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沙棘人工林水土保持功能与植被配置模式研究

夏静芳  
【摘要】:晋陕蒙砒砂岩区地处黄土高原,水土流失严重,生态环境恶劣,被称作是“地球环境的癌症”。沙棘(Hippophae)属于胡颓子科(Elaeagnaceae)沙棘属,是该地区水土流失治理的先锋树种之一。该文结合国家生态建设重点项目“晋陕蒙砒砂岩沙棘生态工程”,在内蒙古准旗项目区,进行了沙棘林人工林的(以下简称“沙棘林”)水土保持功能分析;同时,基于沙棘单一植物种类的植被配置模式,构建更加合理的乔灌草合理配置的准旗水土保持植被配置模式,不仅能够有效改善当地生态环境,还可获得经济效益,带动当地农民增收,以期为砒砂岩区乃至整个黄土高原地区水土保持植被建设提供科学依据。 该文的试验采用了“标准地法”等方法,对实验区域沙棘林的水土保持功能进行多年观测和研究,采用GPS作为重要更新手段对调查样地进行定点,运用统计学相关性分析、回归分析、计算机统计分析软件SPSS辅助等方法,分别进行沙棘在不同林龄(2-8a)和不同立地类型(沟坡、梁峁顶、沟底)的水土保持功能对比,取沙棘林木的林下草本、枯落物层、地表土壤层的生态特征作为对比参照,进行了沙棘林的林下草本层生物多样性分析,涵养水源功能分析、改良土壤功能分析以及保水减沙功能分析。还进行了经济效益和社会效益分析。同时,根据对样地调查的成果,根据地貌、土壤侵蚀特性和分布特点,将准旗划分为四个类型区域,分别提出了不同的水土植被配置模式。 主要的研究结果如下: 1.沙棘林下草本层的物种丰富度及Gleason丰富度指数、物种多样性随着林龄的增加呈现高—低—高的趋势,均匀度则相反,都遵循植物群落演替规律,体现了沙棘在砒砂岩区的适生性;丰富度、Gleason指数、多样性指数、均匀度指数均按梁峁顶沟坡沟底顺序排列,而优势度指数则相反,按沟底沟坡梁峁顶顺序排列。这一结果既说明了土层厚度是影响生物多样性的关键因素,也说明立地类型对生物多样性特征具有重要影响,这为如何优化配置沙棘人工林提供了一定的依据。 2.对比4年生的沙棘林在不同坡位的截留量,总体呈梁峁顶,阳沟坡,阴沟坡,沟谷底递增趋势。在不同林冠层上的截留量,沙棘层明显高于下木及草本层,同时,在相同的立地条件下,植被的截留量随林龄增加呈递增趋势。其中4年生的草本层截留量为沙棘层的40%,7年生的草本层截留量为沙棘层的60%。这说明随着时间的延续,沙棘和其下木草本之间取得了更好的互补性,其生态作用也都发挥得更有效。沙棘林在不同土壤类型的截留量,呈现由黄土—砒砂岩—冲积土递增的趋势。 3.当立地条件相同时,枯落物持水率和持水量随林龄增加而增大。同一林龄的沙棘林,不同的立地条件下,2002年种植的沙棘,在沟底种植,枯落物干重蓄积量是7.25t,持水量是12.62t;在阳坡上,枯落物的干重蓄积量是1.43t,持水量是3.25t;在阴坡上,枯落物的干重蓄积量是4.5t,持水量是5.2t。枯落物为沟底阴坡阳坡。土壤渗透率为砒砂岩砂壤冲积土,呈递增趋势。 4.3年生及以上的沙棘,每年根可向周围扩展1-2cm,根蘖苗可达20株以上,平均每年水平扩展速度为0.5-2.5m。沙棘根系对土壤抗冲性有极明显的增强作用,其增强土壤抗冲能力的大小与≤1mm须根的密度密切相关。当8-12年生沙棘林的有效根密度为60个/100cm2以上时,对于坡度≤20°条件下的任何暴雨强度的径流冲刷均有明显的抑制作用。 5.在准格尔旗西南部砒砂岩沟壑区、东南部黄土丘陵沟壑区、北部库布齐沙漠区及黄河南岸平原区的四个区域,分别提出不同以沙棘为主、为辅和相关的水土保持植被配置模式配置,在选取沙棘为主要树种基础上,有针对性地选择乔、灌、草种类,与油松、杨树等乔木,柠条、山杏等灌木,苜蓿、草木樨等牧草构成复合水土保持植被建设的系统,建立了14种砒砂岩地区水土保持植物治理模式,为今后在晋陕蒙甘地区的应用与推广提供了依据。


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