全 文 ：第 29卷　第 6期 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Vol. 29　 No. 6
　 2009年 12月 Journal o f Central South Univ er sity o f Fo rest ry& Techno log y Dec. 2009　
文章编号: 1673- 923X ( 2009) 06- 0082- 06
四川盆地低山丘陵区柏木低效防护林的改造
骆宗诗1 ,侯　波 2 ,向成华 1 ,陈俊华 1 ,罗晓华 1 ,谢大军 1 ,慕长龙 1
( 1.四川省林业科学研究院 ,四川 成都 610081; 2.四川省阆中市林业局 ,四川阆中 637400)
摘　要: 　通过对柏木Cup ressus f unebr is低效林采取间伐、林下种植黄荆 Vi tex neg urdo和木豆Cajanus ca jan的低改措施 ,研究了林
分改造后的水土保持、水源涵养效果及林地土壤物理性质、林分生长量、林下物种多样性和碳密度的变化 .结果表明:改造后的林分水
土保持和水源涵养功能加强 ,土壤物理性质得到明显改善 ,林下植被物种多样性、林分生长量和林分碳密度得到了明显提高 ;采取株
数间伐强度 15. 55% (保留密度 4 100株· hm- 2)、 44. 44% (保留密度 2 400株· hm- 2 )和林下种植黄荆措施的林分 ,土壤侵蚀量较对
照林分 (密度 4 600株· hm- 2) 3年平均减少 418. 28和 524. 87 mg· km- 2;采取株数间伐强度约 70% 、林下补植黄荆 (保留密度 2 200
株· hm- 2)、补播木豆 (保留密度 2 300株· hm- 2 )和补植补播黄荆和木豆 (保留密度 2 300株· hm- 2 )措施的林分 ,与对照林分 (密度
7 400株· hm- 2 )相比 ,其灌草层的最大持水量增加 0. 18～ 0. 47 mm,枯落物层的有效持水量增加 0. 21～ 0. 48 mm,林地土壤最大持水
量增加 16. 39～ 39. 03 mm ,林地土壤密度下降 5. 90% ～ 8. 21% ,总孔隙度上升 8. 09% ～ 19. 28% ;胸径增长量 4年增加 0. 55～ 0. 62 cm,
树高增长量 4年增加 0. 34～ 0. 39 m;灌草层的多样性指数和均匀度指数提高 ,生态优势度下降 ,灌木层增加了 2～ 4种 ,草本层增加了
4～ 7种 ;林分碳密度增加 8. 27～ 9. 82 mg· hm- 2.
关键词: 　低效防护林 ;林分改造 ;物种多样性 ;水土保持 ;最大持水力 ;碳密度
中图分类号: 　 S727. 22; S756. 4　　　　　文献标志码: 　 A
Analysis of Improving Effects of Cupressus funebris Plantation
in the Low Hill Region of Sichuan Basin
LUO Zong-shi
1
, HOU Bo
2
, XIAN G Cheng-hua
1
, CHEN Jun-hua
1
,
LUO Xiao-hua1 , X IE Da-jun1 , M U Chang-long1
( 1. Sichuan Acad emy of Fores t ry, Ch engd u 610081, Sich uan, Ch ina;
2. Forest ry Bureau of Langzhong Coun ty, Langzhong 637400, Sich uan , China)
Abstract: Cup ressus funebris plantation w as a typical ly type of low er-effect fores ts in th e low hil l region of Sichuan basin , Sich uan
province. Tw o types of th inning exp eriments w ere d esig ned to s tudy the ef fects of th e improvem ent on th e deteriorated Cupressus
funebris plan tation. One type was used to observe annual runof f and sediment yield of s tands , w hich including cont ras t s tand A
( wh ose densi ty w as 4600 individuals per h ectare) , 15. 55% of individuals thin ned stand B (w h ose sav ed d ensi ty w as 4100 individuals
per hectare, plan ted V itex negurdo und er trees ) and 44. 44% of individ uals thin ned s tand C ( wh ose sav ed d ensi ty was 2400 individuals
