丹霞地貌石质山地封山育林效益分析

郑生辉

(甘肃省甘南州临潭县林业局，甘肃临潭747599)

丹霞地貌石质山地封山育林效益分析

郑生辉

(甘肃省甘南州临潭县林业局，甘肃临潭747599)

通过设定固定样地，应用灌丛草坡型、灌木林型、乔灌型、弃耕迹地型封育类型，经过6年封山育林，不同封育类型群落盖度比对照区平均增大25%，群落平均高比对照区平均增长0.3m，物种多样性指数比对照区均呈增加趋势，群落的稳定性比对照区进一步增强，土壤含水率比对照区逐年增加，土壤有机质、全氮(N)、磷(P2O5)比对照区增加37.7%、11.9%、22.7%，土壤透水性比对照区平均增加13.4%，土壤孔隙度比对照区平均增加10.3%，土壤容重比对照区平均降低0.23g/m3，6年减少土壤侵蚀量6019kg/hm2。

封山育林；封育类型

1 试验地自然概况

试验地位于甘肃省临潭县冶力关镇西北约6km处，甘南、临夏、定西三州(市)交界处，地理位置为103°35′E， 35°05′N,属青藏高原东北边缘与黄土高原交汇区，西秦岭西端。海拔在2100～3926m。年太阳总辐射量为4986.9～5643.8 MJ/m2，生理辐射量为2443.6～2765.8MJ/m2，年日照时数2186～2364h；年平均气温为5.1～7.1℃，年极端最高温度为37℃，年极端最低温度为-23.8℃，≥10.0℃年积温为790.7～1635℃，年蒸发量为1080～1375mm，干燥度0.12～1.09；全年以西北风为主，年平均风速为1.4m/s；年降水量为612mm，降水丰富且季节分布不匀，无霜期90～110d。母岩以红砂砾岩为主，间有少量的纯质砂岩，岩石裸露率高。土壤只有山顶和山麓存在着少量的亚高山草甸土、褐土、栗钙土、暗棕壤、山地草甸土、粗骨土6个土类，土层浅薄，石砾含量高，属丹霞地貌石质山地。

2 研究方法

本试验调查分析于2008～2013年底在冶力关赤壁幽谷进行，按封育和对照两种方式，分别对选定的乔灌型、灌木林型、灌丛草坡型、弃耕迹地型4种类型自然条件和植被长势相对一致的地块设定固定样地进行不同类型的对比试验，每个类型设置3个固定样地，每个样地面积300m2，3次重复，试验统一采取随机设置，此后分别于2009年4月、2011年7月、2013年10月进行调查取样记录，每个类型样地调查取样均重复3次。

试验数据用Microsoft Excel软件进行初步分析处理，并制作有关图形。

3 结果与分析

3.1 成林早，见效快

由图1可见，石质山地经过6年封山育林，对4种类型的群落盖度均产生影响，各种类型间的盖度变化也有所不同。第1次取样时(2009年4月)，封育区灌丛草坡型、弃耕迹地型的盖度均高于对照区，灌木林型、乔灌型基本和对照区持平；第2次取样时(2011年7月)，封育区灌丛草坡型、灌木林型、乔灌型、弃耕迹地型 4种类型的盖度均高于对照区；第3 次取样时(2013年10月)，对照区的灌丛草坡型、灌木林型的盖度比第2次采样时有所下降，而封育区4种类型的盖度均呈增大趋势。封育区灌丛草坡型群落盖度比对照区增大40%，灌木型增大20%，乔木林型增大25%,弃耕迹地型增大15%。封育区灌丛草坡型、灌木林型、乔灌型、弃耕迹地型 4种封育类型群落的盖度比对照区平均增大25%。

图1 不同类型群落盖度变化

尽管丹霞地貌石质山地生态立地条件较差，但只要实施封山育林，加强管护，并采取一定的人工促进措施，森林和其他植被也能得到很快恢复。由图2可见，石质山地经过6年封山育林，封育区灌丛草坡型群落平均高(0.36m)，比对照区(0.18m)增长0.18m；封育区灌木林型群落平均高(1.62m)，比对照区(1.35m)增长0.27m；封育区乔灌型群落平均高为(2.34m)，比对照区(1.77m)增长0.57m；封育区弃耕迹地型群落平均高为(0.26m)，比对照区(0.08m)增长0.18m。封育区群落平均高比对照区平均增长0.3m。可见，在人工造林困难的边远山区实施封山育林，具有成林早、见效快等特点，是恢复植被、扩大森林资源面积的有效途径。

