丹霞地貌石質山地封山育林效益分析

鄭生輝

(甘肅省甘南州臨潭縣林業局，甘肅臨潭747599)

丹霞地貌石質山地封山育林效益分析

鄭生輝

(甘肅省甘南州臨潭縣林業局，甘肅臨潭747599)

通過設定固定樣地，應用灌叢草坡型、灌木林型、喬灌型、棄耕跡地型封育類型，經過6年封山育林，不同封育類型群落蓋度比對照區平均增大25%，群落平均高比對照區平均增長0.3m，物種多樣性指數比對照區均呈增加趨勢，群落的穩定性比對照區進一步增強，土壤含水率比對照區逐年增加，土壤有機質、全氮(N)、磷(P2O5)比對照區增加37.7%、11.9%、22.7%，土壤透水性比對照區平均增加13.4%，土壤孔隙度比對照區平均增加10.3%，土壤容重比對照區平均降低0.23g/m3，6年減少土壤侵蝕量6019kg/hm2。

封山育林；封育類型

1 試驗地自然概況

試驗地位于甘肅省臨潭縣冶力關鎮西北約6km處，甘南、臨夏、定西三州(市)交界處，地理位置為103°35′E， 35°05′N,屬青藏高原東北邊緣與黃土高原交匯區，西秦嶺西端。海拔在2100～3926m。年太陽總輻射量為4986.9～5643.8 MJ/m2，生理輻射量為2443.6～2765.8MJ/m2，年日照時數2186～2364h；年平均氣溫為5.1～7.1℃，年極端最高溫度為37℃，年極端最低溫度為-23.8℃，≥10.0℃年積溫為790.7～1635℃，年蒸發量為1080～1375mm，干燥度0.12～1.09；全年以西北風為主，年平均風速為1.4m/s；年降水量為612mm，降水豐富且季節分布不勻，無霜期90～110d。母巖以紅砂礫巖為主，間有少量的純質砂巖，巖石裸露率高。土壤只有山頂和山麓存在著少量的亞高山草甸土、褐土、栗鈣土、暗棕壤、山地草甸土、粗骨土6個土類，土層淺薄，石礫含量高，屬丹霞地貌石質山地。

2 研究方法

本試驗調查分析于2008～2013年底在冶力關赤壁幽谷進行，按封育和對照兩種方式，分別對選定的喬灌型、灌木林型、灌叢草坡型、棄耕跡地型4種類型自然條件和植被長勢相對一致的地塊設定固定樣地進行不同類型的對比試驗，每個類型設置3個固定樣地，每個樣地面積300m2，3次重復，試驗統一采取隨機設置，此后分別于2009年4月、2011年7月、2013年10月進行調查取樣記錄，每個類型樣地調查取樣均重復3次。

試驗數據用Microsoft Excel軟件進行初步分析處理，并制作有關圖形。

3 結果與分析

3.1 成林早，見效快

由圖1可見，石質山地經過6年封山育林，對4種類型的群落蓋度均產生影響，各種類型間的蓋度變化也有所不同。第1次取樣時(2009年4月)，封育區灌叢草坡型、棄耕跡地型的蓋度均高于對照區，灌木林型、喬灌型基本和對照區持平；第2次取樣時(2011年7月)，封育區灌叢草坡型、灌木林型、喬灌型、棄耕跡地型 4種類型的蓋度均高于對照區；第3 次取樣時(2013年10月)，對照區的灌叢草坡型、灌木林型的蓋度比第2次采樣時有所下降，而封育區4種類型的蓋度均呈增大趨勢。封育區灌叢草坡型群落蓋度比對照區增大40%，灌木型增大20%，喬木林型增大25%,棄耕跡地型增大15%。封育區灌叢草坡型、灌木林型、喬灌型、棄耕跡地型 4種封育類型群落的蓋度比對照區平均增大25%。

圖1 不同類型群落蓋度變化

盡管丹霞地貌石質山地生態立地條件較差，但只要實施封山育林，加強管護，并采取一定的人工促進措施，森林和其他植被也能得到很快恢復。由圖2可見，石質山地經過6年封山育林，封育區灌叢草坡型群落平均高(0.36m)，比對照區(0.18m)增長0.18m；封育區灌木林型群落平均高(1.62m)，比對照區(1.35m)增長0.27m；封育區喬灌型群落平均高為(2.34m)，比對照區(1.77m)增長0.57m；封育區棄耕跡地型群落平均高為(0.26m)，比對照區(0.08m)增長0.18m。封育區群落平均高比對照區平均增長0.3m。可見，在人工造林困難的邊遠山區實施封山育林，具有成林早、見效快等特點，是恢復植被、擴大森林資源面積的有效途徑。

