泰宁县火烧迹地植被恢复模式及其生态效应

郑德华

(福建省泰宁县林业局，福建 泰宁 354400)

泰宁县火烧迹地植被恢复模式及其生态效应

郑德华

(福建省泰宁县林业局，福建 泰宁 354400)

对闽西北泰宁县火烧迹地不同植被恢复模式的生态效应进行观测，认为推广的顺序应为乔灌混交模式、乔木纯林模式、灌木模式、自然恢复模式。火烧迹地植被经过4 a恢复，植被基本郁闭，泥沙流失得到有效控制；采取了乔木、灌木措施的区域固土保水能力大于自然恢复区。乔灌结合的植被恢复模式利于植被恢复，且固土能力较强；但从经济效益考虑，植被恢复模式建议选择乔木模式。

火烧迹地；植被恢复；生态效应；闽西北泰宁县

泰宁县处于闽西北金溪流域上游，在涵养水源、保持水土、稳定金溪流量、促进生态平衡等方面发挥重要的作用。由于森林火灾时有发生，严重破坏本地区的生态平衡，恶化局部生态环境，恢复植被的生态功能十分迫切[1-5]。为探究采用怎样的恢复模式才能最大限度的发挥其生态效益，从2010年起开展闽西北泰宁县火烧迹地不同植被恢复模式及生态效果的监测，探讨不同植被恢复模式的生态效益，为闽西北山区火烧迹地植被恢复，提高森林生态效益提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地设在福建省泰宁县，地处闽西北武夷山脉南麓，东经116°53′14″—117°24′02″、北纬26°33′31″—27°08′06″。属中亚热带季风型山地气候，海拔210～1858 m。年均温17.1 ℃，1月均温5.9 ℃，7月均温26.9 ℃，极端最低气温-11 ℃，极端最高气温39.3 ℃，日均温≥10 ℃的年积温为5347.2 ℃，年均日照时间为1728.42 h。全县气候温暧湿润，雾多湿度大，平均相对湿度84%，年均降水量1775.2 mm，年降水天数179 d，年蒸发量800 mm左右，年均无霜期216～337 d。土壤类型为黄红壤。

1.2 研究方法

1.2.1 试验设计 2010年冬季在泰宁县下渠乡大坑村的火烧迹地上，布设不同植被恢复模式的试验地[6]，按试验要求进行林地处理、整地挖穴，并于翌年春季人工造林。植被恢复模式为：A.乔木造林模式、B.乔灌木混交造林模式、C.灌木造林模式、D.自然恢复模式(不施加任何人为措施依靠天然恢复模式)、E.非火烧迹地模式(未发生森林火灾的有林地，林龄为13 a的马尾松人工林)。每种模式为1个试验小区，面积1 hm2。每个小区顺山坡方向分别设置径流观察场3个(3次重复)。径流观测场形状如倒三角型(横边长6 m、竖边投影长8 m、长斜边投影长10 m)。边框用厚1.5 cm、宽40 cm的木板经油毛毡纸包裹后埋入土中，地上部分高出地面20 cm，面积为24 m2，下端设截流器。乔木模式内采用常规造林方法栽植马尾松(Piunsmassoniana)，密度1.8 m×1.8 m；在乔灌模式内依上述造林方法栽植马尾松，株距间栽植胡枝子(Lespedezabicolor)；在灌木模式内采用常规造林方法栽植胡枝子，密度0.9 m×0.9 m。

1.2.2 测定项目及调查方法 每年7月上旬、10月下旬分别对监测场内的植被进行系统调查，测定方法及因子为：在不同植被恢复模式监测场内随机抽取1 m×1 m的样方3个分别记录单位面积上的植物种类、株数、株高、盖度。

地表径流量测定：每年的1—11月末，凡有地表径流产生均进行测定。泥沙流失量测定则利用滤纸将泥沙滤出后烘干称量。

1.2.3 数据分析 重要值：Pi=(Di+Ci)/2，式中：相对密度Di=100×Ni/N；Ni为物种i的个体数量；N为植物的总种数；相对盖度Ci=100×Ai/A，Ai为物种i的冠幅面积；A为所有植物冠幅面积的和。

2 结果与分析

2.1 植被恢复动态过程分析

在不同的植被恢复模式监测场内，除非火烧迹地模式外，在火烧迹地上4种恢复模式均能在火烧翌年末草本层基本覆盖地表。发生物种更替现象较为激烈的时间从4 a后开始出现，从表1可见，马尾松、多年生草本、小径竹或灌木逐渐占据重要值主导地位。

