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洞庭湖区不同防护林的生态功能及生态影响评价

柏方敏  
【摘要】:洞庭湖是我国第二大淡水湖,为我国九大商品粮基地和十大淡水养殖基地之一。为保障湖区农业的稳定和持续高产,在原有防护林建设的基础上,1998年又启动了以改善生态环境和发展农业为目的的中德合作生态造林项目,项目目标在湖区8个县市区五年内完成封山育林(Preserved forests for soil and water conservation on hilly areas along the lake(PF))、补植封山育林(Replanting preserved forests for soil and water conservation on hilly areas along the lake (RPF))、平原湖区防护林(Protective forest bands on plain area(PFB))、防浪护堤林(Wave-break Forest bands along the shores of the lake(WFB))3万公顷的营造任务。本研究在项目区澧县选择上述4种营造成功的防护林,对这4种防护林的土壤理化性质、植物组成、生物生产力、养分积累、碳储存及生态影响评价进行了研究,主要研究结果为: 1、封山育林、补植封山育林和平原湖区防护林地土壤为红壤、pH值4.54-5.27,呈酸性,土壤质地为粘土类;防浪护堤林地土壤为湖潮土,pH值为8.18,呈碱性,土壤质地为壤土类;有机质含量11.03-29.00g·kg-1,且封山育林地显著高于补植封山育林、平原湖区防护林和防浪护堤林地(p0.05);土壤中N素有效率低、仅为1.46%;P含量不高,仅0.16-0.67g·kg-1,且防浪护堤林地显著高于其余三种防护林地(p0.05);K元素含量在4种防护林地间差异不显著(p0.05),为2.53-2.90 g·kg-1;Ca、Mg含量以防浪护堤林地最高,分别为16.89 g·kg-1、5.03 g·kg-1,且显著高于其余三种防护林地的27-41倍和3-4倍(p0.05);微量元素以Fe含量12555.40-15249.80 mg·kg-1最高,Cd 0.06-0.09 mg·kg-1最低,Mn含量249.80-865.98 mg·kg-1, Zn 65.16-99.28 mg·kg-1, Cu 31.57-44.16 mg·kg-1,Ni 36.59-56.26 mg·kg-1,Pb 22.08-29.99 mg·kg-1,Co 3.79-6.67 mg·kg-1。 2、4种防护林物种丰富度指数为:封山育林乔木层9、灌木层17、草本层8,补植封山育林20、24、10,平原湖区防护林6、5、5,防浪护堤林1、2、33;Shannon-Wiener多样性指数为封山育林乔木层0.893、灌木层2.432、草本层0.996,补植封山育林2.051、2.643、1.455,平原湖区防护林0.654、1.187、1.284,防浪护堤林O.000.0.673.3.010;Simpson多样性指数为封山育林乔木层0.393、灌木层0.882、草本层0.456,补植封山育林0.827、0.912、0.701,平原湖区防护林0.326、0.605、0.691,防浪护堤林0.000、0.480、0.947;Pielon均匀度指数为封山育林乔木层0.406、灌木层0.858、草本层0.479,补植封山育林0.685、0.832、0.632,平原湖区防护林0.406、0.737、0.708,防浪护堤林0.000、0.971、0.860。4种防护林林下植被物种数逐步增加,有利于林地保护和地力维持。 3、4种防护林中,封山育林22年生马尾松单株生物量为56.83kg,补植封山育林8年生马尾松为4.27kg、8年生湿地松为3.62kg,平原湖区防护林10年生湿地松为20.46kg、6年生马尾松为5.07kg,防浪护堤林10年生杨树林为193.79kg;防护林主林层生物量为封山育林109.97t·hm-2,补植封山育林4.51 t·hm-2,平原湖区防护林28.57 t·hm-2,防浪护堤林116.27 t·hm-2,生产力为封山育林5.00 t·hm-2·a-1,补植封山育林0.58 t·hm-2·a-1,平原湖区防护林3.37 t·hm-2·a-1,防浪护堤林18.97t·hm-2·a-1;防护林下植被层生物量为封山育林3.66 t·hm-2,补植封山育林27.03 t·hm-2,平原湖区防护林5.69t·hm-2,防浪护堤林5.11 t·hm-2;死地被物层生物量封山育林、补植封山育林、平原湖区防护林和防浪护堤林分别为1.40 t.hm-2、2.01 t.hm-2、0.97 t·hm-2和1.73 t·hm-2。各防护林生态系统生物量、生产力较高,结构层次合理,中德合作生态造林结果是成功的。 4、4种防护林植物体内大量营养元素含量为:N 4.05-39.04 g.kg-1, P O.33-6.97g.kg-1,K1.08-33.23 g.kg-1,Ca 1.50一21.00 g.kg-1,Mg 0.67-4.86g·kg-1;微量元素植物体内含量在160.00 mg.kg-1以上为Fe元素,在15.00mg.kg-1以下的有Ni、Pb、Cd、Mn、Zn、Cu元素。防护林植被系统中以10年生杨树积累的N、P、Ca、Mg、Cu、Ni、Pb的最高;以22年生马尾松积累的K、Fe、Mn、Zn、Cd最多。发现青冈、山矾、冬青是积累土壤中重金属元素Cd的优良木本植物,生物吸收系数值分别达4666.7、2800.0、1085.7,可作为Cd污染严重土壤修复的优选树种。防护林死地被层养分积累量,封山育林积累的大量元素和微量元素分别为36.23kg.hm-2、1650.18 g.hm-2,补植封山育林为41.22 kg·hm-2、2357.96 g·hm-2,防浪护堤林56.19 kg·hm-2、1936.83 g·hm-2,平原湖区防护林33.62 kg·hm-2、879.65 g·hm-2。前3种防护林更有利于林地养分的维持 5、防护林地土壤碳含量为4.14-20.62g·kg-1,碳贮存量为65.57-68.33t·hm-2,且随土层加深而下降;植被系统碳贮量为15862.96-60730.86 kg·hm-2;死地被物层碳贮量为618.74-1286.45kg·hm-2。防护林生态系统碳素总贮量为:封山育林121.49t·hm-2,补植封山育林84.85t·hm-2,平原湖区防护林73.04t·hm-2,防浪护堤林129.87t·hm-2。构成防护林生态系统碳素总贮量三个分室的碳贮量大小排序为土壤层植被层死地被物层。 6、对4种防护林的直接经济效益价值及水源涵养、固土保肥、固碳放氧、净化大气候、美学景观、防浪和改善当地气候等生态影响价值进行了估算和评价。结果表明,洞庭湖区营造的4种防护林每年产生的生态效益价值为31.02亿元,占总效益96.3%,每年以木材生产为主的直接经济效益为1.18亿元,仅占总效益的3.7%。表明中德合作洞庭湖生态造林结果,达到了预期目的。


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