per hectare, and plan ted Vi tex negurdo under t rees) . Anoth er type w as thos e stands thinned by about 70% of individuals, including
cont rast s tand D wi th 7400 individ uals per hectare, s tand E planted Vi tex negurdo under t rees w ith 2200 individ uals per hectare, s tand
F plan ted Cajanus cajan under trees w i th 2300 individuals per hectare, and stand G planted Vi tex negurdo and Cajan us cajan under
t rees wi th 2300 individuals per hectare. The resul t s show that the capaci ty of w ater and soil conservation is enhanced, th e ph ysical
featu res of fores t soi ls are obviously meliorated , species diversi ty under th e trees i s more rich nes s, and th e incremen t of t rees and
biomass carbon density of stands are gain ed increasingly af ter plantation thinned and planted V itex negu rdo and Cajanus cajan under
t rees. Th e av erage annual sedimen t yield of s tand B and C in three years f rom 2004 to 2006 is d ecreased 418. 28 Mg· hm- 2and 524. 87
Mg· hm- 2 than cont ras t s tand A, respectively. Compared to con tras t s tand D, many propert ies of s tands E, F, and G is as follow s:
( 1) maximum water holding capaci ty of sh rub-and-herb layers , f ores t soils increase 0. 18 mm～ 0. 47 mm and 16. 39 mm～ 39. 03 mm,
respectively; ( 2) us eful water holding capaci ty of lit t ers increase 0. 21 mm～ 0. 48 mm; ( 3) soil bulk densi ty d ecrease 5. 90% ～
收稿日期: 2009-02-20
基金项目: 国家“十一五”科技支撑项目“长江上游防护林体系空间配置与结构优化技术研究” ( 2006BAD03A0204) .
作者简介: 骆宗诗 ( 1963- ) ,男 ,湖南桂阳人 .副研究员 ,研究方向:森林培育 . E-mail: luozongsh i168@ yah oo. com. cn
通讯作者: 慕长龙 ( 1964- ) ,男 ,重庆江津人 .研究员 ,研究方向:森林生态 . m ucl2006@ yahoo. com. cn
8. 21% ; ( 4) total porosity increases 8. 09% ～ 19. 28% ; ( 5) fou r years periodic incremen t of DBH and h eigh t increas e 0. 55 cm～ 0. 62
cm and 0. 34 m～ 0. 39 m, respectively; ( 6) Shann on-W iener div ersi ty index and Pielou evenness index of v egetat ion und er forest have
higher values, bu t Simpson ecological d ominance red uces , and there are increasingly 2～ 4 species in sh rubs , and 4～ 7 species in
herbs; ( 7) biom as s carbon d ensi ty of forest increas es 8. 27 Mg· hm- 2～ 9. 82 Mg· hm- 2.
