CN104705157A - 一种提高东南山区低效针叶人工林保水能力的改造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环境保护和生态工程技术领域，涉及低效针叶林林分改造。利用相对较小的人员和资金投入，设计一种提高东南山区低效针叶人工林保水能力的改造方法。该方法主要由树种选择与配置、针阔叶树种比例调整和林分管理三个阶段构成。本发明有减少东南山区针叶人工林土壤流失量的作用，能丰富针叶人工林生态系统生物多样性提高森林生物量，改善单一林种生态服务功能水平。

Description

一种提高东南山区低效针叶人工林保水能力的改造方法
技术领域
本发明属于林分改造技术领域，涉及一种低效针叶林的改造方法。
背景技术
在中国的亚热带地区，由于上世纪六七十年代人为过度采伐，常绿阔叶林资源衰竭，八十年代开始的人工恢复措施多以种植针叶树为主，现已形成30a树龄左右的次生针叶林。为了恢复受到干扰的亚热带常绿阔叶林生态系统，遏制地区生态服务功能退化，我国对针叶林阔叶化改造十分重视。从上世纪八十年代开始，早期研究主要集中在与单一阔叶树种混交后人工林生态系统演替变化趋势及优缺点，随着现代近自然林业理论的出现和流行，研究方向转变为针对不同的演替进程、立地条件等因素，如何在经济和环境条件制约下设定明确合理的恢复目标并应用何种措施进行恢复和评价最终恢复的效果等方面。
随着全球变暖事实得到论证，森林作为陆地生态系统的主体，不仅对维护区域生态环境服务功能，而且对调节全球碳平衡等方面具有不可替代的作用。在我国东南地区，水土流失问题严重威胁着山区植被恢复与水源涵养等生态服务功能水平，成为区域生态问题。
研究表明纯针叶林改造成针阔混交林后，表层土壤（0-20cm）有机质增加，且土壤中下层（20-60cm）有效N和有效P含量均大于针叶林，这三种常规土壤速效养分对渗透性均有显著影响，土壤养分含量高，则土壤中的生物丰富，生物活动频繁，对改善土壤结构起到重要作用，进而影响土壤的渗透性能。虽然混交林林冠层与林下植被层持水能力无显著变化，但混交林内枯枝落叶丰富，能有效减缓地表径流，从而降低水土流失。土壤渗透性提高的过程，其实质是森林生长改善土壤性质的过程，虽然施肥抚育措施能在短时间内提升土壤养分，但该作用仅能维持3年左右效果，土壤性质的改善、水源涵养能力的提高与森林生物量增长呈正比关系。目前国内研究的相关专利对于提高森林水源涵养功能措施较少，如：一种山区荒坡集水保肥林药生态复合方法（201410100029.7），一种生态脆弱带沙质海岸沿海防护林造林修补方法（200910220199.8）。
发明内容
本发明的目的是对土壤养分条件中等且林下植被不丰富并以草本为主的30a以下针叶疏林，通过人工补植阔叶树调整林内针阔叶比例，来达到较小投入但提高森林水源涵养能力的目标。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
1.  树种选择与配置：根据东南山区当地小气候、地形、土壤和针叶人工林生长情况，选择适生的、生长快速且根系发达的乡土阔叶树种，所选择的树种为胸径与改造地针叶林平均胸径相当的落叶阔叶树：枫香(Liquidambar formosana) 、小叶紫薇(Lagerstroemia indica) 、栾树(Koelreuteria paniculata)和千年桐(Aleurites montana)和常绿阔叶树：木荷(Schima superba)、含笑(Micheliamaudiae Dunn)、秋枫(Bischofia javanica)和红叶石楠(Photiniaxfraseri)形成以枫香和木荷为主的集合种群。
2.  针阔叶树种比例调整：对于土壤养分条件中等且林下植被不丰富并以草本为主的30a以下针叶疏林，采取株间混交的调整方式，补植树种与已有树种在空间上应均匀分布，根据树苗大小挖穴补植，纯针叶树林地上按照每3.5棵针叶树比1棵阔叶乡土树的比例进行补植阔叶树，达到林分密度100-150株/亩的中密度混交林。
3.  林分管理：选择3月春季或10月秋季小阳春时节种植阔叶树，人工补植苗木在种植前进行杀菌、病虫害防治和劈草管理措施，种植时浇灌生根水以保证树苗成活率，秋季种植时需准备容器苗，后期注意防火、浇水，林地禁止放牧、樵采等干扰。
本发明在充分考虑东南山区现有针叶人工林情况、土壤立地条件、环境气候和经济水平有待提高等条件，提出一种因地制宜的低效针叶人工林阔叶化的恢复方法，可加快针叶林演替速度，改善土壤质量，减少水土流失，提高山区河流水源地生态林水源涵养能力。
附图说明
附图为实施例中改造区（补植阔叶树后经过了2年的针阔混交林）和对照区（纯马尾松杉木针叶林）的地表径流量和土壤流失量的对比图。图1是由2015年3月径流小区数据制成；图2是由2015年2月径流小区数据制成。
具体实施方式
该方法在福建省龙岩市新罗区小池镇黄斜村山区进行示范，该地点2014年平均气温为18.7℃~20.7℃，年降水量1656.6毫米-2419.8毫米，海拔500-700m，坡度约25度，土壤以红壤为主，立地质量等级为II到III级。
黄斜村一带约220亩生态林示范地，该地区于上世纪八十年代进行马尾松和杉木人工种植以期修复被砍伐的常绿阔叶林地，但由于该地区雨量充沛，土壤养分含量较低，地面无灌草覆盖，乔木不易成活，经过近30年的生长形成了“老头松”和“老头杉”覆盖的森林覆被。虽然植被覆盖率有显著上升，但森林生态服务功能却仍处於低级阶段，当地林业部门为了使重要生态部位的森林植被正向演替，形成阔叶林为主的结构，改善生态景观和提高生态功能，2012年左右开始进行阔叶树补植改造措施，措施如下：
1．  在前期做好准备工作，完成种苗和肥料的预订与采购，主要设计补植观花速生乡土阔叶树种，使之较快形成有季相变化，色彩鲜明的生态景观林，主要选择的树种有：枫香(Liquidambar formosana) 、小叶紫薇(Lagerstroemia indica) 、栾树(Koelreuteria paniculata)和千年桐(Aleurites montana)、木荷(Schima superba)、含笑(Micheliamaudiae Dunn)、秋枫(Bischofia javanica)和红叶石楠(Photiniaxfraseri)。
2．  在小阳春季节提前做好林地清理（包括杀菌、病虫害防治和劈草）、整地挖穴等措施。在保留原有树的情况下，沿等高线，均匀设计带状套种。挖60cm×底40cm×深40cm见方的明穴，上下行穴位成品字状，施钙镁磷500g／穴，回表土，并在穴周围1m2内锄草。苗木种植时，将种植土填放至1/2高后把苗木竖直放置穴正中，从穴边缘向苗木附近培土（包括营养土），分层捣实，填至略高于穴位，形成面包状，苗木必须扶正。
3．  纯针叶树林地上按照每3.5棵针叶树比1棵阔叶乡土树的比例进行补植阔叶树，达到林分密度100-150株/亩的中密度混交林；在已有自然演替生长的针阔混交林中，按照每1.5棵针叶树比1棵阔叶乡土树的比例进行补植，并达到林分密度200株/亩的高密度混交林。
4．  种植后浇灌生根水以保证树苗成活率，并注意防火、浇水，林地禁止放牧、樵采等干扰。
5．  在纯针叶林、混交比例1.5:1和3.5:1的20m×15m的实验样地内，构建由PVC板、水泥集水槽、分流桶和集流桶组成的20m×5m的标准径流小区11个，并在设置自动雨量器记录降雨时长、时间及强度，当降雨时间超过30分钟以上，在降雨结束时从分流桶与集流桶中记录水深并采集浑水样后，在实验室内完成水体悬浮物的称量工作，最后计算出径流量与土壤流失量。
根据2015年春季收集的数据表明，在立地条件相似，不同针阔混交比例试验区径流量无显著差异的条件下，混交比例为1.5:1的实验区土壤流失量最大，纯针叶林实验区流失量次之，3.5：1比例混交实验区土壤流失量最小（见附图）。
实验结果表明：当径流量约为0.3 L/m2时（图1），针阔混交比为1.5:1、纯针叶林和混交比例为3.5:1实验区的土壤流失量分别为1.371±0.293 t/km2, 0.598±0.308 t/km2 和0.491±0.138 t/km2；当径流量约为0.9L/m2时（图2），针阔混交比为1.5:1、纯针叶林和混交比例为3.5:1实验区的土壤流失量分别为2.007±0.770t/km2, 1.067±0.509 t/km2和0.448±0.056 t/km2。这说明3.5株针叶树配1棵阔叶树的中密度混交林能显著降低土壤流失量，其成本投入也较小，符合最终目标需求。

