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川西南山地生态脆弱区森林植被恢复机理研究

费世民  
【摘要】:川西南山地处长江上游金沙江流域,地跨横断山系,其生态地位十分突出,是我国生态治理的重点区域之一。由于西南季风和东南季风的复杂影响和山地气候分异的作用,从地理景观分异和森林生态系统特点来看,森林植被恢复困难的生态脆弱区在:海拔1500m以下的干热河谷、和1500m-2000m的偏干性常绿阔叶林、云南松林分布地带。因此,围绕这两个地带的植被恢复、森林更新恢复问题进行本研究的工作。 干热河谷是典型造林困难地带,生态环境恶劣,人为干扰严重,按照自然演替理论,单靠自然恢复,时间长,成效太慢;而以往造林技术研究过于受国家造林验收标准要求的限制,忽视了植被恢复的生态学过程的深入研究,以至今尚未形成一个行之有效的配套技术,造林成效低。因此,为了加快植被生态恢复的进程,如何提出有效的干热河谷植被恢复与造林技术研究,一直是科学界关注和研究的热点。干热河谷上缘的山地森林以偏干性常绿阔叶林和云南松林为主,由于长期采伐影响,环境条件趋于干旱化,严重影响森林的天然更新成效,多形成低效林,呈退化状态,干热河谷上移。因此,急需开展森林天然更新机理-种子雨和种子库特征研究,提出有效的更新恢复技术措施,为该区天然林保护工程的森林更新恢复提供技术参考与指导。 1.针对金沙江干热河谷的生态退化特点和植被恢复困难的关键问题,以土壤水分为中心,应用生态承载能力、植物生理生态等相关理论,从土壤水分供应和消耗的平衡角度,通过试验研究,深入探讨干热河谷“适度”造林的恢复机理。 (1)通过对干热河谷剖面的不同海拔梯度的降水和蒸发等气候定点观测,干热河谷旱季长达7个月(11月-5月),水分亏缺严重,亏缺总量接近800mm,形成海拔2000m以下地带生态脆弱区。 (2)对山地粗骨质红壤、山地红色石灰土、山地黄红壤、山地碳酸盐红褐土等土壤水分研究表明,干热河谷全年土壤含水量低,干湿季交替明显,干旱持续时间较长,一年中大约有六个月的时间土壤含水量等于或略大于最大吸湿水植物难以利用,最干出现在旱季的3-5月,0-60cm以内土壤含水量在5%以下,最小值2%,干燥层达60cm,土壤过分干旱,造林十分困难。因此,造林时,要注意立地条件选择、造林季节和选树适地等技术关键,提高造林存活率。 WP=7 (3)干热河谷地区不同的整地方式对土壤含水量的影响在阴阳坡有明显差异研究表明,在阴坡,抽槽(16.86%)大穴(15.35%)小穴(15.24%)带状松土(14.48%);在阳坡,大穴(13.35%)带状松土(13.29%)抽槽(11.74%)小穴(11.33%);经综合比较,阴坡整地以带状松土和小穴为好,在阳坡,带状松土含水量高,造林效果较好,而且省工。对土壤水分性能的影响分析也表明,与对照相比,带状松土整地有效蓄水总量156.8mm,增加42.5mm,穴状整地为148.7mm,带增加34.4mm。 (4)对干热河谷10个主要造林树种、灌、草种的凋萎系数、耐旱历时、耗水率等抗旱能力评价表明,从大至小的排序:小桐子、剑麻、构树、加纳比松、车桑子、相思、印楝、五色梅、合欢、直干蓝桉;其中以小桐子、剑麻、构树、加纳比松的耐旱能力强,其凋萎系数小于该土壤的最大吸湿水(5.34%)。 (5)根据根系调查和有效蓄水测定,以70cm土壤深度来计算土壤的有效蓄水量作为土壤水分供应能力,综合考虑干热河谷土壤厚度的影响,确定土壤水分供应能力为1143 T/hm2。 (6)在整个旱季,植物消耗水分是一个动态变化过程,不断消耗土壤水分,逐步累积,因此,把土壤水分消耗作为整体概念来对待,通过对土壤水分消耗量与水面蒸发量进行拟合,建立拟合实验模型: 据此,计算出:直干蓝桉的耗水量最高,达4.6T,其次是台湾相思为1.2T,加勒比松、银合欢、印度楝分别为0.65T、0.55T和0.3T;在灌木中,以五色梅为最高,达0.94T,最低是剑麻,仅为9.5kg。 (7)根据土壤水分供应能力和植物耗水量,从土壤水分平衡的角度,计算出“适度”造林密度,乔木树种,印度楝、台湾相思、直干蓝桉、银合欢、加勒比松的林分密度分别为3765、960、225、2070和1770株/hm2,按照目前造林标准要求的密度3300株/hm2(220株/亩),印度楝的密度较合适,而台湾相思、直干蓝桉、银合欢、加勒比松的林分密度却远远达不到标准,台湾相思、银合欢、加勒比松的造林密度分别为标准的约1/3、3/5和1/2。灌木小桐子、车桑子、五色梅和剑麻的造林密度分别为3165、6375、1215和40000株/hm2。 (8)在不同植被类型中,土壤的非毛管蓄水量和入渗状况以新银合欢最好、其次为草坡、再其次为五色梅灌丛、最差为台湾相思林;土壤的有效蓄水量和最大蓄水量大小排序为:五色梅灌丛台湾相思林草坡新银合欢林。五色梅林地、台湾相思林地、加纳比松林地的土壤水分供应能力比较高,达到1808.8 T/hm2、 WP=8 1775.6 T/hm2、1725.63 T/hm2, 说明植被对土壤的良好改良作用。 2.针对川西南山地干热河谷上缘地区森林天然更新恢复存在的问题,从影响森林更新生态学过程中种群的土壤种子库、种子雨和幼苗分布特点入手,探讨该区山地偏干性常绿硬叶阔叶林和云南松林的植被更新能力。 (1)选择偏干性常绿硬叶阔叶林的主要建群种,对锥连栎、高山栲、滇青


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