Key words: l ow er-effect protect ive fores t; s tand im prov ement; species div ersi ty; w ater and soil conserv ation; maximum water
holding capaci ty; carbon d ensi ty
森林是陆地生物圈的主体 ,除了为人类社会提供木材外 ,还具有保持水土、涵养水源、防风固沙、净化和美
化环境、调节气候、生物多样性保育等多重服务功能 .森林生态系统因贮存陆地生态系统 76% ～ 98%的有机
碳 [1 ] ,具有比其它减排方式更经济和高效的碳汇功能 [2 ] ,在当今人类社会面临气候变暖的生态问题上 ,更加重
视森林生态系统多重功能的经营 .然而 ,森林多重功能的充分发挥是建立在优良的森林质量的基础上 ,而低效
防护林是一种退化的森林生态系统 ,是指受到强烈自然和非自然因素的干扰破坏 ,系统功能呈逆向发展趋势 ,
系统组成缺失 ,林木生长缓慢 ,质量低劣 ,植被总盖度低 ,林下土壤结构受到严重侵蚀 ,最终表现为保土保水功
能差的林分 [ 3～ 5] .低效防护林研究起因于长江上游防护林体系建设 [4 ] ,国内对低效林的评判与改造途径 [ 6]、经
营类型划分 [7, 8 ]、林分结构调整和改造试验 [9～ 11 ]等方面进行了大量调查和研究 ,但对川中丘陵区柏木低效防护
的改造效应鲜有报道 .四川省 1989年启动长江防护林一期工程建设 ,到 1996年底营造防护林 173. 3万 hm2 ,主
要分布于川中丘陵农区 [12 ] ,主要林分类型是柏木林 [4 ] .虽然长江防护林的建设极大地改善了川中丘陵区的生
态环境 ,森林覆盖率大幅增加 ,然而由于造林密度过大、树种配置不够合理、苗木品质较差及经营管理水平低等
多种因素的叠加作用 ,所营建的柏木林已成为新的低产低效林 [4 ] .为了提高林分质量 ,改善林分结构 ,充分发挥
森林的多重效益 ,在阆中市垭口乡进行了低效防护林改造试验 ,从水土流失量、林分生长量、林冠下层和土层的
持水能力、土壤主要物理性质、林下植物多样性和植被碳密度等指标对比分析低效林改造效果 ,以期为低效防
护林改造提供经验和改造模式 .
1　研究地概况和研究方法
1. 1　研究地概况
柏木低效林改造试验样地选择在阆中市垭口乡岳家沟小流域 ( E105°52′30″～ E105°54′23″, N31°35′00″～
N 31°36′40″) ,总面积约 3. 0 km2 .该流域位于嘉陵江上游 ,自东北向西南方向倾斜 ,最高海拔 665. 6 m ,最低
373. 2 m ,相对高差 294. 4 m.小流域气候属典型的亚热带湿润气候 ,四季分明 ,热量丰富 ,年均温度 16. 6℃ , 1月
均温 6. 3℃ , 7月均温 27. 1℃ ,≥ 10℃的活动积温为 5 460℃ ,无霜期 292 d,年均降水量 955. 8 mm.由于降水的
时空分布不均 ,蒸发量大 ,加之水利设施较差 ,对降水的调蓄能力弱 ,历年都有不同程度的干旱威胁 .土壤为紫
色沙土 ,土层瘠薄 ,呈微酸性 , pH值为 6左右 [13 ] .
流域原生植被为亚热带常绿阔叶林 [14 ] ,由于长期的人为破坏 ,原生植被不复存在 ,现有植被主要是柏木人
工林、栎柏混交林及桤柏混交林 .林下灌木以黄荆 Vitex negurdo、铁籽 Myrsine Af ricana、火棘 Pyracantha
fortuneana等为主 ;草本植物以苔草Carex spp.、圆果雀稗 Paspalum orbiculare和竹叶草Oplismenus composi tus
等为主 .
1. 2　研究方法
1. 2. 1　改造试验设计
在阆中市垭口乡的典型地段选择同一坡面的柏木人工林进行低效林间伐改造试验 ,均匀伐除试验地内细
小、生长不良的林木 .对比试验分 2种 ,一种是用于观测水土流失 ,林分改造前平均胸径 7. 8 cm,平均树高
7. 45 m,郁闭度 0. 90,分 3个 5 m× 20 m的样地 ,分别为:株数间伐强度 15. 55% ,保留密度 4 100株· hm- 2的轻
度间伐样地 ;间伐强度 44. 44% ,保留密度 2 400株· hm- 2的重度间伐样地 ;密度 4 600株· hm- 2的对照样地 .
林分改造后 ,林下种植黄荆 ,使灌木层的盖度达到 60% .二是用于其它项目试验观测 ,林分改造前平均胸径 5. 2
cm,平均树高 4. 86 m,郁闭度 0. 95,对林分进行间伐 (间伐强度约 70% )后 ,林下补植 (补播 )黄荆和木豆 ,分 4个
20 m× 20 m的样地 ,分别是: 林下补植黄荆 (保留密度 2 200株· hm- 2 )、补播木豆 (保留密度 2 300株· hm- 2 )、
补植补播黄荆和木豆 (保留密度 2 300株· hm- 2 )和对照 (密度 7 400株· hm- 2 ) .样地改造于 2001年11月完成 ,
83第 6期 骆宗诗等 :四川盆地低山丘陵区柏木低效防护林的改造
并进行每木检尺 ,除水土流失观测外 ,其它项目的野外调查于 2005年 10～ 11月完成 .
