森林生態(tài)系統(tǒng)固土保肥功能探析

郭灝

摘 要 森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)中最復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，對陸地生態(tài)系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)和改善作用。基于此，從森林生態(tài)系統(tǒng)的固土保肥功能出發(fā)，闡述固土保肥功能的內(nèi)涵特征和發(fā)展過程，并對固土保肥功能的研究進展進行了分析。

關(guān)鍵詞 森林生態(tài)系統(tǒng)；固土；保肥

中圖分類號：S718.5 文獻標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-890X（2015）24--02

森林的興衰直接影響生態(tài)環(huán)境，關(guān)系著經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展，其生態(tài)服務(wù)功能既是人類生存的基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)生態(tài)文明的基礎(chǔ)[1]。由于森林結(jié)構(gòu)以及森林生態(tài)功能的多樣性，其在促進經(jīng)濟、社會、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展中起著不可代替的作用，保護和經(jīng)營好森林對于涵養(yǎng)水源、保育土壤、保持生物多樣性以及滿足社會對森林資源的多種需求具有廣泛而重要的意義。

1 固土保肥功能的概念及內(nèi)涵

1.1 固土保肥功能的概念

森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的固土保肥功能，是指森林地被物層和枯落物層截留降雨，降低雨水對土壤表層的沖刷，減少地表徑流侵蝕。同時，使森林根系固定林地土壤，減少土壤肥力的損失，從而達到改善林地土壤結(jié)構(gòu)的作用。

1.2 固土保肥功能的內(nèi)涵

森林固土保肥功能主要體現(xiàn)在減少土壤侵蝕、保持土壤肥力、防沙治沙、防災(zāi)減災(zāi)和改良土壤5個方面。

1.2.1 固土作用

森林具有較強的水土保持能力，大量國內(nèi)外的研究成果已經(jīng)證實，森林在防止土壤侵蝕、減少徑流泥沙方面具有顯著作用。森林的林冠層、枯枝落葉層對大氣降水進行截留，減小了進入林地的雨量和降雨強度，林下形成強壯且成網(wǎng)絡(luò)的根系，與土壤牢固地盤結(jié)在一起，從而達到有效的固土作用。

1.2.2 改良土壤和保肥作用

林木的根系可以改善土壤結(jié)構(gòu)、孔隙度和通透性等物理性狀，有助于土壤形成團粒結(jié)構(gòu)。在養(yǎng)分循環(huán)過程中，成為森林生態(tài)系統(tǒng)歸還的主要途徑，可增加土壤的有機質(zhì)、營養(yǎng)元素和土壤碳庫的積累，提高土壤肥力。

2 國內(nèi)外森林固土保肥功能研究進展

2.1 國外研究進展

美國、德國、法國、英國、挪威、荷蘭、日本和加拿大等國在不同范圍內(nèi)對土壤保育價值等森林資源價值的評價進行了研究，取得了一些成果。部分學(xué)者對植被減少及削弱雨水與土壤侵蝕之間的影響進行了研究。美國的農(nóng)業(yè)部、林業(yè)部等多部門共同提出了WEPP模型。西歐等國家基于侵蝕過程，研究提出了歐洲土壤侵蝕模型。美國學(xué)者Smith和Wischmeier通過研究分析，總結(jié)出了USLE通用土壤流失方程模型[2]。Jimenez等學(xué)者研究認為，植被變化對土壤入滲特性也有一定的影響[3]。

2.2 國內(nèi)森林固土保肥功能研究進展

森林植被固土保肥功能在國內(nèi)的研究起步較晚，20世紀80年代，國家開始對森林生態(tài)系統(tǒng)的效益進行研究。20世紀90年代，許多學(xué)者進一步加深了對森林生態(tài)功能的研究。陳玉琪[4]的研究表明，甘肅省“三北防護林”的土壤保育價值達98.09億元。歐陽志云[5]等對我國陸地生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能價值進行了初步估算，并得出了中國森林、草地固土保肥的價值。