圖2 不同類型6年平均高的變化

3.2 群落多樣性得到有效保護

由于實施封山育林，停止了人為和牲畜侵害，在一定程度上改變了植被的生長環境，石質山地經過6年封山育林，封育區灌叢草坡型、灌木林型、喬灌型、棄耕跡地型顯示出物種多樣性指數增高趨勢。由圖3所見，對照區除了棄耕跡地型外，物種多樣性指數均逐年減少，相反在封育區，隨著封育時間的延長，4種類型的多樣性指數均呈上升趨勢。根據香農-維納(Shannon-wiener)多樣性指數計算得出，灌叢草坡型物種多樣性指數最大，喬灌型次之，灌木林型封山后由于采取樹種組成、密度調控措施，個體數量減少，故物種多樣性指數有所降低。棄耕跡地型立地環境條件(2008～2013年)變化較大，侵入的植物物種主要以草本、沙柳、沙棘、栒子、樺木等占優勢，為群落演替的初始階段，因此物種多樣性指數也較低。這說明封山育林對保護物種多樣性具有重大作用。

圖3 不同群落多樣性指數變化

3.3 有利于群落進展演替

根據生態優勢種重要值(importance value)的測定，石質山地經過6年封山育林，灌叢草坡型和棄耕跡地型為群落演替的初期階段，優勢樹種組成變化較快(見表1)。例如灌叢草坡型封山后，適應性較強的金露梅、錦雞兒未發生變化，而位于3、4、5位序的山生柳、忍冬、衛矛位序發生了變化，山生柳被衛矛代替；灌木林型中原重要值較小的沙柳重要值增大，上升為第2位。實施封山育林后，由于生態環境的改變，對于那些喜光、矮小的叢生灌木如錦雞兒、小檗等，隨著演替進展，將逐漸被喬木和高大的灌木所代替，因此，對灌叢草坡型和棄耕跡地型這些類型采取人工促進措施時，要注意樹種演替組成變化這一規律。可見，石質山地通過封山育林，能促進森林演替與天然更新，可形成在當地的自然環境條件下多種植物組成的、穩定性較強的混交林。

表1 不同類型封山前后優勢種重要值變化

3.4 培肥地力，提高土壤養分循環

石質山地經過6年封山育林，林地得到了有效保護，枯枝落葉不斷積累，腐爛分解后有效的增加了土壤有機質含量，土壤的物理性狀也得到了良好的改善，起到了改良土壤和提高土壤養分循環的作用。據2009年4月、2011年7月、2013年10月對0～30cm土壤層取樣測定，封育區有機質、全氮(N)、磷(P2O5)含量均比對照區有所增加，尤其是土壤有機質含量增加幅度較大，在4種不同類型封育區土壤有機質平均含量(19.68g/kg)比對照區土壤有機質平均含量(14.29g/kg)增加37.7%；封育區全氮(N)平均含量為(1.37g/kg),比對照區全氮(N)平均含量(1.21g/kg)增加11.9%；封育區磷(P2O5)平均含量為31.3mg/kg,比對照區磷(P2O5)平均含量(27.92mg/kg)增加22.7%。見圖4、圖5、圖6。

圖4 不同類型土壤有機質變化

圖5 不同類型土壤全氮變化

3.5 涵養水源，改善土壤結構

通過對封育區和對照區4種不同類型0～30cm土壤層水分含量測定的結果，封育區土壤含水量均成增高趨勢。2009年4月第一次取樣時比對照區平均增加8.5%，2011年7月第二次取樣時比對照區平均增加34.4%，2013年10月第三次取樣時比對照區平均增加45.5%，見圖7。可見，石質山地封山育林土壤水分含量逐年呈增加趨勢，起到涵養水源、保持水土的作用。