1. 2. 2　水土流失观测
水土流失采用径流场法 .径流场坡度 18°,规格 5 m× 20 m,上部及两侧设置围墙至不透水层 ,下部设加盖的
集水槽和引水槽 ,引水槽末端连径流池 ,径流池内径 2 m× 1 m ,深度 1 m.每次降雨产流后 ,当日量测径流池水
深 ;经搅拌水池后 ,用 500 mL的量水瓶在水池的不同部位取 3个水样 ,暴雨时加测 ,水样量取完后 ,即时放干水
池 ,并冲洗干净 .水样经过滤后烘干、称质量 ,求单位含沙率 .同时在林外空地安置虹式自记雨量筒 ,记录林外降
雨量 .观测频度为 2003年、 2004年和 2005年的 4月至 10月 .
1. 2. 3　林分生物量测定
柏木生物量的测定采用径阶平均木法 .每木检尺后 ,按 2 cm径阶分级 ,共 6个径阶 .各径阶选平均木 1株伐
倒 ,每个林分 4～ 6株 ,共 18株 .采用分层切割法直接测定各段干、枝和叶鲜质量 ,地下根系全挖 ,分根蔸、粗根和
细根 ,去土后测鲜质量 .沿各样地的对角线和中央确定 5个 2 m× 2 m(灌木层 )、 5个 1m× 1m的小样方 (草本层
和枯落物层 ) ,收集枯枝落叶后 ,分地上和地下部分测量灌木和草本鲜质量 .同时收集乔木、灌木、草本和枯落物
各 组份 3个重复样品带回实验室 ,用电子天平称其湿质量 m 1 ,然后放在 80℃恒温下烘干至恒重后立即称质量
m 2 ,求算各组份自然含水率 R0= [ (m1- m 2 ) /m 1 ]× 100% ,推算各组份干质量 .以各径阶平均木的生物量乘以各
径阶株数计算单位面积乔木层生物量 ,以各小样方的平均值推算灌、草和枯落物层的生物量 .
1. 2. 4　林冠下层持水量测定
采用浸水法测定 .将烘干后的灌木、草本和枯落物装入尼龙袋中置于水中浸泡 24 h ,取出将其空干 (以无水
滴下为标准 ) ,迅速称其质量 m3 ,求算灌木、草本和枯落物的最大持水量 Wm= m3 - m2 ,最大持水率 Rm= (m3-
m 2 ) /m2× 100% ,并转化最大持水深 .枯落物的有效持水量采用公式 W= ( 0. 85Rm- R0 )M (枯落物干重 )计算 .
1. 2. 5　土壤物理性质测定
在样地中央以“ S”形确定 3个剖面点 ,分 3层 ,即 0～ 10、 10～ 20和 20～ 30 cm ,每一层次取 3个重复 .采用烘
干法分层测定土壤含水量 ,用环刀法分层测定土壤密度 ,利用文献 [15 ]提供的公式计算土壤的最大持水量、毛
管持水量、最小持水量、非毛管孔隙、毛管孔隙和总孔隙度 .
1. 2. 6　林下灌草多样性调查
采用相邻格子法调查林下植物多样性 ,格子大小为 2 m× 2 m ,共 100个 ,记录灌木和草本的种类、数量、高
度和盖度 .其灌木层及草本层重要值的计算公式为:灌木层 V I= (相对多度+ 相对频度+ 相对高度 ) /3;草本层
V I= (相对频度+ 相对高度+ 相对盖度 ) /3.并用下列公式计测物种多样性 [16～ 19 ] .
