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贵阳市二环林带不同林地水源涵养功能研究

2023-12-04 来源:好走旅游网
维普资讯 http://www.cqvip.com 安徽农业科学,Journal ofAnhui Agri.Sci.2008.36(2):535—538 责任编辑张杨林责任校对王淼 贵阳市二环林带不同林地水源涵养功能研究 李苇洁1,余天祥2,陈志华3,石登红4,陈训5 (1.贵州科学院喀斯特资源环境与发展研究中心,贵州贵阳550o0l;2_虫州省大 方县水利局,贵州大方551600;3.贵州大学林学院,贵州贵阳550025;4.贵阳学院,贵州贵阳550003;5.贵州科学院,贵州贵阳550001) 摘要对贵阳市第二环城林带不同林地树冠层与土壤层进行野外调查与室内分析,研究了林带内一些主要树种树冠和林地土壤层在 水源涵养方面的作用。结果表明,尽管受样地坡度和母质等因素的影响.但植物群落能明显降低土壤容重,改善土壤通气性及渗透性, 提高土壤最大持水量、贮水量和排水量.整个林带在贵阳市周边涵养水源和保持水土方面发挥了重要作用;同时土壤物理性质的改 善.也有利于植被的生长。 关键词二环林带;不同林地;水源涵养;研究 中图分类号¥757 2 文献标识码A 文章编号05l7—66l1(2008)02—00535—04 Study on Headwater Conservation of Different Forest Land in the Second Forest Zone around Guiyang City LI Wei-jie et al(]Research Center of Karst Resource Environment and Development,Guizhou Academy of Sciences,Guiyang,Guizhou 550001) Abstract The headwater conservation of canopy and soiI layer in the second forest zone around Guiyang city are studied by investigating and analysis The results;show that the vegetable community can decrease remarkably the density of soil.improve air permeability and infiltration character,increase maximum water holding capacity,water accumulating and drainage abilities The whole second forest zone plays an important function for soiI and water conservation around Guiyang city At the same time.the solI physical characteristics are improved and it is good orf the vegetable growth Key WOrds The second forest zone;Different Iand;Water conservation;Research 林冠层的涵养水源功能主要表现在截留降雨、缓和雨 势、降低雨滴动能和减少雨滴对林地表层土壤的破坏,从而 增强水分渗入土壤的有效性方面。土壤是固相、液相、气相 平均年降水量1 200 mm,4~9月的降水量占全年的78.5%, 水热同季,有利于各种植物的生长发育。规划区内土壤类型 多样,碳酸盐岩分布广泛,岩溶地貌发育明显。建设第二环 城林带,把25。以上坡耕地、荒山荒地,河流、道路两侧的迎 面坡,水库、湖泊周围1 km范围内,全部绿化植树,增加森 林覆盖,涵养水源,减少水土流失,有效保护湖、库水质,确 保城市用水安全,势在必行。整个二环林带共引入63个树 种,有猴樟、银杏、樱花、红叶李等。 1.2研究内容和方法 1.2.1树冠持水量的测定。