全 文 ：2 05年 12月
3 (4 )
:1 19一 123
中 国 水 土 .保 持 科 学
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封禁措施对窿缘按水土保持林群落结构的影响
方代有 , 朱东伟 , 杨富权
(广东省茂名市水土保持科学研究所 , 5 2 5 029 , 广东茂名 )
摘要 为 了揭示封禁措施对窿缘按林群落结构的影响 ,对位于广东茂名市小良水保站 3 片处于不同封禁保护期的
按树水土保持林群落的植物种类 、 生物量 、 土壤肥力 、 土壤微生物以及凋落物现存量进行了调查和对 比分析 。 结果
表明 :封禁措施的实施 , 使林下凋落物现存量和土壤肥力迅速上升 ,水肥条件得到改善 ,促进 了群落结构的发展 , 封
禁 20 年的按林凋落物现存量为 1 103 . 4 酬甘 , 土攘有机质含量为 1 . 871 25 % ,分别为未封禁按林的 4 . 69 倍 、 4 . 巧倍 ,
封禁 10 年按林的 1 . 04 倍 、 1 . 01 倍 。 封禁措施实施后 , 随着草本植物 、 灌木和乔木的先后侵入 , 物种品种逐渐丰富 。
封禁 20 年的窿缘按林在空间层次上具有 明显 的乔 、灌 、 草 3 层结构 ,乔 木出现了除窿缘按以外的亚层 ,封禁 10 年的
窿缘按林也有较明显 的灌木层和草本层 ,而未保护的按林在 20 年后仍只有单一 的窿缘按乔木层 。 封禁 20 年的按
林群落的生物量达 347 . 841 娜扩 , 分别为封禁 10 年和未封禁按林的 1 . 17 倍和 1 . 53 倍 。
关键词 封禁措施 ; 窿缘按 ; 水土保持 ; 群落结构
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A加加ac t I n o dr e r to o Pe n o u t e fe e t s o f e lo s i n g m e a s u re s o n e o m m u n i ty s t ru e t u re Of P认, t傲众gn EuC a帅 t。
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引 自澳大利亚的窿缘按 ( E` 。加:哪 。 s喇a) 适宜 于在十分贫疮的土地上快速生长 , 已在粤西 、 海南等
收稿日期 : 2X( 辫一 12 一 13 修回 日期 : 20 5刃8一27
第一作者简介 : 方代有 ( 1968 一 ) , 男 , 工程师 。 主要研究方向 : 水土保持和森林生态 系统 。 E一 m ial : df 师3 @ 163 . 。 o m
中国水土保持科学 2 05年
热带地区大面积造林 , 成为当地治理水土流失和绿
化的先锋树种 。 由于大面积的人工窿缘按林缺乏林
下植被 ,呈 “ 空中绿化 ”景象 ,林地中土壤水分和肥力
改变不大 ,甚至下降 , 因而窿缘按林的水土保持生态
效益受到疑议 〔` } 。 窿缘按林林下缺乏草灌层 的原
因 ,也有些学者认为是窿缘按本身的化感作用的结
果圈 。 然而在澳大利亚的原产地 ,窿缘按林本身并
不是无草灌木层的 。 在长期的水土保持实践 中 , 笔
者注意到这样的事实 , 由于含有特殊的成分 ,这一具
有 “ 昆士兰薄荷 ” 之称的植物的叶子极易燃烧 , 凋落
物因而成为当地村 民的主要燃料 3[J 。 人类活动已成
为影响窿缘按林群落结构 的重要因素 ,但目前这方
面的研究还鲜 见报道 。 笔者通过对封禁 20 年 、 10
年和未采取封禁措施的 3 片试验林地的调查和对 比
分析 , 以期揭 示封禁措施对窿缘按 林群落结构 的
影响 。