Shannon-Wiener多样性指数: H= - ΢P i lnPi .
Pielou群落均匀度指数: J= ( - ΢Pi lnPi ) /lnS.
Simpson生态优势度: C= ΢(P i /N ) 2 .
式中: N为取样中所有种类的重要值总数 ; Pi为第 i种的相对重要值 ; S为样地的物种总数 .
1. 2. 7　植被碳储量计量
柏木人工林的碳储量计测包括乔木层、灌草层和枯落物层的碳储量 ,碳储量为各层生物量乘以含碳量 .其中
柏木含碳量采用 52. 11% [20 ] ,灌草层和枯落物分别为 46. 54% 、 48. 72% [21 ] ,并转化成单位面积的碳储量即碳密度 .
2　结果与分析
2. 1　水土保持效果
通过对柏木低效林疏伐、林下种植黄荆后 ,水土流失得到明显抑制 ,土壤侵蚀量大为减少 (见表 1) .改造后
第 2年 ( 2003年 )开始 ,采取低改措施的林地土壤侵蚀量比对照林分明显减少 .与对照相比 , 2003年轻度间伐林
分减少 434. 44 Mg· km- 2 ,减少了 43. 51% ;重度间伐林分减少 554. 25 Mg· km- 2 ,减少了 55. 50% .重度间伐林
分比轻度间伐林分减少 119. 81 Mg· km- 2 ,减少了 21. 24% . 3年来 ,轻度间伐林分比对照林分平均减少 418. 28
Mg· km- 2 ,减少了 44. 20% ;重度间伐林分比对照林分平均减少 524. 87 M g· km- 2 ,减少了 55. 35% ;重度间伐
84 中　南　林　业　科　技　大　学　学　报 第 29卷
林分比轻度间伐林分平均减少 106. 59 M g· km- 2 ,减少了 19. 96% .
表 1　柏木林低改后年径流量和土壤侵蚀量
Table 1　 Annual runoff and sediment yield of Cupressus funebris plantation af ter thinning in 2003, 2004 and 2005
年份 4～ 10月降雨量
/mm
轻度间伐
径流量
/ ( m3· hm- 2 )
泥沙量
/ (M g· km- 2)
重度间伐
径流量
/( m3· hm- 2 )
泥沙量
/ ( Mg· km- 2 )
对照
径流量
/ (m3· hm- 2)
泥沙量
/( Mg· km- 2 )
2003 863. 5 1 128 564. 13 1 077 444. 32 1 238 998. 57
2004 966. 2 1 169 584. 63 1 127 464. 95 1 280 1 032. 45
2005 798. 6 884 442. 10 877 361. 81 1 010 814. 67
平均 876. 1 1 060. 33 530. 29 1 027. 00 423. 69 1 176. 00 948. 56
2. 2　水源涵养效果
森林通过林冠层、林下植被层、枯落物层和土壤层对降水的截留和再分配 ,起到对水源的涵养作用 ,这种作用
可用指标持水量或持水深来表达 .从表 2、表 3可知 ,柏木低效林经改造后 ,林下种植木豆、黄荆或种植木豆和黄荆
的柏木林比对照的林下植被和枯落物生物量明显增加 ,从而增加了对降水的截持 ,其灌草层的持水深比对照地分
别增加了 0. 28、 0. 47和 0. 18 mm,是对照地的 333. 33%、 491. 67%和 250. 00% ;枯落物层的有效持水深比对照地
分别增加了 0. 21、 0. 30和 0. 48 mm,是对照地的 200. 00%、 242. 86%和 328. 57% . 0～ 50 cm内林地土壤最大持水
量分别比对照增加了 16. 39、 20. 50和 39. 03 mm,是对照地的 108. 09%、 110. 13%和 119. 28% (见表 4) .
