套种阔叶树种对红壤侵蚀区马尾松林生态功能的提升效果

摘要

我国南方红壤丘陵区受自然条件和人为干扰等因素的影响水土流失严重。福建省长汀县是南方红壤侵蚀区的典型代表，长期严重的水土流失已成为阻碍当地社会经济发展的重要瓶颈。经过有关学者和各级政府几十年的研究和治理，长汀县水土流失治理取得了很大成绩，水土流失得到了有效遏制，流失区的植被状况得到一定程度的恢复。但由于前期植被恢复以飞播马尾松为主，形成大面积以马尾松纯林为主的水土流失初步治理区，这些林分普遍存在林分结构简单、林下植被种类少、林下水土流失严重、生态功能低等系列问题。因此,如何通过对长汀强度侵蚀初步治理区马尾松林的改造，进一步巩固水土流失初步治理区的水土流失治理成果，提升马尾松林分的整体生态功能，成为当前生态环境建设中亟需解决的重大课题。大量的研究表明：林下套种阔叶树种不仅可改变林分层次，促进林下植被恢复，减少林地水土流失，而且可改善土壤理化性质，提高林分水源涵养功能，改善林内小气候，是提升林分整体生态服务功能的重要营林措施之一。但目前这方面的研究较少，因此，截至目前，还未找到红壤侵蚀初步治理区马尾松林改造的适宜树种和模式。本文以福建长汀红壤强度侵蚀初步治理区的马尾松林作为研究对象，在对长汀乡土阔叶树种资源进行全面调查的基础上，选择油桐、深山含笑、马褂木、无患子、山杜英、枫香6种阔叶树种，设计了马尾松林林下不同阔叶树种的套种模式，通过对马尾松林不同套种模式林木生长、土壤理化性质、林下植物种类、水源涵养功能、林内小气候等指标的测定，比较不同阔叶树种套种模式各指标与马尾松纯林的差异，分析不同套种模式对马尾松林生态功能的提升效果，同时采用相关性分析、聚类分析和主成分分析等方法对不同套种模式的生态恢复效果进行评价，最终筛选适宜长汀红壤侵蚀初步治理区马尾松林改造的阔叶树种及套种模式，以期为南方红壤侵蚀区马尾松林生态功能提升改造提供科学依据。
　　本研究主要内容包括：⑴套种阔叶树初期对马尾松林土壤物理性质有一定改善作用，主要体现在表层土壤（0-20cm），20-40cm和40-60cm土层土壤物理性质变化不明显；与马尾松纯林相比，不同阔叶树套种模式林地0-20cm土层孔隙结构、持水性能、容重均有一定程度的改善。⑵与马尾松纯林相比，除套种枫香模式20-40 cm土层土壤外，套种阔叶树模式各土层全P含量均有所提高，套种深山含笑模式各土层全P含量最高；不同套种模式0-20 cm土层速效钾和速效磷含量高于马尾松纯林，其他土层与马尾松林无显著差异；不同套种阔叶树模式各土层pH、其他养分、可溶性有机碳氮与马尾松纯林差异不显著。⑶6个套种阔叶树模式马尾松林的胸径和树高生长均大于马尾松纯林，但冠幅差异不显著；套种阔叶树第3年，不同套种模式林分地上部分生物量均显著高于马尾松纯林，其中，套种无患子林分林冠层生物量最大（10.71t/hm2），套种山杜英模式林下植被层生物量最大（1.83 t/hm2），套种深山含笑模式枯枝落叶层生物量最大（2.71t/hm2）。⑷6个套种阔叶树模式马尾松林草灌层的物种多样性、物种丰富度和均匀度均高于马尾松纯林。套种山杜英模式草本层的物种多样性及均匀度最高，套种深山含笑模式灌木层的物种多样性和丰富度最高，但不同套种模式草灌层的物种多样性差异不显著。⑸套种不同阔叶树种对马尾松林内的小气候有一定改善作用。各阔叶树套种模式的林内空气及土壤湿度均高于马尾松纯林，但温度差异不明显；套种阔叶树模式8月和9月的林内土壤昼夜温差高于马尾松纯林，而10至12月空气及土壤的昼夜温差无明显规律。⑹除套种深山含笑模式外，其他5种套种模式枝叶对水分的有效拦蓄率均大于马尾松；套种阔叶树种可提高马尾松林下植被对降水有效拦截，套种油桐、深山含笑、马褂木、无患子、山杜英、枫香模式林下植被对水分的有效拦蓄率分别是马尾松纯林的1.29、1.15、1.35、1.37、1.14、1.2倍；除套种马褂木模式外，其他套种阔叶树模式枯枝落叶水分的有效拦蓄率均大于马尾松纯林。⑺利用主成分分析方法，综合土壤理化性质、植被生长和多样性、林内土壤及空气温湿度、水源涵养功能等指标，对不同阔叶树套种模式的生态功能进行综合评价，得出套种不同阔叶树对马尾松林的生态功能提升效果排序为：马褂木模式＞无患子模式＞深山含笑模式＞油桐模式＞枫香模式＞山杜英模式＞马尾松纯林，其中以套种马褂木、无患子和深山含笑模式对马尾松林生态功能的综合提升效果较好。

目录

声明

前言

1 国内外研究进展

1.1 南方红壤侵蚀区水土流失成因及规律研究

1.2 南方红壤侵蚀区水土流失治理研究

1.3 水土流失区森林生态功能评价研究

2 试验地概况

3 技术路线

4 研究方法

4.1 试验设计

4.2 土样采集及测定方法

4.3 植被调查方法

4.4 林内小气候测定方法

4.5 林分生态功能提升效果的综合评价方法

4.6 数据处理方法

5 结果与分析

5.1套种阔叶树对马尾松林土壤理化性质的影响

5.2套种阔叶树对马尾松林生长及植被多样性的影响

5.3套种阔叶树对马尾松林内空气及土壤温湿度的影响

5.4套种阔叶树对马尾松林水源涵养功能的影响

5.5套种阔叶树马尾松林生态功能提升效果的综合评价

6 讨论

6.1 南方红壤侵蚀区马尾松林改造模式

6.2 南方红壤侵蚀区马尾松林生态功能提升效果

7 结论

参考文献

致谢