在所调查的林地内选取一些主 三相态的综合体,其中土壤水分是最活跃的因素,是联系地 表水和地下水的纽带,是陆地植物赖以生存的源泉。林地土 壤的水分状况与气候、植被、地形、土壤性质等自然因素有 关,林分类型不同,林地的拦截降水、储蓄水分、调节径流的 功能也不同.导致不同森林类型的水土保持和水源涵养能 力有所差异[1-21,不同森林类型土壤的物理性质差异直接影 响土壤水分的储蓄方式和蓄存量,关系到林地涵养水源潜 能的强弱[31。笔者选取贵阳市第二环城林带部分具有代表性 的地段作为研究对象,旨在揭示林带不同林地水源涵养功 能.为科学经营提供理论依据及建议。 1材料与方法 要树种的标准枝,称其鲜重,然后浸入水中30 arin和1 h.取 出,滴干重力水,称其重量,求出各标准枝的持水量和持水 率。根据标准枝计算树冠枝数,从而根据标准枝的持水率和 持水量计算树冠一次最大持水量。 1.2.2林地土壤物理特性的测定。在每种林地上选取5个 典型地段各挖一个土壤剖面,观察并记录土壤剖面特征。用 铝盒和环刀每层取样2个,带回室内进行土壤物理特性测 1.1研究区概况贵阳市地处云贵高原的东斜坡上,地跨 长江水系的乌江支流与珠江水系红水河支流的分水岭。加 强城市环境综合治理,改善生态环境,创建山、水、林田有机 结合的绿色生态环境系统,把贵阳建成“森林之城、休闲胜 地”,已成为贵阳市城市建设的一大目标。贵阳市第二环城 林带(简称二环林带)位于106o17 ~107。01 E,26。12 ~27o20 N,东邻龙里;南接惠水、长顺;西靠黔西、织金;北接息锋、开 阳。林带周长304 km.平均海拔1 250 m,项目区属亚热带季 风湿润气候区,纬度较低,海拔较高,具有较明显的高原性 季风气候特点。夏无酷暑,冬无严寒,春秋气候多变,水热资 源丰富,阴天多、日照少,空气湿度大,年相对湿度80%左 右,年平均气温15.3℃,≥10℃积温3 700~4 710℃,最热的 7月平均气温24℃,极端最高气温37.5℃,最冷的1月平均 气温4.9℃,极端最低气温一7.8℃。全年无霜期270 d左右; 基金项目 贵州I科学院基金项目《贵阳二环林带研究》,编号:贵科合 字2006001。 作者简介李苇洁(1977一),女,贵州毕节人,硕士,助理研究员,从事 森林生态与水土保持方面的研究。*通讯作者,研究员,博士 生导师。 定,各林地土壤物理特性以5个地段的平均值计算。土壤含 水量以烘干法测定.按照林业标准LY/T1210~1275—1999测 定计算土壤含水量、水分系数、土壤容重、最大持水量、非毛 管持水量、田间持水量、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、通气 度、渗透速度、渗透指数等指标 。 2结果与分析 2.1林冠持水能力林冠对降雨的阻截,避免了降雨对地 面的直接溅击,削弱了雨滴的溅蚀和径流对土壤的冲刷,从 而能有效地减轻水土流失[541。另外,林冠层也是林下枯枝落 叶的直接来源。林冠层截留量主要由降雨停止时林冠表面 保留的雨量和降雨过程中以林冠层蒸发的水量构成,其中 林冠蒸发量较少,因此,林冠截留能力的大小主要由林冠表 面对水分吸附能力的高低所决定。林冠持水的模拟测定,可 以很好地反映各种植物对水分吸持能力的高低。一般来说, 树种枝叶量(主要是叶量)、叶片大小、叶着生状态、叶表面 收稿日期2007.07.17 维普资讯 http://www.cqvip.com 安徽农业科学 2008.年 积大小和粗糙程度等因素影响其对雨滴的分散能力和持水 量。叶片越大,分散雨滴能力和汇集能力相对较强,叶总表 面积越大,着生越聚集,持水率越高,而叶表面越粗糙对降 率相差较大,以猴樟的持水率最大,1 h之后达到60.43%, 而银杏的却只有I2.58%(表I)。从调查情况来看,猴樟在 雨的吸附能力就越强。一般情况下,若以林外降雨量为100% 计算,则林冠下的雨量约占60%~85%,林冠截留量约为 15%~40%。经测定,二环林带内的一些主要树种林冠持水 整个二环林带内长势最好,枝繁叶茂。银杏最差,树冠很小, 目前的持水能力稍小一些,但是随着林木不断生长及林下 其他植被的恢复,整个林分树冠的截水能力就会不断提高。 