表1 不同恢复模式的植被重要值变化

由于在火烧迹地上采取了不同的植被恢复措施，每年所产生的杂草和灌木种类变化不尽相同，但更替的杂草和灌木种类以芒萁(Dicranopterisdichotoma)、芒(Miscanthussinensis)、屏南少穗竹(Oligostachyumglabrescens)、凤尾蕨(Pteriscretica)、胡枝子、杜鹃(Rhododendronsimsii)、铁芒萁 (Dicranopterislinearis)、中华里白(Hicriopterischinensis)、乌饭子(Vacciniumbracteatum)、檵木(Loropetalumchinense)、狗脊(Woodwardiajaponica)、白栎(Quercusfabri)等多年生草本或灌木为主，总体上4 a间变动不大。

乔木、乔灌混交、灌木模式的马尾松和胡枝子均为人工种植，2010—2013年前由于马尾松植株尚小，在几个指标中均未显示重要性；速生的胡枝子当年见效，在几个指标中均显示重要性。乔木模式下2014年开始形成马尾松幼林植被群落，平均地径3.41 cm，平均树高3.17 m，郁闭度0.35；草本和灌木群落由2011年的16种演变为以半木质化至木质化的芒萁、芒、屏南少穗竹、铁芒萁等4种植物。

乔灌混交模式下由马尾松和胡枝子共同占据上层空间，郁闭度达到0.75(其中马尾松平均地径3.32 cm、平均树高3.21 m、郁闭度0.30，胡枝子郁闭度0.45)；草本植被层物种量及盖度急骤下降，已由2011年的15种减少到2014年秋以耐荫的芒萁和个体瘦高的屏南少穗竹等3种植物。灌木模式下由胡枝子和芒共同占据上层空间，郁闭度达0.80(其中胡枝子郁闭度0.50，芒郁闭度0.15，屏南少穗竹0.10)；草本植被层物种量及盖度开始快速下降，已由2011年的17种减少到2014年秋以耐荫的芒萁、铁芒萁、屏南少穗竹等3种植物。自然模式由于未施加任何人为干预，与其它模式相比植被群落处于相对平衡状态，基本上由芒和胡枝子共同占据上层空间，郁闭度达0.5(其中芒郁闭度0.40，胡枝子郁闭度0.10)，下层仍由芒萁基本覆盖。非火烧迹地模式由于植被群落已经相对稳定，受到的人为干扰的因素少，因此植被群落也处于相对平衡状态，上层马尾松(4 a间郁闭度维持在0.50左右)，下层由芒萁基本覆盖(4 a间盖度维持在0.30左右)。

依照Raunkiser生活型分类系统[7]将不同植被恢复模式下植物群落发育进行生活型排序，力图从另一方面反映在同一水平条件下由于植被恢复的路径不同所引起的种类更叠过程(表2)，以及由1年生草本→多年生草本→半木质化→木质化植物的正向演替初始阶段“时刻表”。

表2 不同植被恢复模式生活型谱

*：P为高位芽植物，芽距离地面高度≥25 cm；H为低位芽植物，芽距离地面的高度<25 cm；G为地下芽植物；T为1年生植物。

从表2可以看出，火烧迹地上的4种植被恢复模式均出现1年生草本逐年减少到无，并均呈多年生半木质化植物逐渐向多年生木质化的灌木变更，多年生木质化的灌木也逐渐向乔木变更，并呈现一定的规律：一般4 a后，1年生草本植物基本退出，其中乔木、乔灌、灌木模式草本植物完全退出；高位、低位、地下芽植物完全占据所有地上或地下空间，并呈暂时相对稳定阶段；高位芽植物随时间呈上升姿态，低位、地下芽植物随时间呈下降姿态；同时，乔木和乔灌模式因马尾松等树木速生期的到来，草本和灌木所占据的空间量开始呈减少趋势；对照由于植被群落较为稳定，草本、灌木和乔木各自占据的空间未发生较大变化。

