華西雨屏區(qū)林（竹）+草植被恢復(fù)生態(tài)功能及冠層適宜郁閉度研究.pdf

1、為了綜合整治華西雨屏區(qū)退化的坡耕地環(huán)境，調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，尋求最佳林(竹)+牧草治理模式，本文主要進(jìn)行了三個方面的試驗(yàn)研究。即在比較不同牧草水土保持性能、產(chǎn)量、耐蔭生長能力和生長量的基礎(chǔ)上，篩選該區(qū)適宜的牧草；在不同遮蔭梯度下比較優(yōu)選牧草的生長狀況、凈光合速率，以及結(jié)合實(shí)際調(diào)查該牧草遮蔭種植的經(jīng)濟(jì)收益情況，分析林(竹)冠層適宜的遮蔭度(或郁閉度)；通過對幾種林(竹)+牧草植被類型的定位觀測，比較不同植被類型涵養(yǎng)水源、改良土壤和保持水土的

2、生態(tài)功能發(fā)揮。 試驗(yàn)一試驗(yàn)以扁穗牛鞭草(H.compressa)、鴨茅(Dactylisglomerata)、紫花苜蓿(Medicagosatiua)、菊苣(Cichoriumintybus.)四種牧草為研究材料，以裸地和玉米種植為對照，分別建立徑流觀測場，進(jìn)行牧草水土保持性能和牧草產(chǎn)量的對比研究；同時以扁穗牛鞭草、多年生黑麥草(Loliumperenne)、鴨茅、紫花苜蓿、三葉草(Trifoliumrepens)為研究草種，以

3、各牧草在不同遮蔭梯度下(遮蔭80％、60％、40％、20％)和全光照(對照)下牧草生長的狀況為對比研究對象，分析各牧草耐蔭生長能力。 試驗(yàn)二以試驗(yàn)一優(yōu)選牧草為研究材料，采用模擬遮蔭的方法，分析不同遮蔭梯度(同試驗(yàn)一的遮蔭梯度)下優(yōu)選草種(扁穗牛鞭草)的莖粗生長、高生長、生物產(chǎn)量、光合速率和光能利用率等因子隨遮蔭度的變化關(guān)系；再通過遮蔭生長下該牧草種植收入等于投入的臨界值分析和實(shí)地調(diào)查洪雅縣柳江鎮(zhèn)苦竹林遮蔭下扁穗牛鞭草的生長狀況，

4、來達(dá)到適宜遮蔭度的判斷。 試驗(yàn)三以優(yōu)選草種(扁穗牛鞭草)與樺木、苦竹、雜交竹的喬草配置和純扁穗牛鞭草地為研究植被類型，以坡耕地傳統(tǒng)順坡耕種為對照，分別建立徑流觀測場；通過兩年的定點(diǎn)土樣采集、定點(diǎn)安裝滲透筒和地表徑流、土壤侵蝕的定位觀測，比較分析林(竹)+牧草的不同植被類型對土壤結(jié)構(gòu)和土壤養(yǎng)分元素的改良情況及其保水、固土、保肥的能力。 試驗(yàn)研究結(jié)果表明： Ⅰ試驗(yàn)區(qū)扁穗牛鞭草年鮮草產(chǎn)量達(dá)71.76t/hm2·a，高于

5、鴨茅(43.0t/hm2·a)、紫花苜蓿(39.0t/hm2·a)和菊苣(31.0t/hm2·a)的年產(chǎn)量，同時其水土保持功能也較突出，與玉米地相比，能減少41.9％的地表徑流和68.2％的泥沙侵蝕量。這對該區(qū)坡耕地治理和發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)極為有利，能起到迅速調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的作用；菊苣雖然水保性能與鴨茅和紫花苜?；疽恢?，可其產(chǎn)量偏低，不宜選用；紫花苜蓿菊因不適應(yīng)該區(qū)夏季高溫多雨的氣候環(huán)境，也不宜選用；鴨茅的產(chǎn)量和水保性能則介于扁穗牛鞭草和菊