图2 不同类型6年平均高的变化

3.2 群落多样性得到有效保护

由于实施封山育林，停止了人为和牲畜侵害，在一定程度上改变了植被的生长环境，石质山地经过6年封山育林，封育区灌丛草坡型、灌木林型、乔灌型、弃耕迹地型显示出物种多样性指数增高趋势。由图3所见，对照区除了弃耕迹地型外，物种多样性指数均逐年减少，相反在封育区，随着封育时间的延长，4种类型的多样性指数均呈上升趋势。根据香农-维纳(Shannon-wiener)多样性指数计算得出，灌丛草坡型物种多样性指数最大，乔灌型次之，灌木林型封山后由于采取树种组成、密度调控措施，个体数量减少，故物种多样性指数有所降低。弃耕迹地型立地环境条件(2008～2013年)变化较大，侵入的植物物种主要以草本、沙柳、沙棘、栒子、桦木等占优势，为群落演替的初始阶段，因此物种多样性指数也较低。这说明封山育林对保护物种多样性具有重大作用。

图3 不同群落多样性指数变化

3.3 有利于群落进展演替

根据生态优势种重要值(importance value)的测定，石质山地经过6年封山育林，灌丛草坡型和弃耕迹地型为群落演替的初期阶段，优势树种组成变化较快(见表1)。例如灌丛草坡型封山后，适应性较强的金露梅、锦鸡儿未发生变化，而位于3、4、5位序的山生柳、忍冬、卫矛位序发生了变化，山生柳被卫矛代替；灌木林型中原重要值较小的沙柳重要值增大，上升为第2位。实施封山育林后，由于生态环境的改变，对于那些喜光、矮小的丛生灌木如锦鸡儿、小檗等，随着演替进展，将逐渐被乔木和高大的灌木所代替，因此，对灌丛草坡型和弃耕迹地型这些类型采取人工促进措施时，要注意树种演替组成变化这一规律。可见，石质山地通过封山育林，能促进森林演替与天然更新，可形成在当地的自然环境条件下多种植物组成的、稳定性较强的混交林。

表1 不同类型封山前后优势种重要值变化

3.4 培肥地力，提高土壤养分循环

石质山地经过6年封山育林，林地得到了有效保护，枯枝落叶不断积累，腐烂分解后有效的增加了土壤有机质含量，土壤的物理性状也得到了良好的改善，起到了改良土壤和提高土壤养分循环的作用。据2009年4月、2011年7月、2013年10月对0～30cm土壤层取样测定，封育区有机质、全氮(N)、磷(P2O5)含量均比对照区有所增加，尤其是土壤有机质含量增加幅度较大，在4种不同类型封育区土壤有机质平均含量(19.68g/kg)比对照区土壤有机质平均含量(14.29g/kg)增加37.7%；封育区全氮(N)平均含量为(1.37g/kg),比对照区全氮(N)平均含量(1.21g/kg)增加11.9%；封育区磷(P2O5)平均含量为31.3mg/kg,比对照区磷(P2O5)平均含量(27.92mg/kg)增加22.7%。见图4、图5、图6。

图4 不同类型土壤有机质变化

图5 不同类型土壤全氮变化

3.5 涵养水源，改善土壤结构

通过对封育区和对照区4种不同类型0～30cm土壤层水分含量测定的结果，封育区土壤含水量均成增高趋势。2009年4月第一次取样时比对照区平均增加8.5%，2011年7月第二次取样时比对照区平均增加34.4%，2013年10月第三次取样时比对照区平均增加45.5%，见图7。可见，石质山地封山育林土壤水分含量逐年呈增加趋势，起到涵养水源、保持水土的作用。

图7 不同类型6年土壤水分含量变化

由于封山育林增加了枯枝落叶量，改善了土壤理化性质。据2009年4月、2011年7月、2013年10月对封育区和对照区0～30cm土壤层取样测定的结果表明：封育区灌丛草坡型土壤容重为(1.13g/m3)比对照区土壤容重(1.32g/m3)降低0.19g/m3；封育区灌木林型土壤容重为(0.92g/m3)，比对照区土壤容重(1.25g/m3)降低0.33g/m3；封育区乔灌型土壤容重为(1.04g/m3)，比对照区土壤容重(1.2g/m3)降低0.16g/m3；封育区弃耕迹地型土壤容重(1.75 g/m3)比对照区(1.99g/m3)降低0.24g/m3；4种不同类型封育区比对照区土壤容重平均降低 0.23g/m3，见图8，封育区土壤透水性、土壤孔隙度明显增加，比对照区平均增加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，见图9、图10。可见，由于封山育林后土壤腐殖质的增加和有效孔隙及土壤动物活动留下的孔穴，为水分渗透、蓄积水分创造了良好的条件。