2.2土壤层的持水能力林地土壤是森林涵养水源的主 表1二环林带部分主要树种的树冠持水能力 Table 1 Water-holding capacity of the major species in some forestbelt of No.2 ring road 体,其涵养水源的能力占整个林分的85%以上,林下土壤 管孔隙有利于土壤保持吸着水分,它的大小决定着土壤田 被称为天然绿色水库,降雨能沿着土壤孔隙下渗,成为土壤 间持水能力,因而对植物生长过程中水分的供应有直接的 贮水和地下径流,从而达到涵养水源和保持水土的作用。表 影响。非毛管孔隙是水分进入土壤的主要通道,因其孔隙直 2表明,二坡山林地土壤A层的最大持水量、毛管持水量和 径大而有利于土壤通气透水,利于土壤迅速排水而能接纳 田问持水量分别是59.8l%、45.4l%、26.93%,B层的分别 新人渗的雨水,所以,在降雨过程中,土壤水分的渗透量及 为51.54%、33.53%、24.2%,位居整个调查点榜首.说明该 渗透速度主要决定于非毛管孔隙度的大小。该区林地A层 林地土壤有较大容水能力,原因是二坡山的植被种类丰富. 毛管孔隙和非毛管孔隙状况良好,这对目标树种根系生长及 植被覆盖率最高。容重不仅是反映土壤肥力的重要指标,而 其植被恢复中的水分供应以及该地区水源涵养都极有利。 且还影响着土壤的渗透能力。土壤容重是衡量土壤物理性质 2.3土壤的渗透性能表4表明,无论是初始渗值还是稳 的重要指标之一,浙江林学院叶仲节教授研究提出的单项 渗值,都以黔陶的最大,二坡山第2,退耕地第3,一些石山、 肥力指标 ,容重可分级为<1.20 g/cm (I级);1.21—1.30 cm 半石山的最差。一方面这与林地土壤本身母质有关,黔陶是 (II级);1.31~1.40 m3(III级);1.41~1.50 cm (IV级);>1.51 砂页岩发育的土壤,比较疏松,加上火烧之后,养分循环充 cm3(V级)。表3表明,有6个林地A层的容重属于I级, 足,所以渗透性比较好。二坡山是硅质灰岩发育的土壤,林 说明土壤肥力高、疏松、渗透能力强。有3个林地A层的容 内植物物种丰富,覆盖率很高,植物的根系对土壤表层的通 重属于II级,这主要是由于林地的植被种类相对单一,覆盖 透性能改善良好。退耕地的早期有人为改良作用,加上造 率稍低造成的。土壤中毛管孔隙是土壤贮水的主要地方,毛 林初期林分生长迅速,林木根系迅速扩张,因此其表层的渗 表2二环林地土壤水分组成 Table 2 Composition of s ̄l moisture in woodland of No.2 ring road 地点造林地类型林地类型Locati。ns Reforestatiwater stora g l0ns ton woW odlandtypeses  曼 TLh最e大m持axi水mu量m∥wa%te ; 蝴Soil vDes eVe h。lnOldidlng capacitcapaclty V 1a o lO m g cap a cl ty  holding caDaci.tv 。ont。nt ‘ 33.53 23.94 花溪黔陶火烧迹地 猴樟一樱花林 28.89 23.18 花溪石板石质山地 银杏一杜英林 26.59 21.35 都拉 退耕地 凯特杏一梨林 31.84 27.15 教导大队退耕地 杜英一紫薇林 34.59 31.50 贵铝一矿半石山 杜仲一光皮桦林 34.94 25.95 观音山 退耕地 猴樟林 34.60 29.17 观音山 半石山 杜英一银杏林 25.45 23.53 二坡山 荒坡 樱花一红叶李林 45.41 33.53 维普资讯 http://www.cqvip.com 36卷2期 李苇洁等贵阳市二环林带不同林地水源涵养功能研究 537 乌当金华 退耕地 猴樟一喜树书 : 11 35 10.67 7.12 5.23 花溪黔陶 花溪石板 都拉 教导大队 贵铝一矿 观音山 观音山 二坡山 火烧迹地 石质山地 退耕地 退耕地 半石山 退耕地 半石山 荒坡 猴樟一樱花书 : 银杏一杜英书 凯特杏一梨书 杜英一紫薇书 杜仲一光皮}{ ;林 猴樟林 杜英一银杏蒯 樱花一红叶李 :剜( 26.94 8.25 l1.79 6 84 8.23 l1 58 8.21 18.08 23‘29 7.55 10.95 4.93 6.93 10 95 2 74 16.93 15.52 5.03 7l3O 3-28 4.62 7-3O 5.47 1 1-29 1 1 44 3 65 5.32 2-38 3l37 5.21 3.92 8l34 透比石山、半石山的好。