和对比分析 。 乔木层设 4 个 10 m x lo m 的样地 , 调
查每木高度和胸径 ; 灌木层设 4 个 s m x s m 的样地
进行每木调查 , 记录高度 和盖度 ; 对草本层设 4 个
l m x l m 的样地 ,调查每木的高度和盖度 亡’ 」 。
试验地概况
试验地位于广东省茂名市小良水土保持试验推
广站 ,地处广东省茂名市茂港区西南部的滨海台地 ,
北纬 2 1 “ 27 ` 49 ” 、东经 1 10 0 5 4 ` 18 1 ,属热带北缘地区 ,气
候炎热 ,降雨丰沛 。 年平均气温达 23 ℃ ; 年降雨量
1 4X()
一 1 7 0 m m
,但雨水分布不均 , 5一 9 月为雨季 ,
降雨量占全年雨量 的 75 . 8 % , 多为暴雨或暴风雨 ,
雨水 集 中 , 强 度 大 , 干 湿 季 明 显 , 年 蒸 发 量 为
2 4 6 ~
,旱情比较严重 ; 土壤为花岗岩发育而成的
砖红壤 ;地带性植被为热带季雨林 ,但由于长期的人
类活动的影响 ,原生植被和次生林早于遭到破坏 ,仅
在村边 以 “ 风水 林 ” 形 式残 存有零 星 的次生季 雨
林〔4 〕。
3 片试验窿缘按林造林前均为水土流失十分严
重的光裸地 (光板地 ) 。 试验林 系 19 60 年营造 、 19 76
年第 1 次采伐后萌生 的水土保持先锋 林 , 分别 于
19 79 年和 19 8 8 年开始作封禁对 比试验 , 199 8 年 8
月 ,对封禁 20 年 、 10 年和未封禁的林地进行系统的
取样分析 , 以研究封禁措施的效果 。
2 研究方法
研究采用 “ 时空替代法 ” 〔’ 〕 , 即以空间 ( 3个处于
不同封禁期的林地 )换时间 (分别代表校林封禁后的
不同发展阶段 ,以形成一个连续的时间序列 ) 。 对封
禁 2 0 年 、 封禁 10 年和未采取封禁措施的 3 种林地 ,
在结合长期观测数据情 况下 , 分别进行物种 、 生物
量 、 土壤肥力 、 土壤微生物 、 凋落物量等方面的调查
3 研究结果
封禁措施对窿缘按水土保持林的影响 ,早期主
要表现为林下凋落物数量的迅速增加 , 水土流失下
降和土壤肥力的上升 , 以及温 、湿度等生态环境因子
的改变 ;接下来为耐荫性 、 耐干瘩的草本植物开始出
现 ;随着封禁时间的延长 , 地带性的灌木和乔木 出
现 , 数量和品种逐年增加 ,形成乔灌草多层次立体结
构 , 最终朝着地带性植被演替 。
3
.
1 封禁措施对窿缘按水土保持林植物种类组成
的影响
3个样地不同乔 、 灌 、 草不同层次的组成数据见
表 1。 可 以看出 ,灌木层中含有同样高度的藏类 ,草
本层中含有乔木幼株 。
3
.
2 封禁措施对窿缘枝水土保持林结构的影响
3
.
2
.
1 空间结构 由于封禁措施阻止了人类活动的
干扰 ,使窿缘按林群落的外貌发生了很大的变化 ,无
论是垂直空间结构还是水平空间结构 ,封禁的与未封
禁的林地均有很大差异 。 未采取封禁措施的林地 ,垂
直空间结构只有 1 层乔木 , 水平个体的密度为 3 粼Xj
株 / h扩 ;封禁 or 年的林地 , 垂直空间结构有乔木 、灌
木和草本 3层结构 ,但灌木层不很明显 , 水平方向个
体密度为乔木 、 灌木和草本层分别为 3 5 0 株 / h时 、
1 3X(] 株 / h时 和 72 50 株 / h甘 ;封禁 20 年的林地 ,垂直
空间结构有明显的乔木 、灌木和草本 3 层结构 ,水平
个体的密度乔木层高达 5 侧X) 株 / h时 ,灌木层和草本
层分别为 2 万 1 7X(j 株 / h扩 和 2 万 1 6汉) 株 / h时 。 从
封禁 10 一 20 年的情况来看 ,乔 、 灌木层密度随着封禁
年限而不断增加 ,而草本层以封禁 10 年为最高 。
3
.
2
.