國內(nèi)學(xué)者對于侵蝕模數(shù)的研究，主要研究方法有：基于野外土壤侵蝕調(diào)查及室內(nèi)人工模擬；利用水庫、塘壩的淤積量進行推算；采用通用土壤流失方程USLE、多元回歸方程即WEPP等土壤侵蝕模型。由于我國地形復(fù)雜，形成土壤侵蝕的成因差別較大，是地形、氣候、水文、植被、土壤以及人類活動綜合作用的結(jié)果[6]。土壤侵蝕帶走了大量表層土壤，損失了表層土壤中的營養(yǎng)物質(zhì)，如氮、磷、鉀等。森林土壤為植物提供生存所需的養(yǎng)分，防止?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)流失，保持土壤肥力，促進土壤中的營養(yǎng)元素如氮、磷、鉀和碳等的循環(huán)[7]。國內(nèi)學(xué)者針對通用土壤流失方程USLE的影響因子，進行了修正和改進。劉寶元[8]等參照USLE方程，建立了我國的土壤流失CSLE方程。

3 森林固土保肥功能實物量評估

在《森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評估規(guī)范》中，對于固土保肥功能評估采取分別評估固土功能評估和保肥功能評估，其中：

G固土=A（X2-X1） （1）

GN=AN（X2-X1） （2）

GP=AP（X2-X1） （3）

GK=AK（X2-X1） （4）

G固土為林分年固土量，單位為t/a；X1為林地土壤寢室模數(shù)，單位為t/（hm2·a）；X2為無林地土壤侵蝕模數(shù)，單

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位為t/（hm2·a）；GN為減少的氮流失量，單位為t/a；GP為減少的磷流失量，單位為t/a；GK為減少的鉀流失量，單位為t/a；N為土壤含氮量，單位為%；P為土壤含磷量，單位為%；K為土壤含鉀量，單位為%；A為林分面積，單位為hm2。

4 森林固土保肥功能的研究展望

綜合前人學(xué)者的研究分析，在今后研究工作中，應(yīng)更加注重固土保肥功能實物量評估體系的研究。不同學(xué)者在對固土保肥功能實物量進行評估時，由于選取評價的方法和評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的不同，不同學(xué)者得到的研究結(jié)論存在一定差異。在今后的研究中，應(yīng)收集大量數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)資料，運用不同的評估方法進行比較研究，以得到更加客觀、準(zhǔn)確的評估結(jié)果。

關(guān)于森林固土保肥功能評價的指標(biāo)，目前還沒有統(tǒng)一的指標(biāo)體系。有的僅從土壤肥力指標(biāo)來考慮，有的將所有影響森林植被生長的元素進行分析。不同的指標(biāo)，其結(jié)果有一定的偏差，結(jié)論的可比性也較差。森林固土保肥功能狀況受林分、群落結(jié)構(gòu)、環(huán)境條件及人類活動的影響，很難建立統(tǒng)一的指標(biāo)體系，因此，應(yīng)從所有影響因子出發(fā)，借用相關(guān)理論與實踐成果及經(jīng)驗，選擇能夠反映森林類型實際情況的因子。

參考文獻

[1]趙元藩，溫慶忠，艾建林.云南森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價值評估[J].林業(yè)科學(xué)研究，2010，23（2）：184-190.

[2]Wischmeier， Smith D.PredictingRainfall Erosion Losses[J].Agricultural Handbook，1978（3）：537.

[3]Jimenez C，Tejedor M，MorillasG，et al.Infiltration Rate in Andisols：Effect of Changes in Vegetation Cover[J].Journal of Soil and Water Conservation，2006，61（3）：153-158.

[4]陳玉琪.甘肅省三北防護林森林資源資產(chǎn)評價[J].甘肅林業(yè)科技，1997（2）：37-41.

[5]歐陽志云，王如松，趙景柱.生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能及其生態(tài)經(jīng)濟價值評價[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，1999，10（5）：635-640.

[6]楊新.中國土壤侵蝕分區(qū)及土壤流失調(diào)查[J].自然災(zāi)害學(xué)報，2011，20（4）：131-136.

[7]劉克鋒，劉建斌，賈月慧.土壤、植物營養(yǎng)學(xué)與施肥[M].北京：氣象出版社，2006.

[8]劉寶元，謝云，張科利.土壤侵蝕預(yù)報模型[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，2001.

（責(zé)任編輯：劉昀）