但二环林带在石山、半石山通过客 生态环境,构筑“两江”生态屏障,保护长江、珠江下游地区 长治久安发挥了重要作用。 3.2建议 土造林之后,造封结合,带动了其他植被的恢复。 3结论与建议 3.1结论 (1)从水源涵养的角度出发,生态林的建立必须贯彻适 地适树的原则,优先选择根系繁多、枝叶繁茂、树冠庞大的 树种,以猴樟为最佳树种。 (2)林地土壤水源涵养功能的充分发挥要靠良好的群 (1)土壤物理学特性影响土壤的通气、透气、持水、导 热、抗蚀等功能,是反映土壤质量的一个重要方面[81。土壤容 重、孔隙度反映了土壤紧实状况,孔隙分布可反映出土壤结 构的好坏,影响土体中水、肥、气、热等因素的变化与协调。 (2)树冠层是以对降雨的截留和向林下提供枯枝落叶 而发挥水源涵养功能的,如猴樟这种树冠庞大、叶表面积 一落结构来帮助完成,二环林带在一些荒山地带种下了一些 目标树种,采取封造结合,使整个山头植被迅速恢复。而在 些退耕地上,目标树种长势良好,但是林下其他物种数量 却很少,林分结构单一,不利于林地水源涵养功能的发挥, 因此今后要注重这种地段的层次结构。 大、四季常绿的树种最优。群落的多层次结构优于单层结 构,良好的树种搭配,是形成稳定群落的发展方向。 (3)虽然土壤层的水库作用受土壤母质的影响最大,但 是从调查结果可以看出,水源涵养能力火烧迹地>密林地> (3)二环林带内的一些生态景观,如樱花园、梅园等都 是一些比较适宜的休憩场所,但缺乏专门的管理和监督,容 易遭到破坏。因此,要杜绝游人对林地的踩踏,同时保护好 林下的生物多样性和枯枝落叶层,达到可持续发展。 (4)林地土壤的总蓄水量由土壤最大贮水量和枯枝落 退耕地>半石山>石山,从很大程度上说明了植被覆盖度和 群落结构对林地水源涵养功能的影响最大。因此,二环林带 内务必以创造良好的林分结构为目标同时兼顾景观效果。 (4)植物群落的进展演替明显改善了土壤的物理性状. 尽管由于样地本身存在母质的差异性.但植物群落的进展 叶贮水量两部分组成.枯枝落叶层也是保证森林充分发挥 水源涵养作用的一个重要层次,具有明显的蓄水保土作用, 并且其分解还能给植物的正常生长提供大量有机质。没有 演替能明显降低土壤紧实性,增加孔隙度.改善土壤通气透 水性及持水性能,呈现出与土壤质地效应相反的变化趋势. 促进了土壤肥力潜力的发挥[91。而土壤物理结构的改善也有 利于植物的生长。 它的保护,土壤表层较大程度受到降雨的击溅,细小的土壤 颗粒极易堵塞非毛管孔隙,在地表形成致密的结皮,大量降 水将变成地表径流 。因而,增加地表覆盖,保护枯枝落叶 层不受人为破坏,保护降水进入土壤的通道,对土壤库容的 (5)-环林带属城市生态环境系统工程,对改善贵阳市 维普资讯 http://www.cqvip.com

安徽农业科学 2008生 充分使用和植物生长有积极的意义。由于二环林带还处在 【4]国家林业局.中华人民共和国林业行业标准——森林土壤分析方 造林早期,大多数林地枯枝落叶的水源涵养功能还没有得 法,LY/T1210—1275—1999[¥1.北京:林业出版社,1999. 到体现,今后应加大对这一层次的重视和管理。 【5]卞相玲,邢德天,吕曙光,等.侧柏麻栎混交林水土保持效益研究fJ1_ 山东林业科技,2003,149(6):13—14. (5)从生态角度看,二环林带是功在当代,利在千秋的 f6]夏江宝,曲志远,朱玮,等.鲁中山区不同人工林土壤水分特征『J1_中 一项工程,相关部门应加大后续管理的力度,切勿重造轻管。 国水土保持科学,2005,3(3):45—5O. [7]翁尧富,钱新标,叶仲节.苗圃地土壤肥力评定初探fJ1_浙江林业 参考文献 科技,2001,21(6):14—19. [11李德生,张萍,张水龙,等.黄前库区森林土壤蓄水能力研究fJ1_南京 [8]张庆费,由文辉,宋永昌.浙江天童森林公园植物群落演替对土壤物 林业大学学报:自然科学版,2004,28(1):25—28. 理性质的影/7 ̄j[j].植物资源与环境,1997,6(2):36—40. [21张保华,何毓蓉,周红艺,等.