2 组织结构 在同样 的林地 , 由于采取封禁措
施的时间不 同 , 其组织结构有明显 的差异 。 3 种 窿
缘按林的群落组成结构见表 2 ,未封禁的林地的乔 、
灌 、 草本层的物种多样性指数均为 仇 封禁保护 10
年林地的对应值分别为 1 . 0 、 1 . 6 89 和 1 . 13 0 ,封禁保
护 2 0 年分别为 1 . 2 18 、 1 . 6 7 7 和 2 . 0 19 。 在封禁保护
状态下 ,物种演替 向多样性 良性方向发展 。 当采取
封禁措施后 , 人为干扰停止 ,物种多样性得到恢复 ,
这表明对窿缘按水土保持林采取封禁措施 , 停止对
人工林地掠夺性的干扰 ,是群落向优化组成结构发
展的重要措施 。
第 4期 方代有 , 等 : 封禁措施对窿缘按水 土保持林群落结构的影响 1 2 1
表 1 封禁措施对窿缘按林物种组成的影响
T a b
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封禁 20 年 封禁 or 年 未封禁
层次 种 名
株数 胸径 c/ m 株数 胸径 c/ m 株数 胸径 / c m
176 9 5 14 5 27
,
2 13
.
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0
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2
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乔木层
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灌木层
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草本层 山石榴
凤尾孩
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越南叶下珠 0 . 18
桃金娘 双人次如刀砂月。 ot
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小计
16
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表 2 封禁措施对窿缘按林物种多样性 、 生态优势度和群落均匀度的影响
T a b
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生态优势度 物种多样性 群落均匀度类型
封禁 20 年
封禁 10 年
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乔木
0
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灌 木
0
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草本 乔木
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灌木 草本
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.
3 封禁措施对窿缘按林凋落物层的影响
对封禁 20 年 、 10 年和未封禁 的不 同窿缘按林
地及 自然次生季雨林的凋落物现存量及其含水量的
测定 ,结果见表 3 。 封禁 20 年与封禁 10 年的窿缘按
林地凋落物现存量基本接近 ,封禁 20 年的按林凋落
物现存量为 1 103 . 4 岁扩 ,为未封禁按林 的 4 . 69 倍 、
中国水土保持科学 2 0 5年
封禁 1 0年按林 的 1.4 0倍 、 自然次生季雨林 的 1 . 8
倍 ;其凋落物含水量高出未封禁林地 2 .9百分点 ,但
却远远低于自然林中凋落物的含水量 ( 42 % ) 。 封禁
措施可以大幅度提高林中凋落物的存量和保持更多
的水分 ,改善林 中小气候 , 为其他植物的生长创造了
条件 ,这是其结构功能趋于复杂的主要原因 ,但就凋
落物含水量而言 ,而较 自然次生季雨林仍有相当的
差距 。
表 3 封禁措施对按林凋落物层的影响
T a b
.
3 E fe
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a s u er s o n w iht e ir n g m a t e r l叮 e r
of 尸or t r喇i gn E I叔 ) a加 t sIL fo er st
类型 凋落物存量 (/ g’ m 一 2 ) 凋落物含水量 / %
封禁 2 0 年窿缘按林 x 10 3 . 4 16 4
封禁 10 年窿缘按林 1 0 56 . 1 16 . 2
未封禁窿缘按林 235 . 1 13 . 5
自然次生季雨林 569 . 4 42 , 0
生很大的效应 。 与未封禁并长期移走凋落物林地相
比 ,封禁 20 年窿缘按林有机质较之提高 3 倍以上 , N
和 P 的含量也分别提高 0 . 7 倍和 0 . 3 倍 。 封禁措施
可以大幅提高按树水土保持林的土壤肥力 。
表 4 封禁措施对按林群落生物量的影响
T a b
.
4 Efe
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类型 茎 枝 叶 根 总计
封禁 20 年
封禁 10 年
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表 5 封禁措施对按林土壤肥力的影响
T a b
.
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of P r o t r u dgtn E
u c a如 tus fo er st
类型 p H 值
4
.
4
4
.
16
4
.
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4
.
34
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封禁 20 年窿缘按林
封禁 10 年窿缘按林
未封禁窿缘按林
自然次生季雨林
0
.
0 85 0
. 成碎幻
3
.
4 封禁措施对窿缘按林生物 t 的影响
3 个林地生物量的计算结果见表 4 。 封禁 20 年
林地具有最高的生物量 ,封禁 10 年林地次之 , 未封
禁林地生物量最低 。 封禁 20 年林地 的群落生物量
达 3 47 . 8 4 I k岁甘 ,分别为封禁 10 年和未封禁林地的
1
.
17 倍和 1 . 53 倍 。 人为搂取凋落物是形成这一现
象的主要原因 。
3
.
