在林地的地表内径流量、磷氮及泥沙流失量对比方面,改造后的试验A 组与B组均明显高于对照组,且不同改造模式在水分及养分保持效果方面无典型差异.
关键词：林分改造；马占相思；水土；养分；保持效能
森林对于降雨可通过林冠截留、调落堆积物延阻吸收、土壤渗透等方式来发挥出一定的调节、转换及再分配效果,在涵养水源、控制水土流失方面可发挥积极作用.但是考虑到森林树木的具体种类、生长结构等要素影响,不同的森林生态系统在上述作用的发挥上也有所区别.面对日趋严重的水土流失问题,开展林分改造工作意义重大,而马占相思由于具备适应能力强、生长效率快、应用途径广泛等显著优势特点,现已得到了越来越广泛地应用.对此,本文也将重点针对不同林分改造方式对马占相思林水土和养分保持效能的影响展开探究分析.
1 材料与方法
1.1 一般资料
本次研究所选取试验场地为我国南方某省,地理构造多以丘陵地带为主,平均海拔（176&plun;54）m.气候条件为热带季风性气候,全年最高温为40.5℃,出现在7 月；全年最低温为2.2℃,出现在1 月；年平均气温23.6℃.雨季为每年5~9 月份,全年降雨量为1815.6mm,在7~9 月有台风天气.土质条件以赤红壤为主,酸碱值约为4.32,实地勘测表层土壤有机质含量27.30g/kg,氮含量0.90g/kg,磷含量0.17g/kg.区域内所种植马占相思林其林下灌木有水杨梅、豺皮章、毛叶冬青,草本有乌毛蕨、铁芒箕、及露籽草等.
1.2 研究方法
1.2.1林分改造方法.本次研究所选取的马占相思林种植密度约为4010株/hm2,林龄15年.林分改造包括：将原有种植的马占相思进行疏植,伐除1/3左右,套种乡土阔叶树（试验A 组）；伐除2/3套种阔叶树种（试验B组）；不伐除原有马占相思林,采取常规管理（对照组）.在日常种植管理过程中,一旦发现缺株现象尽快补种.以上3中试验样本栽植林地的基本情况如下所示：
（1）试验A组.林龄：15年；坡向：东偏北；坡度：28°；平均树高：12.8m；平均胸径：20.0cm；郁闭度：67%；地表植被盖度：80%；活地被物生物量：2.98&plun;1.28kg/hm2.（2）试验B 组.林龄：15年；坡向：正西；坡度：31°；平均树高：11.3m；平均胸径：19.3cm；郁闭度：69%；地表植被盖度：65%；活地被物生物量：3.40&plun;1.76kg/hm2.（3）对照组：林龄：15年；坡向：东偏北；坡度：31°；平均树高：10.8m；平均胸径14.2cm；郁闭度：89%；地表植被盖度：60%；活地被物生物量：1.42&plun;1.57kg/hm2.
1.2.2 径流小区设置.在3组林分种植地当中,分别选出海拔与坡度均较为接近的地块,并以此设置为径流小区,各小区水平投影面积均统一为20m×5m,长边顺坡和等高线互为垂直关系,短边与等高线互为平行关系.种植区域四边采用水泥砖墙砌筑,并设置2处同时互相连接的1m3径流收集池,池四周需确保与地面保持20cm以上的高度,并在其顶部采用防锈铁皮遮盖,各处理均由同一等高线方位依次设置3个完全一致的径流小区.
1.2.3 凋落物总量与持水率测定.经改造处理后,于3 个径流小区对角线处分别设置3 处1m3的样方,并利用钢尺测量凋落物厚度,搜集小样方中的凋落物,在实验环境下称量其重量,而后经过烘干处理后再次称量其重量,由此判断出单位面积区域内的凋落物干重量.将经过烘干处理后的凋落物重新装入网袋当中,并采用清水浸泡,需确保水面没过网袋顶部,在经过24h 浸泡后取出,控水半小时后再次称量其重量,并据此推测其最大持水率及持水量.