长江上游典型区亚高山不同林型土壤 [9]孙波,张桃林,赵其国.我国中亚热带缓丘红粘土红壤肥力的演化 结构性与水分效应fJ1_水土保持学报,2002,16(4):127—129. Ⅱ.化学和生物学肥力的演4 ̄2[J1.土壤学报,1999,37(2):203—216. [31陈红跃,刘钱,康敏明,等.东江水源林不同混交组合林地枯落物和 [1O]李苇洁,陈训.马缨杜鹃林区枯枝落叶与土壤持水特性研究『J1_贵 土壤持水能力研究fJ1_生态环境,2006,15(4):796—801. 州科学,2005,23(2):6O一65. (上接第489页) 研究,逐步建立主要荔枝品种的平衡配方施肥专家系统。 利亚进行的Fe、在中国进行的B、在南非进行的zn和Cu 参考文献 试验。也进行了有限的砂培来研究N、P、K、Ca、Mg,但大多 【1]吴淑娴.中国果树志・荔枝 ].北京:中国林业出版社,1998:22. 数研究选用的营养供应范围过于狭窄,而且还没有进行组 [2]农业部.中国农业全书・福建卷[M1.北京:中国农业出版社,1997. 织营养分析,这样就难以确定临界营养含量。王仁玑等 [3]农业部.中国农业全书・广西卷 ].北京:中国农业出版社,1997:29. [4]王仁玑,庄伊美,陈丽璇,等.福建主要亚热带果树叶片营养元素适 (1988) 依据调查丰产园荔枝营养状况来建立高产荔枝果 宜含量的研究fJ1_亚热带植物通讯,1988,17(2):1-5. 园的叶片营养标准,即兰竹荔枝适宜标准。广东省提出了糯 [51何永群,龙淑珍,韦昌比.早熟荔枝氮磷钾营养诊断研究『J1_广两农 业科学,1999(4):178—180. 米糍、淮枝和桂味的大量元素的诊断标准范围(倪耀源等, [61郑煜基,林兰稳,罗薇.荔枝营养需求特点及其施肥技术研究『J1_土 1986t ̄;陈秀道等,19981171)。Galan Sauc0(1987) 报道了荔枝 壤与环境,2001,10(3):204—206. 生产的叶片营养标准,但没有提供有关丰产所需的营养范 【7]MENZEL C M,CARSELDINE M L,HAYDON G F,et a1.Areview of existing and proposed new leaf newtrient stards for lychee【J1 _围的来源,或者推荐特定取样时间、类型的资料。一般而言, Scientia Hoft,1992,49:33—53. 应在植物营养成分季节性变化最小的发育时期采样进行叶 f81周修冲,SAM PORTCH,谢锋,等.名优荔枝营养营养特性及钾、硫、 分析,Menzel和Simps0n(1987)㈣在昆士兰亚热带地区就考 镁肥效应研究『J1_广东农业科学,2001(5):31—33. f91戴良昭,郭仰楚,谢希尧.兰竹荔枝矿质营养状况与化学调控的影响 察了叶片营养水平的季节性变化的影响,收集了几个不同 『J1_福建省农业科院学报,1995,10(1):48—53. 品种和取样时期的资料,制定出亚热带昆士兰标准(Menzel [10]陆顺满,陈秀道,杨少海.荔枝氮、磷、钾营养吸收特性研究fJ1_广东 农业科学,1993(1):24—26. 等,1987),Menzel指出其标准虽然与其他荔枝生长地区相 【11]任敬民,李建国.糯米糍荔枝裂果与矿质营养的关系 佛山农牧 比,气候和土壤类型存在众多差异,但是其生长和结果曲线 高等专科学校学报,1994(1):30—33 却是相似,不能认为土壤类型的差异会影响叶片标准,除非 【12]李建国,高飞飞,黄辉白,等.钙与荔枝裂果关系初探【M1.华南农业 大学学报,1999,20(3):45—49 在土壤含有过剩的一种或多种营养元素。故此他认为其荔 [13】马国瑞,石伟勇.果树营养失调症原色图谱『M】.北京:中国农业出 枝标准具有广泛的应用性。伏广农等(2007) 对深圳市4 版社,2001:1-98. 