圖7 不同類型6年土壤水分含量變化

由于封山育林增加了枯枝落葉量，改善了土壤理化性質。據2009年4月、2011年7月、2013年10月對封育區和對照區0～30cm土壤層取樣測定的結果表明：封育區灌叢草坡型土壤容重為(1.13g/m3)比對照區土壤容重(1.32g/m3)降低0.19g/m3；封育區灌木林型土壤容重為(0.92g/m3)，比對照區土壤容重(1.25g/m3)降低0.33g/m3；封育區喬灌型土壤容重為(1.04g/m3)，比對照區土壤容重(1.2g/m3)降低0.16g/m3；封育區棄耕跡地型土壤容重(1.75 g/m3)比對照區(1.99g/m3)降低0.24g/m3；4種不同類型封育區比對照區土壤容重平均降低 0.23g/m3，見圖8，封育區土壤透水性、土壤孔隙度明顯增加，比對照區平均增加13.4%、10.3%，其中灌木林型的土壤透水性、土壤孔隙度增加幅度最大，見圖9、圖10。可見，由于封山育林后土壤腐殖質的增加和有效孔隙及土壤動物活動留下的孔穴，為水分滲透、蓄積水分創造了良好的條件。

圖8 不同類型6年土壤容重變化

圖9 不同類型6年土壤透水性變化

圖10 不同類型6年土壤孔隙度變化

3.6 固結土壤，減少水土流失

據2009年4月、2011年7月、2013年10月對封育區和對照區所測定的數據，封育區灌叢草坡型、灌木林型、喬灌型、棄耕跡地型4種不同類型6年土壤平均侵蝕量均比對照區有所下降，封育區灌叢草坡型6年土壤侵蝕量為(980.5kg/hm2),比對照區6年土壤侵蝕量(2020 kg/hm2)減少了1039.5 kg/hm2；封育區灌木林型6年土壤侵蝕量為(660.4kg/hm2)，比對照區6年土壤侵蝕量(1774.2 kg/hm2)減少了1113.8 kg/hm2；封育區喬灌型6年土壤侵蝕量為(649.2 kg/hm2)，比對照區6年土壤侵蝕量(1465.8 kg/hm2)減少了816.6kg/hm2；棄耕跡地型土壤侵蝕下降最為明顯，封育區6年土壤侵蝕量為3078.6kg/hm2，比對照區6年土壤侵蝕量(6127.7kg/hm2)減少了3049.1 kg/hm2，封育區6年比對照區減少土壤侵蝕量6019kg/hm2。見圖11。可見，石質山地經過6年的封山育林，林分結構得到進一步改善，林木的根系在水平和垂直方向上固持網絡土壤的功能增強，另外根系之間的縱橫交錯、相互纏繞，構成一個密集、復雜的網絡體系，使表土、心土、母質連成一體，起到固結土壤的作用。

圖11 不同類型6年平均土壤侵蝕總量變化

4 結論

本研究通過對當地傳統造林方式的調查分析和對冶力關丹霞地貌石質山地封山育林造林技術體系的研究，通過設置固定樣地進行試驗和農戶調查，以及對冶力關丹霞地貌石質山地封山育林所產生的生態效益進行分析，得出如下主要結論：

4.1 石質山地封山育林造林技術體系是在傳統造林技術的基礎上，借鑒各地封山育林技術和經驗，并結合當地氣候、土壤、植被和地形等因子的基礎上，總結設計出一套適合冶力關地方石質山地封山育林綜合技術體系。

4.2 封山育林造林技術是一套以地養地相結合的優化林業生產系統，體現了現代生態林業蓄水固土、防治土壤退化、保護物種多樣性、改善生態環境、促進林業永續利用和健康發展等理念和目標，以協調農、林、牧形成合理布局為目標，以自然生態修復為基礎，輔之以封禁、人工促進、天然更新等新型的林業綜合技術體系。

4.3 石質山地封山育林通過封山，實現育林，產生了良好的生態效益。其一提高林分質量，改善生態環境；其二涵養水源，減少水土流失；其三培肥地力，提高土壤養分循環；其四固結土壤，改善土壤結構；其五林分結構進一步完善，物種多樣性進一步提高。

通過6年封山育林，灌叢草坡型、灌木林型、喬灌木型、棄耕跡地型 4種類型封育區群落蓋度比對照區均呈增大趨勢，平均蓋度增大25%；平均高增長0.3m；封育區0～30cm土壤層有機質比對照區增加37.7%、全氮增加11.9%、磷含量增加22.7%；封育區0～30cm土壤水分含量比對照區2009年4月取樣時增加8.5%，2011年7月取樣時增加34.4%，2013年10月取樣時增加45.5%；土壤透水性、土壤孔隙度封育區比對照區增加13.4%、10.3%；封育區比對照區 6年多保土6019kg/hm2。

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2015-04-27

鄭生輝(1980-)，男，碩士，林業助理工程師，主要從事森林資源管理，E-mail: gnltxlyj@163.com。

S755

A

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2015.04.007