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丛生竹笋用林水文生态功能及其土壤肥力动态

谢锦忠  
【摘要】: 利用麻竹(D. latiflorus)、绿竹(D. oldhami)和勃氏甜龙竹(D. brandisii)等优良笋用竹种作为主要目的竹种,于1995年春在福建南靖的杉木采伐迹地上营造丛生竹试验林。连续数年对该人工林生态系统的水文生态功能、土壤养分动态和林分生产力进行了研究和分析。主要内容包括:丛生竹林的水文生态功能;叶凋落物发生及其分解规律;丛生竹林地土壤肥力动态;丛生竹笋用林的可持续经营技术。五年观察研究结果表明: 1. 林冠截留量与降水量和林分密度呈正相关。竹秆流和林冠穿透水与降水量呈正相关,与林分密度呈负相关;丛生竹比毛竹和其它树种更易产生秆流,其产生秆流所需的最小降水量为2.1mm/次。株行距为3(4m的麻竹林年林冠截留量和截留率、穿透水量和穿透水率以及竹秆流量和茎流系数分别为128.1mm和14.51%、689.1mm和78.02%以及66.0mm和7.47%。 2. 不同丛生竹林地枯落物现存量:麻竹 勃氏甜龙竹 绿竹,其中麻竹的林地枯落物现存量2.90~4.97 t(hm-2,绿竹林仅为麻竹林的2/3左右。林地枯落物现存量与竹林密度呈正相关。林地枯落物具有吸持其自身干重2.7~2.9倍水量的潜在能力;其最大持水率为:勃氏甜龙竹 麻竹 绿竹;其潜在最大截留能力:麻竹 勃氏甜龙竹 绿竹。 3. 三种不同密度麻竹林的平均土壤总孔隙P为52.5~54.4%,其潜在最大蓄水量为315.3~326.3mm,略低于毛竹林367.9mm。 4. 麻竹成林地表迳流发生的最大初损为3~5mm/次;迳流量和泥沙流失量与降水量呈正线性相关,与林分密度呈负相关;株行距5(6m的麻竹林年地表平均迳流量、年泥沙流失量和土壤侵蚀模数分别为38.1mm(a-1、0.16t(hm-2(a-1和16.0t(km-2(a-1, 分别为株行距3(4m的麻竹林的1.8倍、2.24倍和2.24倍。 麻竹林地表养分流失量大小主要与林分密度、降水量和竹林生长阶段等有关。一般竹林越密,则其主要养分元素年流失量就越小。株行距3(4m的麻竹林主要养分元素年流失量为:NO3-为0.107 kg(hm-2(a-1,NH4+为0.202 kg(hm-2(a-1,PO43-为0.057 kg(hm-2(a-1,K+为1.781 kg(hm-2(a-1。 5. 竹林地表迳流量(R)和泥沙流失量(S)与林冠穿透水(Pt)和降水间隔时间(T)呈正相关,与林冠截留量(Pi)和秆流(Ps)呈负相关。 6. 不同丛生竹种具有相似的凋落物发生规律。丛生竹林凋落物整年发生,在每年的夏初(6月)有一个发生高峰期,春季(3-4月)有一个发生次高峰和初冬(11-12月)有一个发生低谷期,但峰与谷的差别不如毛竹林那样明显;不同竹种凋落物发生能力为:WP=7麻竹 勃氏甜龙竹 绿竹;株行距3x4m的竹林,麻竹凋落物年发生量最高,为3.96 t(hm-2;勃氏甜龙竹林居次,为3.56 t(hm-2(a-1;绿竹林最低,为2.85 t(hm-2(a-1。如果丛内密度增加,它们的林内枯落物将明显增加,如株行距4x4m的勃氏甜龙竹林(丛内密度9竹(丛-1)的年凋落物量为7.2~7.4 t(hm-2(a-1。 7. 勃氏甜龙竹林凋落物分解失重表现为先快后慢的节律,其分解剩余率与分解时间之间的关系函数为:Mt=M0/ekt;叶凋落物分解速率K=0.9354, 半分解周期为9个月,95%分解期为38个月;叶凋落物养分释放过程中,其养分元素的浓度变化各有其特点。N和P的浓度变化模式类似,但P的浓度较低; 而K、Ca和Mg的浓度变化模式类似,呈下降趋势。在凋落物分解到75周时,其分解剩余物中N、P、K、Ca、Mg的平均浓度分别为其起始浓度的109.7%、182.4%、28.5%、11.4%和18.3%,其平均含量分别为其起始凋落物含量的52.7%、56.2%、11.3%、12.5%和8.0%。 8. 丛生竹林经过5年的经营,发现三个竹种的林地土壤0-30cm土层的N、有机质、K、 Ca和M g的含量均高于或近于采伐迹地;P的含量则不足采伐迹地的一半。造林时套种豆科植物可明显改善新造丛生竹林的林地土壤肥力,特别对土壤层N素的增加作用显著。 丛生竹丰富的林地凋落物及其养分快速反馈特性也对林地地力的维持和提高起正向作用。 9. 影响丛生竹笋用林经济产量的主要因素为竹种类型和竹林密度。合理密植可提高笋产量。在试验地区对株行距为3(4m的丛生竹林,采用在春末对竹丛基部覆盖上30cm土层,以及在每年的六、七月(笋期)各施一次剂量为0.25 kg (丛-1(次-1 NPK复合肥(N:P:K=4:3:1)等技术措施,不仅可以获得较高的水文生态效益,而且可以获得较高的经济产量。本试验中,处理7的勃氏甜龙竹林平均笋产量最高,达11.38 t(hm-2(a-1;处理1的麻竹林平均笋产量为11.28 t(hm-2(a-1。


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