2.2 不同恢复模式对有效降雨量和地表径流的影响

将每年各模式下每次产生径流的降水量及对应的地表径流量和泥沙量数据进行统计，结果见表3。从表3看出，4 a间不同植被恢复模式引起的泥沙流失量存在着差异，从大到小的顺序为：D(182.2 g·m-2)>B(123.6 g·m-2)>A(111.3 g·m-2)>C(108.4 g·m-2)>E(0.38 g·m-2)。不同年份排序也不尽相同，2011年的排序为B(84.3 g·m-2)>D(81.9 g·m-2)>C(71.9 g·m-2)>A(67.0 g·m-2)>E(0.09 g·m-2)；到了2014年的排序则为D(28.8 g·m-2)>C(9.6 g·m-2)>A(9.1 g·m-2)>B(7.8 g·m-2)>E(0.08 g·m-2)。非火烧迹地的森林区具有稳定的固土能力，在观测期内每年的土壤流失量仅0.1 g·m-2，其地表径流也处于最佳状态。4种植被恢复模式中，乔灌恢复区固土能力逐年提高，泥沙量由2011年的最大值84.3 g·m-2下降到2014年的最小值7.8 g·m-2，说明乔灌结合的植被恢复模式利于植被恢复，且固土能力相对较强。自然恢复区的植被中缺少乔灌植物而降低了固土能力，阻止泥沙流失能力恢复得相对较慢，由2011年的最大值81.9 g·m-2下降到2014年的最小值28.8 g·m-2。

表3 不同植被恢复模式产生土壤侵蚀的有效降雨量和地表径流

在地表径流的数据中明显表现出：火烧迹地人工造林后植被系统得到逐步恢复和完善，对地表径流量的调节能力也是一个渐进过程。不同恢复模式的植被系统恢复进程也不尽相同：植被系统恢复快慢排序为乔灌混交模式>乔木模式>灌木模式>自然模式。若考虑到未来经济效益这个因素，宜选择乔木模式为好，因其造林成本低于乔灌模式的造林成本。

3 小结

植被恢复的速度与质量是决定火烧迹地人工生态修复进程的重要标准，对几种植被恢复模式的生态效果等因素分析认为推广的顺序应为乔灌混交模式、乔木纯林模式、灌木模式、自然恢复模式。闽西北山区火烧迹地植被经过4 a恢复，植被基本郁闭，泥沙流失得到有效控制。

乔灌结合的植被恢复模式利于植被恢复，且固土能力较强。从经济效益考虑，植被恢复模式建议选择乔木模式为好，其植被群落固土能力虽略差于乔灌混交模式，但其造林成本低于乔灌混交模式。

[1]巩合德，王开运，杨万勤，等.川西亚高山原始云杉林内降雨分配研究[J].林业科学，2005，41(1)：198-201.

[2]李凌浩，林鹏，王其兵.武夷山甜槠林水文学效应的研究[J].生态学杂志，1997，21(5)：393-402.

[3]高甲荣，肖斌，张东升，等.国外森林水文研究进程述评[J].水土保持学报，2001，10(5)：60-64.

[4]陈东立，余新晓，瘳邦洪.中国森林生态系统水源涵养功能分析[J].世界林业研究，2005，18(1)：49-54.

[5]贾云，杨余侠，王卫，等.辽东山地不同退耕还林模式的生态效应[J].林业科学，2010，46(3)：44-51.

[6]李景文.森林生态学：2版[M].北京：中国林业出版社，1994：250-378.

The Study on the Vegetation Regeneration Mode and Ecological Effect of Burned area in Taining County

ZHENG De-hua

(ForestryBureauofTainingcounty，Taining354400，Fujian，China)

The paper mainly study on the different vegetation regeneration mode and ecological effect of burned area in northwest of Fujian province-Taining county.The results showed that the promotion order should be trees and shrubs mixed planting mode，trees pure forest planting mode，shrubs planting mode and nature restoration mode. After 4 years′ recovery，the vegetation nearly closed and the sediment loss got effective control in burned area.The area which taken trees and shrubs measures had greater capacity of consolidate soil and maintain water than nature restoration area.The mode of trees and shrubs mixed planting was good for vegetation regeneration, and had greater capacity of consolidate soil.But consider the economic benefit, the paper advised to choose the trees pure forest planting mode as the vegetation regeneration mode.

burned area；vegetation regeneration；ecological effect；Northwest of Fujian province-Taining county

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.04.024

2014-11-20；

2015-01-15

郑德华(1963—)，男，福建仙游人，泰宁县林业局林业高级工程师，从事林业科学技术研究和林业科技推广工作。E-mail：13616968608@163.com。

S718.56

A

1002-7351(2015)04-0112-04