5 封禁措施对窿缘按林土壤肥力的影响
3
.
5
.
1 土壤 不 同类型对 比的土壤肥力测定结果
见表 5 。 林地封禁后 , 首先是对土壤的理化结构产
0
.
0 89 0
.
0 25
0
.
0 50 0
.
0 3 1
0
.
17 8 0
,
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,了6O门0
.
3
.
5
.
2 微生物 细菌 、 真菌和放线菌的数量见表 o6
封禁的 20 年窿缘按林土壤微生物 比未封禁林地高
出 14 倍 , 其中细菌多 70 倍 , 真菌多 7 倍 , 放线菌 比
较接近 。 人类活动对林地土壤的微生物构成产生很
大的效应 ,封禁措施能够明显促进窿缘按林生物多
样性的发展 。
表 6 封禁措施对按林土壤微生物的影响
aT b
.
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细菌 真菌 放线菌
类型 微生物总数 占』总数 / % 数量 占总数 / % 数量 占总数 / %
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自然次生季雨林
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11
2
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4 结论与讨论
我国南方大面积的马尾松林和按树林普遍存在
“ 空中绿化 ” 现象 。 如何对其进行改造 ,提高生态效
益 , 已成为生态建设中巫待解决 的问题 。 研究结果
表明 ,在长期保护条件下 , 纯窿缘按林有朝着地带
性 、 多层次植被类型 良性方向发展 。 通常见到的按
林 “ 空中绿化 ” 现象 ,完全系人类活动干扰所造成 。
封禁措施作为水土保持最基本的措施之一 , 它
的主要作用是可 以最大限度地保护林地的凋落 物
层 ,从而保证了生态系统 的物质和能量循环的正常
进行 。 未封禁的林地 , 由于人为搂取凋落物 ,生态系
统失去了物质和能量循环过程 中重要的一个环节 ,
使整个生态系统不能正常地运转 , 造成水土保持生
态效益低下 。 相反 , 如果对结构简单的纯林 ,经过一
定时间的封山育林 ,单一森林的结构 、 功能都可以得
第 4期 方代有 , 等 : 封禁措施对窿缘按水土保持林群落结构的影响
到不同程度的提高 ,继而发展形成复层混交林 ,发挥
其更好的生态效益 。
随着近年来按树速生新品种的培育 , 造林经济
效益逐步提高 〔’ 〕 , 已成为我国热带 、 南亚热带人工速
生丰产林的主要林种之一 。 窿缘按林对当地经济和
生态环境的影响也 日益受到关注 。 笔者的研究结果
表明 , 只要采取封禁措施 ,并辅之以适当营林措施 ,
窿缘按林生态环境的负效应可以降到较低水平 ,并
能形成 良好的群落结构 , 发挥其多方面的生态经济
效能 。
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6,
了厂r.L
中国科协命名中国科学院 水利部 水土保持研究所 黄土高原土壤
侵蚀与旱地农业国家重点实验室为第二批全国科普教育基地
为进一步贯彻落实《中华人民共和国科学技术普及法 》 ,充分调动社会各方面的积极性 ,发挥社会各方面
科普资源的效用 ,贯彻落实科学发展观 ,提高公众科学文化素质 。 中国科协于 2X() 4 年确定了第二批全国科
普教育基地创建单位 。 我会推荐的中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重
点实验室被中国科协确定为第二批全国科普教育基地创建单位 。 一年来 ,创建单位在学会和科协的指导下 ,
在本单位及上级领导的大力支持下 ,按照《全 国科普教育基地标准》的要求 ,在组织领导 、 机构设置 、 人员配
备 、制度建设 、经费保障 、 设施条件 、 以及社会化科普活动等方面作了大量的工作 ,结合行业 、 专业的特点开展
了形式多样的科普宣传教育活动 ,满足了不同人群 、 不同爱好的社会公众的科普需求 ,有力地促进 了科普工
作能群众化 、 社会化和经常化 。 科普教育基地 已经成为社会公众接受科普教育的理想场所 , 也成为区域社会
文明的象征 。
经过 自查 、 抽查和专家评审 ,第二批共有 73 个创建单位达到《全国科普教育基地标准 》的要求 。 中国科
协决定命名中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室等 73 个单位
为 “ 全国科普教育基地 ” 。