貴州黎平縣退耕還林不同配置模式下植被生物量對(duì)比分析

王引乾，孫保平，趙 巖，周湘山，鐘曉娟

（北京林業(yè)大學(xué)水土保持與荒漠化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083）

退耕還林是一項(xiàng)以恢復(fù)林草植被、改善生態(tài)環(huán)境為主要目標(biāo)的林業(yè)生態(tài)建設(shè)工程，它的理論基礎(chǔ)為恢復(fù)生態(tài)學(xué)。植物群落的生物量是生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的基礎(chǔ)和功能的主要表現(xiàn)形式[1-2]，也是生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境質(zhì)量的一種綜合體現(xiàn)，常用作生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)效果評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)[1，3-5]。因此，研究當(dāng)?shù)赝烁€林地上植被恢復(fù)群落的生物量及其分布格局，有助于科學(xué)評(píng)價(jià)植被恢復(fù)與重建效果。本文以恢復(fù)生態(tài)學(xué)基本原理為指導(dǎo)，對(duì)黎平縣不同退耕還林配置模式下植被喬灌層、草本層和枯落物生物量分別進(jìn)行了測(cè)定分析，揭示退耕還林還草工程實(shí)施過(guò)程中植物群落動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，為植被恢復(fù)、更新以及退耕還林還草模式的建立、完善和效益的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)提供理論基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

黎平縣位于貴州省東南隅，處于湘黔桂3省交界處，隸屬黔東南苗族侗族自治州。地理位置在E 108°37′～109°31′，N 25°44′～ 26°31′，全縣土地總面積4 441 km2。受流水下蝕作用和地質(zhì)構(gòu)造、巖組、水系控制等因素的影響，形成了侵蝕剝蝕構(gòu)造地貌，主要有山地、侵蝕地貌，丘陵及堆積地貌，河谷盆地等3種類型。從區(qū)域地貌類型特征看，以侵蝕構(gòu)造地貌——山地為主，全縣山地面積550萬(wàn)hm2，占全縣總面積的82.6%。黎平縣屬于中亞熱帶溫暖濕潤(rùn)氣候，縣內(nèi)年平均氣溫14.4～18.6℃，年降水量1 087～1 322mm，≧10℃積溫 4 272～5 527℃，無(wú)霜期294～299 d。土壤成土條件好，土層深厚肥沃，自然肥力較高，適宜多種植物生長(zhǎng)，地上生物資源極其豐富，特別是森林資源優(yōu)勢(shì)突出，發(fā)展林業(yè)得天獨(dú)厚。林業(yè)生產(chǎn)在全州、全省占有重要地位。全縣林地樹(shù)種中，以杉木、馬尾松、闊葉林為優(yōu)勢(shì)樹(shù)種。

2 研究方法

本文主要采用野外典型取樣調(diào)查及內(nèi)業(yè)實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合的方法，對(duì)黎平縣不同退耕年限的退耕地人工林、天然草地、農(nóng)耕地的植被生物量進(jìn)行了調(diào)查和對(duì)比分析。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)地取樣測(cè)定值和換算比例推算整個(gè)樣地?cái)?shù)據(jù)。

2.1 樣地設(shè)置

根據(jù)具體地段的立地條件、土地利用方式及退耕情況等因素，在不同配置模式的退耕林地上各設(shè)置20m×20m的標(biāo)準(zhǔn)樣地1個(gè)；在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)按對(duì)角線設(shè)置4個(gè)5m×5m的灌木樣方和5個(gè)1m×1m的草本樣方。

2.2 生物量調(diào)查及測(cè)定

對(duì)喬木層地上部分生物量的測(cè)定采用解析木法，地下根部全部挖起，對(duì)各部分器官稱重獲得鮮生物量；對(duì)灌木層、草本層及枯落物生物量測(cè)定采用全部收獲法；將取回的樣本在室內(nèi)烘干，計(jì)算求得各部分干鮮比，進(jìn)而推算出1 hm2退耕地上喬灌層、草本層和枯落物生物量。

3 不同恢復(fù)模式植被生物量的對(duì)比分析

3.1 不同植被恢復(fù)模式植被生物量測(cè)定分析

樹(shù)種組成不同，形成森林群落的主導(dǎo)因素不同，即使是處在相同地域，林齡相近的林分，其生物量的積累仍然會(huì)有明顯的差異[6]。生物量越大，植被恢復(fù)得越好，反之，則植被恢復(fù)較差。本文對(duì)研究區(qū)不同配置模式退耕還林地植被喬灌層、草本層的地上、地下部分生物量及枯落物生物量進(jìn)行了研究，通過(guò)分別對(duì)比各層生物量大小，說(shuō)明不同退耕還林配置模式對(duì)于植被各部分生物量積累作用的差異性。

3.2 退耕還林地不同林種生物量對(duì)比分析

黎平縣幾種退耕林種中，杉木林的生物量最大，為3 53075.16 kg/hm2，是生物量最小的亮葉含笑林的9倍。由此可見(jiàn)，兩種不同退耕模式下，植被恢復(fù)的差異較大。根系是森林生態(tài)系統(tǒng)生物量的一個(gè)重要組成部分，受研究條件限制，一直是生物量研究中的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)[7]。Brouwer[8]依據(jù)功能均衡理論提出的根冠干重比（R/S）模型，是研究根冠生長(zhǎng)及其相互關(guān)系的一種有效手段。本文對(duì)研究區(qū)7種不同退耕類型地上的8種退耕林種地下與地上生物量的定量關(guān)系（表示為R/S）進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)杉木雖然總生物量大，但是R/S比值卻較小，僅為0.13，這可能與杉木的根系分布較淺，主根小有關(guān)。鵝掌楸總生物量較大，為155 289.70 kg/hm2，且根部生物量占總生物量的比重最大，說(shuō)明該樹(shù)種生物量積累主要來(lái)自于根部，同時(shí)根部強(qiáng)大的吸水和固土能力可以有效地防止水土流失（表1）。