表 2　林分改造后灌草层最大持水量和持水率
Table 2　Moisture capacity and moisture-capacity ratio of shrubs and herbs af ter stand improvement
补植树种
灌木层
生物量
/ ( Mg· hm- 2 )
最大持水率
/%
最大持水深
/mm
草本层
生物量
/ ( Mg· hm- 2 )
最大持水率
/%
最大持水深
/mm
合计
/mm
对照 0. 283 256. 74 0. 07 0. 155 335. 53 0. 05 0. 12
木豆 0. 748 288. 38 0. 22 0. 462 392. 95 0. 18 0. 40
黄荆 2. 000 224. 26 0. 45 0. 314 431. 52 0. 14 0. 59
木豆+ 黄荆 0. 867 241. 34 0. 21 0. 236 386. 26 0. 09 0. 30
表 3　林分改造后枯落物层持水量和持水率
Table 3　Moisture capacity and moisture capacity ratio of litter af ter stands thinned
补植树种 枯落物干质量
/ ( Mg· hm- 2 )
自然含水率
/%
浸泡 24 h后
最大持水量
/( Mg· hm- 2)
最大持水率
/%
有效持水量
持水量
/ ( Mg· hm- 2 )
持水深
/mm
对照 1. 075 30. 62 2. 814 261. 76 2. 062 0. 21
木豆 2. 097 31. 95 5. 746 273. 96 4. 214 0. 42
黄荆 2. 940 27. 72 6. 915 235. 24 5. 063 0. 51
木豆+ 黄荆 3. 492 31. 77 9. 413 269. 59 6. 892 0. 69
表 4　林分改造对土壤物理性质的影响
Table 4　 Ef fect of stand improvement on soil physical propert ies
补植树种 土壤密度
/( g· cm- 3 )
最大持水量
/%
最小持水量
/%
毛管持水量
/%
毛管孔隙度
/%
非毛管孔隙度
/%
总孔隙度
/%
最大持水量
/mm
对照 1. 45 28. 07 20. 75 23. 91 34. 53 5. 97 40. 50 202. 50
木豆 1. 33 32. 96 23. 89 26. 18 34. 89 8. 89 43. 78 218. 89
黄荆 1. 36 32. 86 23. 34 26. 98 36. 66 7. 94 44. 60 223. 01
木豆+ 黄荆 1. 37 36. 04 26. 31 29. 23 39. 17 9. 14 48. 31 241. 54
2. 3　林分改造对土壤物理性质的影响
柏木低效林改造 4 a后 ,林地土壤状况得到了有益的改善 (见表 4) .采取低改措施的林地 ,其土壤密度下降 ,
非毛管孔隙度和总孔隙度增加 ,土壤变得疏松 ,持水能力增加 .与对照相比 ,柏木+ 木豆林地的土壤密度下降了
8. 21% ,总孔隙度上升了 8. 09% ;柏木+ 黄荆林地的土壤密度下降了 6. 43% ,总孔隙度上升了 10. 12% ;柏木+
85第 6期 骆宗诗等 :四川盆地低山丘陵区柏木低效防护林的改造
木豆+ 黄荆林地的土壤密度下降了 5. 90% ,总孔隙度上升了 19. 28% .
2. 4　林分生长量的变化
柏木低效林改造 4 a后 ,提高了林分的生长量 (见表 5) .林下种植木豆、黄荆或种植木豆和黄荆的柏木林的
胸 径增长量比对照分别增加了 0. 62、 0. 55和 0. 59 cm,胸径增长量的百分数比对照地分别增加了 5. 79%、
5. 29%和 5. 67% ;树高增长量比对照分别增加了 0. 39、 0. 34和 0. 35 m ,树高增长量的百分数比对照地分别增加
了 2. 09%、 1. 91%和 1. 65% .