1.2.4 土壤孔隙度与贮水量测定.在改造完成后的各径流小区对角线中分别开挖剖面,采集20cm以上及20~40cm的土样,对土壤容重及孔隙度进行测算.贮水包括毛管孔隙吸持与非毛管孔隙滞留2种方式,其总量之和便是土壤最大贮水量.为方便对比,各样本均采取统一土层厚度予以计算.1.2.5 径流水样获取与分析.在改造完成后的1年内,进行径流水样采集.在采集样本过程中等到径流断流后,测量径流池内的径流深度,并据此推测径流体积.将径流池搅拌均匀,采集样本以测定其中所包含的养分与泥沙总量,在烘干以后称量其重量,并依据径流量计算泥沙含量.水样总体氮含量浓度利用过硫酸钾氧化———紫外分光度法进行测量,磷含量浓度利用硫酸钾氧化———钼锑抗分光光度法进行测量.
针对在这一时期当中采取不同处理方法的林地累积径流量进行测量,关于氮、磷及泥沙的流失总量可依据以下公式来展开计算处理：
在上述公式中：R代表在1 年内积累下的径流量,单位采用m3/hm2表示；M 代表氮、磷、泥沙在1 年内的总流失量,单位采用g/hm2或kg/hm2表示；n代表径流监测总次数；以及分别代表在第i次径流当中其中任意一块处理林中3径流小区的中径流量,单位为m3；m1i、m2i、m3i 则依次代表在第i 次径流过程当中3径流小区当中的径流氮、磷、泥沙含量,单位采用mg/L或g/L表示.
2 结果与分析
2.1 林分改造对凋落物现存量的影响
3组林分类型的凋落物厚度、鲜重、干重、最大持水量分别为：
（1）试验A 组.厚度（3.6&plun;0.1）cm,鲜重（5.96&plun;0.45）t/hm2,干重（4.97&plun;0.71）t/hm2,最大持水量（12.86&plun;2.40）t/hm2.（2）试验B 组.厚度（2.6&plun;0.2）cm,鲜重（3.41&plun;0.34）t/hm2,干重（2.89&plun;0.16）t/hm2,最大持水量（7.73&plun;0.93）t/hm2.（3）对照组：厚度（2.0&plun;0.1）cm,鲜重（3.12&plun;0.54）t/hm2,干重（2.83&plun;0.45）t/hm2,最大持水量（7.16&plun;0.68）t/hm2.
分析上述3 组数据,结果表明,在凋落物厚度及现存量方面,试验A组＞试验B 组＞对照组.结果表明：试验A组所采取的改造方法的凋落物现存量明显多于另外2 组,但组间差异无统计学意义.
2.2 林分改造对径流养分流失的影响
在3 个径流区内,经流水总氮浓度有着明显差异,然而无典型规律性特征.在整个监测过程中,试验A组、B组以及对照组的单次径流总氮浓度组间对比均无明显差异,径流水样内的整体氮浓度水平变化区间一直处于0.85~5.04mg/L、0.42~5.58mg/L、0~4.97mg/L,且平均浓度依次为2.61mg/L、2.51mg/L、2.81mg/L.在为期1年的监测过程中,对照组的整体氮流失最少,仅有205.82g/hm2,而其中试验A、B 组的中流失量为355.36 g/hm2、327.46g/hm2,组间对比差异无明显区别,但对照组最低.
在整个监测周期中,不同种植区林地的单次径流事件内,整体磷浓度都发生了较为明显的波动变化现象.特别是试验组B的变化现象最为突出,而试验组A与对照组的变化则波动幅度不大,且3 组均无典型规律特征,总体磷浓度变化无典型差异.试验组A、B和对照组的径流水样整体磷浓度水平基本保持在0.05~0.30 mg/L、0.06~0.58 mg/L 以及0~0.41mg/L,浓度值则依次为0.16 mg/L、0.22 mg/L、0.21 mg/L.在1年监测过程中,试验组A、B 组的整体磷流失量共累积了27.31 g/hm2、21.66 g/hm2,差异较为典型,且均明显高于对照组的15.21g/hm2.
3 结语
总之,在特定种植密度范围中,凋落物的总储量会因林分密度扩大而扩大,对于降雨的蓄拦能力也会同时随之增大.凋落物的持水量和浸泡时间表现出明显的对数相关性,同时,深度在40cm以内的土层,土质容重也会因密度升高而表现出先下降、后升高的趋势.土壤持水能力会随着林分密度的增大而表现出扩大趋势,以种植1336株/hm2效果最佳.
参考文献
[1] 储双双,张兵,莫罗坚,等. 林分改造对马占相思林水土和养分保持效能的影响[J].水土保持学报,2014（3）
[2] 王向前.相思林不同改造模式的水土保持效能研究[D].华南农业大学,2011
（责任编辑舒丹丹）
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