个典型丰产园糯米糍荔枝叶片7种矿质养分(N、P、K、Ca、 【14】THOMAS M B,FERGUSON J,CRANE J H.Identification of N,K, Mg,Mn,Zn and Fe deficiency symptoms of carambola,lychee,and M Zn和B)含量进行统计分析,提出了4个关键生育时期 papaya grown in sand CUlture【c】∥108th Annual meeting of the (秋梢老熟期、花芽形态分花期、谢花期、果实成熟期)7种 Florida State Horticultural Society.Proceedings of the Florida 矿质养分的充足含量范围,并且认为采样地点和生育时期 State Horticultural Society,Orlando,Florida.1995,108:370-373. 【15]MENZEL C M,CARSELDINE M L,SIMPSON D R.The effect of 均对叶片营养元素含量有显著的影响。此外,伏广农等 fruiting status on nutrient composition of litchi during the (2006)『21】利用SPAD-502型叶绿素计研究了荔枝叶片绿度 lfowering and furiting season[J].Hortic Sci,1988,63:547-556. 值即SPAD值与全氮含量的关系,认为绿度值与叶片全氮 f16】倪耀源.荔枝果实发育期间的矿质营养研究fJl_华南农业大学学 报,1986(4):5-10. 含量呈显著正相关,初步认为可以用叶片绿度值估算全N [17]陈秀道,陈建生,张发宝,等.荔枝施用氮钾肥料的效应『J1_广东农 含量进行荔枝叶片N素营养状况诊断。 业科学,1998(2):27—29. [18]GALAN SAUCO V.The culture of litchi[M].Rome:FAO,1987:203 Hundal等(1995,1996)[22-23]把诊断施肥综合法应用到荔 [19]MENZEL C M,SIMPS0N D R.Lychee nutrition:a review[J].Scien— 枝叶片营养诊断中,但将大量元素和微量元素分别进行了 tia Hortic,1987,31:195—224. 研究,而且选用常规DRIS法。谢世恭等【24]运用充足范围法 [20】伏广农,张新明,曾亚妮,等.糯米糍荔枝叶片矿质养分含量充足范 围的确定l J1.土壤通报,2007,38(2):291—295. (标准值法)与修正诊断施肥综合法(M—DRIS)对深圳市2 [21】伏广农,张新明,曾亚妮,等.糯米糍荔枝叶片绿度值与全氮含量的 个低产园糯米糍N、P、K、Ca,Mg,B、zn的丰缺状况进行了 关系初探lJJ.中国南方果树,2006,35(4):34—35. 诊断。结果表明,与充足范围法相比,M-DRIS不但可以衡量 [22]HUNDAL H S,ARORA C L.DRIS approach for nitrogen,phos— phorus and potassium foliar diagnostic norms for lychee(Litchi 养分相对平衡状况,还能够提供施肥次序和养分潜在缺乏 chinensis)l JI.Journal of the Indian Society of Soil Science,1995,43 的信息,为荔枝平衡施肥提供参考依据。 (1):58—63. [23 HUNDAL H S,ARORA C L.Preliminary micronutrients foliar 3研究展望 diagnostic norms for litehi(Litchi chinensis Sonn)using DRIS  lJI. 按照早、中、晚熟进行分类,建立相应品种的关键生育 Journal of the Indian Society of Soil Science,1996,44(2):294-298. 期的矿质养分指标体系;探讨即时的荔枝田间矿质营养诊 『241谢世恭,谢永红,曾亚妮,等.充足范围法和修正诊断施肥综合法在 荔枝营养诊断中的比较lJJ_华南农业大学学报,2006,27(3):12—15. 断的技术,并建立相应的指标体系;开展荔枝平衡配方施肥 

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