图8 不同类型6年土壤容重变化

图9 不同类型6年土壤透水性变化

图10 不同类型6年土壤孔隙度变化

3.6 固结土壤，减少水土流失

据2009年4月、2011年7月、2013年10月对封育区和对照区所测定的数据，封育区灌丛草坡型、灌木林型、乔灌型、弃耕迹地型4种不同类型6年土壤平均侵蚀量均比对照区有所下降，封育区灌丛草坡型6年土壤侵蚀量为(980.5kg/hm2),比对照区6年土壤侵蚀量(2020 kg/hm2)减少了1039.5 kg/hm2；封育区灌木林型6年土壤侵蚀量为(660.4kg/hm2)，比对照区6年土壤侵蚀量(1774.2 kg/hm2)减少了1113.8 kg/hm2；封育区乔灌型6年土壤侵蚀量为(649.2 kg/hm2)，比对照区6年土壤侵蚀量(1465.8 kg/hm2)减少了816.6kg/hm2；弃耕迹地型土壤侵蚀下降最为明显，封育区6年土壤侵蚀量为3078.6kg/hm2，比对照区6年土壤侵蚀量(6127.7kg/hm2)减少了3049.1 kg/hm2，封育区6年比对照区减少土壤侵蚀量6019kg/hm2。见图11。可见，石质山地经过6年的封山育林，林分结构得到进一步改善，林木的根系在水平和垂直方向上固持网络土壤的功能增强，另外根系之间的纵横交错、相互缠绕，构成一个密集、复杂的网络体系，使表土、心土、母质连成一体，起到固结土壤的作用。

图11 不同类型6年平均土壤侵蚀总量变化

4 结论

本研究通过对当地传统造林方式的调查分析和对冶力关丹霞地貌石质山地封山育林造林技术体系的研究，通过设置固定样地进行试验和农户调查，以及对冶力关丹霞地貌石质山地封山育林所产生的生态效益进行分析，得出如下主要结论：

4.1 石质山地封山育林造林技术体系是在传统造林技术的基础上，借鉴各地封山育林技术和经验，并结合当地气候、土壤、植被和地形等因子的基础上，总结设计出一套适合冶力关地方石质山地封山育林综合技术体系。

4.2 封山育林造林技术是一套以地养地相结合的优化林业生产系统，体现了现代生态林业蓄水固土、防治土壤退化、保护物种多样性、改善生态环境、促进林业永续利用和健康发展等理念和目标，以协调农、林、牧形成合理布局为目标，以自然生态修复为基础，辅之以封禁、人工促进、天然更新等新型的林业综合技术体系。

4.3 石质山地封山育林通过封山，实现育林，产生了良好的生态效益。其一提高林分质量，改善生态环境；其二涵养水源，减少水土流失；其三培肥地力，提高土壤养分循环；其四固结土壤，改善土壤结构；其五林分结构进一步完善，物种多样性进一步提高。

通过6年封山育林，灌丛草坡型、灌木林型、乔灌木型、弃耕迹地型 4种类型封育区群落盖度比对照区均呈增大趋势，平均盖度增大25%；平均高增长0.3m；封育区0～30cm土壤层有机质比对照区增加37.7%、全氮增加11.9%、磷含量增加22.7%；封育区0～30cm土壤水分含量比对照区2009年4月取样时增加8.5%，2011年7月取样时增加34.4%，2013年10月取样时增加45.5%；土壤透水性、土壤孔隙度封育区比对照区增加13.4%、10.3%；封育区比对照区 6年多保土6019kg/hm2。

[1]戈峰. 现代生态学[M]. 北京: 科学出版社,2002.

[2]徐化成,刘先银.封山育林研究[M]. 北京:中国林业出版社,1994.

[3]倪志成.浙江省封山育林现状与前景[J].浙江林学院学报,1989(2).

[4]谈迎春.浙江省封山育林现状与前景[J].浙江林学院学报,1989(5).

[5]王礼先. 森林土壤改良学[M]. 北京:中国林业出版社,1990.

[6]王仁卿. 山东生物多样性研究[J]. 植物生态学报,1989(2).

2015-04-27

郑生辉(1980-)，男，硕士，林业助理工程师，主要从事森林资源管理，E-mail: gnltxlyj@163.com。

S755

A

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