Claims (3)

1.一种提高东南山区低效针叶人工林保水能力的改造方法，属于生态工程技术领域，其特征在于该方法包括以下步骤：1)选择适生的、生长快速且根系发达的乡土阔叶树种，根据树种特性如树种大小高低、根系深浅、生长快慢、喜光度、花叶色彩以及生态功能和景观效果等，按照多树种、多层次、多功能的林分结构，依据森林生态学原理，模拟天然森林群落进行景观配置和适地适树安排树种；2)对于土壤养分条件中等且林下植被不丰富并以草本为主的30a以下针叶疏林，采取株间混交的调整方式，补植树种与已有树种在空间上应均匀分布； 3)选择3月春季或10月秋季小阳春时节种植阔叶树，人工补植苗木在种植前进行杀菌、病虫害防治和劈草管理措施，种植时浇灌生根水以保证树苗成活率，后期注意防火、浇水，林地禁止放牧、樵采等干扰。
2.根据权利要求1所述的改造方法，其特征在于步骤1）选择的乡土阔叶树种为胸径与改造地针叶林平均胸径相当的落叶阔叶树：枫香(Liquidambar formosana) 、小叶紫薇(Lagerstroemia indica) 、栾树(Koelreuteria paniculata)和千年桐(Aleurites montana)和常绿阔叶树：木荷(Schima superba)、含笑(Micheliamaudiae Dunn)、秋枫(Bischofia javanica)和红叶石楠(Photiniaxfraseri)形成以枫香和木荷为主的集合种群。
3.根据权利要求1所描述的改造方法，其特征在于步骤2）纯针叶树林地上按照每3.5棵针叶树比1棵阔叶乡土树的比例进行补植阔叶树，达到林分密度100-150株/亩的中密度混交林。
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