表 5　柏木低效林改造前后林分生长量比较
Table 5　 Comparison of the increments before and after Cupressus funebris plantation thinned
补植树种
改造前 ( 2001年 )
保留密度
/ (株· hm- 2)
平均胸径
/ cm
平均树高
/m
改造 4 a后 ( 2005年 )
平均胸径
cm
平均树高
/m
胸径增长量
/ cm /%
树高增长量
/m /%
对照 7400 5. 18 4. 86 5. 61 5. 34 0. 43 8. 30 0. 48 9. 88
木豆 2300 7. 45 7. 27 8. 50 8. 14 1. 05 14. 09 0. 87 11. 97
黄荆 2200 7. 21 6. 96 8. 19 7. 78 0. 98 13. 59 0. 82 11. 78
木豆+ 黄荆 2300 7. 30 7. 20 8. 32 8. 03 1. 02 13. 97 0. 83 11. 53
表 6　柏木低效林改造后灌、草层物种多样性比较
Table 6　 Comparison of the species diversities under forests after
Cupressus funebris plantation th inned
层次 补植树种 物种丰富度 多样性指数 均匀度指数 生态优势度
灌木层
对照 4 1. 425 8 0. 795 8 0. 329 4
木豆 8 1. 471 0 0. 821 0 0. 301 9
黄荆 8 1. 834 2 0. 882 1 0. 206 1
木豆+ 黄荆 6 1. 566 5 0. 874 3 0. 255 5
草本层
对照 7 1. 597 7 0. 693 9 0. 338 6
木豆 13 2. 008 7 0. 783 1 0. 193 1
黄荆 11 1. 933 5 0. 806 3 0. 214 2
木豆+ 黄荆 14 2. 175 1 0. 824 2 0. 154 9
2. 5　林分改造对灌草层植物物种多样性
的影响
柏木低效林改造后 ,林内生境发生了
变化 ,林下植被的植物多样性明显增加 .与
对照相比 ,林下补植木豆、黄荆、木豆+ 黄
荆物种丰富度明显增加 ,其中灌木层增加
了 2～ 4种 ,草本层增加了 4～ 7种 ;灌草层
的多样性指数、均匀度指数提高 ,生态优势
度下降 (见表 6) .
表 7　柏木低效林改造后林分植被碳密度比较
Table 7　 Comparison of biomass carbon density af ter Cupressus funebris
plantation thinned
补植树种 生物量 /( Mg· hm- 2)乔木 灌木 草本 枯落物 小计
碳密度 /( Mg· hm- 2)
乔木 灌木 草本 枯落物 小计
对照 35. 11 0. 283 0. 155 1. 075 36. 621 18. 29 0. 13 0. 07 0. 52 19. 02
木豆 50. 88 0. 748 0. 462 2. 097 54. 189 26. 51 0. 35 0. 22 1. 02 28. 10
黄荆 47. 57 2. 000 0. 314 2. 940 52. 821 24. 79 0. 93 0. 15 1. 43 27. 30
木豆+ 黄荆 51. 09 0. 867 0. 236 3. 492 55. 685 26. 62 0. 40 0. 11 1. 70 28. 84
2. 6　林分改造对植被碳密
度的影响
经改造后的柏木林分 ,其
林分乔、灌、草和枯落物层及
总碳密度明显增加 (见表 7) .
与对照相比 ,林下种植木豆、
黄荆或种植木豆和黄荆的柏
木林的碳密度分别增加了 9. 08、 8. 27和 9. 82 Mg· hm- 2 ,分别提高了 0. 48%、 0. 43%和 0. 52% .