6、苣、紫花苜蓿之間。 扁穗牛鞭草耐蔭生長能力弱于其他幾種牧草，但對應(yīng)遮蔭度下扁穗牛鞭草的生物量明顯大于其他幾種牧草，即使在遮蔭60％的條件下，扁穗牛鞭草的生物量也大于多年生黑麥草和鴨茅的最高生物量，同時是紫花苜蓿、三葉草最高生物量的幾倍。 綜合幾種牧草的水土保持性能、產(chǎn)量和耐蔭生長生物量，對華西雨屏區(qū)水土流失綜合治理和調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來說，林(竹)+牧草植被恢復(fù)模式的首選草種應(yīng)為扁穗牛鞭草，其次才是鴨茅和多年生黑麥草。

7、 Ⅱ長期在遮蔭條件下生長的扁穗牛鞭草的光響應(yīng)特性也發(fā)生了改變，表現(xiàn)為對低遮蔭度環(huán)境的逐步適應(yīng)和對高強(qiáng)度遮蔭的不適應(yīng)兩個方面；不同遮蔭梯度間的扁穗牛鞭草對光能的利用能力存在顯著差異，表現(xiàn)為中度和強(qiáng)度遮蔭下的利用率高。 遮蔭度與扁穗牛鞭草莖粗度的之間存在y=-1.6788x+3.5494(R2=0.9587，n=10，Pv＜0.05，x-遮蔭度，y-莖粗度)的線性關(guān)系。隨遮蔭時間的延長，遮蔭16％和48％對扁穗牛鞭草莖粗生長的影

8、響較小，僅為0.4％和3.7％，莖粗生長基本穩(wěn)定，而遮蔭60％和79％的影響率為21.5％和33.9％，莖粗生長繼續(xù)下降。 扁穗牛鞭草全年收獲生物量與遮蔭梯度之間存在y=4.3707e1.5186x(R2=0.9008，Pv＜0.05)的指數(shù)關(guān)系。隨時間的延長，遮蔭16％和48％時的相對生物量處于穩(wěn)定或有增大的趨勢，而遮蔭60％和79％時則有緩慢和急劇下降的趨勢。 綜合上述結(jié)果，結(jié)合實(shí)地苦竹+扁穗牛鞭草種植的斑塊分布狀況

9、和扁穗牛鞭草種植的投入產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)分析，林(竹)+扁穗牛鞭草種植模式冠層郁閉度可控制在0.3～0.44的范圍，這在生產(chǎn)上也是可行的。 Ⅲ對生態(tài)產(chǎn)業(yè)型模式來說，樺木+牛鞭草、苦竹+牛鞭草和雜交竹+牛鞭草林地出現(xiàn)一定量的采伐剩余物和枯落物，在養(yǎng)分歸還上明顯優(yōu)于農(nóng)耕地，是介于森林和農(nóng)耕地間的一個鮮明特征；苦竹+牛鞭草林地采伐剩余物和枯落物生物量達(dá)8.6636t/hm2，其最大持水深達(dá)3.6819mm，充分發(fā)揮了該模式的蓄水生態(tài)功能，也為該

10、模式以后的土壤改良和經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)揮打下了良好的基礎(chǔ)。 Ⅳ植被恢復(fù)均能在一定程度上提高土壤機(jī)械組成的合理性，其中苦竹+牛鞭草種植效果最優(yōu)；但短期內(nèi)對土壤容重的改良作用都小；雖然四種植被類型恢復(fù)5年后0～40cm土層孔隙度均優(yōu)于農(nóng)耕地，但總體來說土壤孔隙度仍然偏小，尤其是非毛管孔隙與毛管孔隙比值與土壤適宜范圍相差很遠(yuǎn)；苦竹+牛鞭草植被恢復(fù)后，土壤初滲和穩(wěn)滲性都比農(nóng)耕地好，但也處于不穩(wěn)定狀態(tài)，短期內(nèi)其他幾種植被類型恢復(fù)后效果尚不顯著。