表1 不同林種的喬灌層生物量對(duì)比

3.3 林帶間草本層生物量對(duì)比分析

通常，草本是最先占領(lǐng)喀斯特生境的，由于多為一年生種類，故其主要作用是提供早期入侵樹(shù)種的蔽蔭，以及土壤和養(yǎng)分的積累。換言之，就是改善喀斯特微生態(tài)環(huán)境。有機(jī)物積累的多少，在一定程度上可以反映其生態(tài)效應(yīng)大小[9-10]。草本層是阻止雨水引起濺蝕、板結(jié)的最后屏障，它能有效消除經(jīng)喬木截留后雨滴最后的能量，并能阻留徑流的產(chǎn)生，防止徑流侵蝕。因此草本層生物量的大小也可表現(xiàn)為其對(duì)于改善地表徑流情況的差異性。

圖1 不同林下的草本層生物量對(duì)比

由圖1可知，草本層生物量排序?yàn)榱寥~含笑>香椿×榿木>杉木>毛竹>油茶>麻櫟×榿木>天然草地>山核桃>馬尾松>鵝掌楸?？梢?jiàn)，除了山核桃、馬尾松和鵝掌楸，其他幾種人工林模式下的草本恢復(fù)超過(guò)了天然草地，其平均生物量是天然草地的2倍，而亮葉含笑更是天然草地的4倍，其原因可能是亮葉含笑郁閉度小，林下光照充足，為恢復(fù)林下植被提供了良好的條件。山核桃林下草本層生物量較小，這可能與經(jīng)濟(jì)林模式受人為撫育影響有關(guān)，撫育量大，林下草本生存環(huán)境不穩(wěn)定。

3.4 枯落物生物量對(duì)比分析

降水經(jīng)過(guò)喬灌層截留后落到枯枝落葉層，由于枯枝落葉層增加了地表粗糙度，因此避免了雨水對(duì)土壤的直接濺蝕作用，延長(zhǎng)了水分下滲的時(shí)間，阻滯了地表徑流的流速。同時(shí)，由于枯枝落葉層覆蓋地表，能減少表層土壤水分的蒸發(fā)，且枯枝落葉層的分解物增加了土壤養(yǎng)分，從而改善了土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了林地土壤貯水保水作用。

圖2顯示，麻櫟林下枯落物生物量最豐富，為2 653.99 kg/hm2，其次為馬尾松，枯落物生物量為2 439.56 kg/hm2。此外，亮葉含笑、山核桃和鵝掌楸林下枯落物生物量小于天然草地，說(shuō)明這3種人工植被對(duì)于提高群落枯落物積累發(fā)揮的作用不明顯?？萋湮锷锪康拇笮∫才c林下灌草生物量和人為撫育干擾強(qiáng)度有關(guān)，對(duì)比圖1和圖2發(fā)現(xiàn)，香椿×榿木、杉木和毛竹林下草本層生物量相差不大，而它們的枯落物生物量也相差不大。同時(shí)，鵝掌楸林下草本層生物量和枯落物生物量均最小，可見(jiàn)枯落物生物量和草本層生物量有一定關(guān)系。

圖2 不同林下的枯落物生物量對(duì)比

4 結(jié) 論

杉木喬灌層生物量大，對(duì)于提高系統(tǒng)生產(chǎn)力的貢獻(xiàn)率大，但其地下與地上生物量比值R/S相對(duì)其他樹(shù)種為??；雖然主根不明顯，但是發(fā)達(dá)的側(cè)根穿透力強(qiáng)，對(duì)于固持土壤和涵養(yǎng)水源具有不可忽視的作用；杉木同時(shí)也是當(dāng)?shù)氐泥l(xiāng)土樹(shù)種，根據(jù)適地適樹(shù)原則，結(jié)合其植物學(xué)及生態(tài)學(xué)特性，可作為當(dāng)?shù)赝烁€林配置模式中主導(dǎo)的水土保持先鋒樹(shù)種；鵝掌楸總生物量及R/S比值均較大，對(duì)截留降雨，減少地表徑流，保持水土具有重要作用，為當(dāng)?shù)氐乃Ｏ蠕h樹(shù)種。

退耕還林后，亮葉含笑、香椿×榿木、杉木、毛竹、油茶、麻櫟×榿木等林下草本生物量的積累均超過(guò)了天然草地，這對(duì)于改善原來(lái)裸露地表的雨滴濺蝕起著重要作用。

豐富的活地被層和死地被層是退耕還林后水土保持效益的最大貢獻(xiàn)者[11]。麻櫟和馬尾松林下枯落物生物量積累較多，能有效降低地表雨滴擊濺和水土流失；大量枯落物的分解，還能增加土壤有機(jī)質(zhì)，改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)土壤抗沖抗蝕性。

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