3　结论和讨论
3. 1　柏木低效防护林的成因
低效柏木人工林是四川盆地低山丘陵区的主要低效林类型 ,其形成原因有自然和人为双重因素 .在自然属
性上 ,丘陵、低山地貌地形破碎 ,坡度较大 ,加上出露的岩石多为中生代侏罗系和白垩系的紫色砂页岩 ,其上发
育 的紫色土结构松散 ,可溶性物质含量高 ,易被水溶蚀 .在岩石出露较多的地块 ,林分密度往往低于 500
株· hm- 2 ,郁闭度低于 0. 4,乔木层稀疏 ,土层浅薄 ,林下植被发育不良 .在人为属性上 ,由于对林地自然属性认
识评价失误 ,造成种苗质量、树种配置、营造技术等方面采取的技术措施不当或错误 ,初始密度设计过高 ,在
10 000株· hm- 2左右 ,在成林之后经营措施和管理未跟上 ,尤其是林分抚育措施不到位 .此种人工林成林之后
林分密度往往高于5 000株· hm- 2 ,郁闭度在0. 9以上 ,林分结构单一 ,乔木层过于郁闭 ,林下植被稀少 ,土壤裸
露率高 ,枯枝落叶层稀少 .如:据 2003年二类森林资源调查 ,研究区内的阆中市现有幼、中龄林 47 960 hm2 ,其中
林分密度在 5 000株· hm- 2以上就有 40 900 hm2 ,占了 85. 3% ;阆中市垭口乡防护林面积 896 hm2 ,其中林木个
86 中　南　林　业　科　技　大　学　学　报 第 29卷
体枯死 15%以上的林分有 717 hm2 ,占了 80. 0% .据报道 [4 ] ,川中丘陵区柏木人工林林地土壤侵蚀为轻度面蚀至
剧烈沟蚀 ,侵蚀模数 3 936～ 5 076 Mg· km- 2a- 1 ,平均为 4 112 Mg· km- 2a- 1 .可见 ,柏木人工林水土保持功能
差 ,水土流失严重 .
3. 2　柏木低效防护林的改造成效
有研究表明 [ 22] ,土壤表层有机质含量与土壤侵蚀率呈负相关 ,土壤有机质含量越高 ,土壤侵蚀率越小 .对
柏木低效防护林进行改造 ,也就改变了林内的光资源分布格局 ,使林下光资源增多 ,减少了弱势生长木对土壤
养分的争夺 ,有利于保留木和林下植被的生长 ,从而增加了林分生物量 (包括枯落物量 )和植物多样性 .林分生
物量的累积增加了土壤的有机质 ,从而改善了土壤结构状况和渗透性能 ,减低土壤侵蚀率 ;同时也增加了对降
水的截留量和再分配 ,最终结果是有效地减少径流固体泥沙量 ,从而达到减少林分土壤侵蚀 ,提高林分的防护
功能之目的 .
通过对柏木低效防护林进行间伐、林下种植灌木改造后 ,林分的多重功能得到提高 .改造 3年来 ,保留密度
2 400株· hm- 2林分的土壤侵蚀模数平均为 423. 69 M g· km- 2 ,比对照样地的 948. 56 Mg· km- 2减少了
55. 35% ,比保留密度 4 100株· hm- 2林分的 530. 29 Mg· km- 2减少了 19. 96% ,水土保持效果得到增强 ;保留
密度 2 200～ 2 300株· hm- 2、林下种植木豆、黄荆或木豆+ 黄荆的林分 ,与对照林分 (密度 7 400株· hm- 2 )相
比 ,其灌草层的最大持水量增加 0. 18～ 0. 47 mm ,枯落物层的有效持水量增加 0. 21～ 0. 48 mm,林地土壤最大
持水量增加 16. 39～ 39. 03 mm;林地土壤密度下降 5. 90% ～ 8. 21% ,总孔隙度上升 8. 09%～ 19. 28% ;胸径增长
量 4年增加 0. 55～ 0. 62 cm ,树高增长量 4年增加 0. 34～ 0. 39 m;灌草层的多样性指数和均匀度指数提高 ,生态
优势度下降 ,灌木层增加了 2～ 4种 ,草本层增加了 4～ 7种 ;林分碳密度增加 8. 27～ 9. 82 M g· hm- 2 .
综合改造后林分的水土保持、水源涵养、土壤物理性质、林下植被物种多样性、林分生长量和林分碳密度等
功能指标 ,该试验区柏木低效林的优化改造模式可为:乔木保留密度宜 2 200～ 2 400株· hm- 2 ,林下可种植或
补播黄荆、木豆等灌木树种 .
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[本文编校:谢荣秀 ]
87第 6期 骆宗诗等 :四川盆地低山丘陵区柏木低效防护林的改造