林下套种对红壤侵蚀区马尾松林生态系统的影响研究

作     者：刘青 

作者单位：福建农林大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马祥庆;侯晓龙

授予年度：2016年

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 090707[农学-水土保持与荒漠化防治] 0907[农学-林学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 

主      题：马尾松林 红壤侵蚀区 水土流失 套种 阔叶树 

摘      要：长汀是我国南方红壤丘陵区水土流失最为严重的区域之一。在对长汀水土流失治理的过程中,形成了大面积的以马尾松纯林为主的初步治理区。虽然这些马尾松林地水土流失得到一定程度的遏制,但仍存林分结构单一、物种多样性低、土壤养分贫瘠、林分抗逆性差、极易发生火灾等系列生态问题,极大地影响了长汀红壤区水土流失治理成果的巩固。因此,如何改造提升长汀水土流失初步治理区马尾松林的生态功能成为当前长汀新一轮水土流失治理工作中亟需解决的重大课题。利用林下套种阔叶树种进行针叶林的改造是亚热带地区经常采用的林分改造方法,但目前国内有关南方红壤侵蚀初步治理区马尾松改造方面的研究较少,极大地限制了红壤侵蚀初步治理区马尾松林的改造提升。鉴于此,本文以目前福建长汀大量分布的红壤侵蚀初步治理区马尾松林为研究对象,选择适合长汀生长的乐昌含笑、山杜英、深山含笑和马褂木等4种阔叶树种,开展马尾松林不同郁闭度、不同间伐强度的套种阔叶树种试验,建立不同试验处理的标准径流小区。研究筛选既能防治林地水土流失,又能提升马尾松林生态功能的阔叶树种套种模式,供生产上推广应用。本文在导师课题组前期研究基础上,利用径流观测法,进行林下套种不同阔叶树种对马尾松林分生长、水土流失、土壤肥力、林下植被发育影响3年的定位研究,比较不同套种模式对马尾松林生态系统的影响差异,分析马尾松不同套种阔叶树模式水土流失与降雨因子之间的相互关系,采用主成分方法评价不同套种模式的生态改良效果,进而筛选出适宜长汀红壤侵蚀初步治理区马尾松林改造模式,为福建长汀红壤侵蚀区马尾松林的改造和生态功能提升提供科学依据。主要研究结果如下.:(1)不同郁闭度条件下套种阔叶树种处理之间的林地水土流失存在差异,套种乐昌含笑和山杜英处理的防治水土流失效果较好。在郁闭度0.2和0.4的马尾松林下套种乐昌含笑林地的径流量、土壤侵蚀量和养分流失量均最小,套种山杜英的处理其次,而没有套种的马尾松纯林处理水土流失量最大;而在郁闭度0.6和0.8马尾松林中,套种山杜英处理的水土流失防治效果优于套种乐昌含笑处理。随着林分郁闭度的增加,不同套种阔叶树林地的径流量、土壤侵蚀量和养分流失量均降低趋势。(2)不同间伐强度下套种阔叶树种对马尾松林地水土流失有较好防治效果,不同间伐强度处理之间的水土流失存在差异。不间伐和20%间伐强度下套种不同树种处理的径流量、土壤侵蚀量和养分流失量均为不套种套种马褂木套种深山含笑,套种深山含笑处理对林地水土流失的防治效果较好;在间伐强度40%和60%马尾松林地的径流量、土壤侵蚀量和养分流失量则表现为不套种套种深山含笑套种马褂木,套种马褂木处理对林地水土流失的防治效果较好。随着间伐强度的增加,不同套种阔叶树林地的径流量、土壤侵蚀量和养分流失量均呈逐渐增加趋势。(3)不同郁闭度套种阔叶树处理的径流量与降雨量、降雨历时、降雨动能、降雨量与降雨历时乘积显著相关,土壤侵蚀量与最大30min雨强、降雨量与最大30min雨强乘积、降雨动能与最大30min雨强乘积显著相关,养分流失量与最大30min雨强、降雨动能、降雨量与最大30min雨强乘积、降雨动能与最大30min雨强乘积显著相关。不同间伐强度套种阔叶树处理的径流量与降雨量、降雨历时、降雨动能、降雨量与降雨历时乘积显著相关,土壤侵蚀量与最大30min雨强、降雨动能、降雨量与最大30min雨强乘积、降雨动能与最大30min雨强乘积显著相关,养分流失量与最大30min雨强、降雨动能、降雨量与最大30min雨强乘积、降雨动能与最大30min雨强乘积显著相关。(4)不同郁闭度和不同间伐强度马尾松林套种阔叶树后林地的土壤肥力得到一定程度的改善。套种改造后表层土壤容重、含水量、非毛管孔隙度和毛管孔隙度等土壤物理性质得到改善,同时土壤有机质、全氮、水解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾等养分增加。(5)套种阔叶树种对马尾松林的生长有一定的促进作用。不同郁闭度和间伐强度套种阔叶树种林分的物种丰富度和物种多样性差异不显著。(6)不同郁闭度马尾松林下套种阔叶树种的主成分分析综合评价结果表明:在郁闭度较小处理条件下(郁闭度0.2和0.4)以套种乐昌含笑对马尾松林生态系统的改造提升效果较好,而在郁闭度较大的处理条件下(郁闭度0.6和0.8)则以套种山杜英对马尾松林生态系统的改造提升效果较好。(7)不同间伐强度马尾松林下套种阔叶树种的主成分分析综合评价结果表明:不间伐、间伐强度20%和间伐强度60%林地处理条件下以套种深山含笑对马尾松林生态系统的改造提升效果较好,间伐强度40%林地处理条件下则是套种马褂木效果较好。