11、可見，植被恢復(fù)對土壤結(jié)構(gòu)的全面改良并非停耕后在短期內(nèi)即能實(shí)現(xiàn)的，只有通過長時間土壤內(nèi)根系的積累、土壤動物和微生物的增加，以及對植被合理的經(jīng)營利用和對土壤適當(dāng)?shù)暮亲o(hù)下才能達(dá)到，土壤結(jié)構(gòu)的全面改良甚至還可能是其結(jié)構(gòu)退化的一個等時間逆轉(zhuǎn)過程。 Ⅴ植被恢復(fù)5年后，四種植被類型下土壤速效養(yǎng)分有升有降，土壤NO3--N基本呈增加趨勢，NH4--N、水解N和有效P呈下降趨勢，土壤速效K和緩效K基本維持平衡狀態(tài)。因植被類型不同造成部分速效養(yǎng)分的

12、差異很小，而因土壤本底養(yǎng)分不同引起的可能性大。 土壤全量養(yǎng)分含量也呈多種變化趨勢，不同植被類型之間差異也不明顯。 由于幾種植被恢復(fù)均屬生態(tài)產(chǎn)業(yè)型植被類型，與農(nóng)耕地一樣仍然存在植被收獲，土壤總體肥力和個別養(yǎng)分元素狀況主要還是取決于人為的選擇性供給上，不能用森林土壤的評價標(biāo)準(zhǔn)來評價此類型的土壤養(yǎng)分狀況。筆者認(rèn)為只要該類模式下土壤綜合肥力不再下降，也可認(rèn)定植被恢復(fù)是成功的。 Ⅵ幾種植被恢復(fù)類型的水土保持性能研究表明，兩

13、年累計苦竹+牛鞭草地的地表徑流、土壤侵蝕和土壤養(yǎng)分流失量分別只及農(nóng)耕地的59.0％、13.3％和30.4％，雜交竹+牛鞭草分別為農(nóng)耕地的82.6％、20.7％和45.3％，樺木+牛鞭草地地表徑流雖然高于農(nóng)耕地，可土壤侵蝕和養(yǎng)分流失量只及農(nóng)耕地的32.5％和67.0％；總體來說都較大程度地發(fā)揮了林(竹)+草復(fù)合模式的保肥、保水和保土功能，但是恢復(fù)初期的該植被類型均還存在調(diào)節(jié)降雨能力偏低和植被系統(tǒng)抗干擾能力偏低問題。 Ⅶ總概林(竹)

14、+扁穗牛鞭草三種植被恢復(fù)類型的生態(tài)功能表達(dá)來看，以苦竹+扁穗牛鞭草植被配置類型最優(yōu)，其次是雜交竹+扁穗牛鞭草，再次才是樺木+扁穗牛鞭草植被配置類型。 Ⅷ按林(竹)+扁穗牛鞭草冠層遮蔭43.9％計算，苦竹+牛鞭草種植的部分生態(tài)功能經(jīng)濟(jì)價值體現(xiàn)、苦竹竹材和竹筍的直接經(jīng)濟(jì)效益和牛鞭草飼養(yǎng)奶牛的延長生物鏈效益的總凈收益為0.8873萬元/hm2，高出傳統(tǒng)坡耕地種植0.5566萬元/hm2，即平均每667m2坡地種植可凈增值約0.0371

15、萬元。 Ⅸ該研究雖然探索出了林(竹)+扁穗牛鞭草種植的冠層大致郁閉度，但在具體生產(chǎn)實(shí)施上尚需繼續(xù)研究苦竹和扁穗牛鞭草的斑塊配置方式，特別是散生性苦竹斑塊形狀變化對扁穗牛鞭草的干擾研究尚需進(jìn)一步做影響機(jī)理深入研究；竹草復(fù)合與林草復(fù)合差異較大，主要體現(xiàn)在竹個體與林木個體生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性的不同上，該復(fù)合模式的研究開展很少，也有待進(jìn)一步系統(tǒng)化和深化；對外界干擾介于自然生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)耕地生態(tài)系統(tǒng)之間的生態(tài)產(chǎn)業(yè)型植被，其土壤結(jié)構(gòu)和養(yǎng)分變化特