晋西黄土区典型植被水土保持效益研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kizanliu
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黄土高原是世界上水土流失最严重的地区之一,为防治水土流失,黄土高原地区实施退耕还林工程并且营造了大量的水土保持林用以恢复当地植被,进行生态建设。研究典型植被水土保持效益可以直观反映不同植被类型防治土壤侵蚀、涵养水源的能力。为此本研究通过野外调查、室内实验和资料收集相结合的方法,以晋西黄土区典型植被类型林地(油松林、刺槐林、侧柏林、刺槐×侧柏混交林、油松×刺槐混交林、苹果林、天然次生林、荒草地、农地)为研究对象,以植物多样性、土壤容重、孔隙度、土壤微团聚体分形维数、土壤抗冲性、土壤养分含量、土壤入渗及贮水性能、林冠截留特征、枯枝落叶层截留特征等为研究指标,对比分析了不同植被类型的水土保持效益,以期为晋西黄土区植被的恢复和重建提供科学依据和理论参考。具体研究结果如下:  (1)8种地类灌草植被共73种,隶属于35科59属,其中灌木植物14种,占总种数的19.18%,隶属于10科12属,主要优势种为黄刺玫、胡枝子、杠柳等;草本植物共59种,占总种数的80.82%,隶属于25科47属,其主要优势种为铁杆蒿、北莎草等。8种地类物种丰富度指数为草本层>灌木层,Shannon-wiener指数、Simpson指数、Pielou指数均相反,表现为草本层<灌木层。植物多样性整体表现为天然次生林>针阔混交林>人工纯林>经济林,天然次生林的植物多样性最佳,针阔混交林有利于林下灌草植被的恢复,而经济林林下植物多样性恢复效果最差。  (2)在土壤垂直剖面上,随土层深度的增加,各植被类型林地土壤容重和微团聚体分形维数(D)大体呈增加趋势,土壤孔隙度大体呈下降趋势。0~50 cm土层土壤容重表现为:天然次生林地(1.06 g·cm-3)<油松×刺槐混交林地(1.07 g·cm-3)<刺槐×侧柏混交林地(1.12 g·cm-3)<油松林地=农地(1.19 g·cm-3)<刺槐林地(1.20 g·cm-3)<侧柏林地(1.22 g·cm-3)<苹果林地(1.24 g·cm-3)<荒草地(1.32 g·cm-3);土壤总孔隙度表现为:天然次生林地(59.54%)>油松×刺槐混交林地(58.94%)>刺槐×侧柏混交林地(57.22%)>油松林地(55.08%)>刺槐林地(55.00%)>农地(54.70%)>侧柏林地(53.56%)>苹果林地(52.26%)>荒草地(49.36%)。土壤微团聚体分形维数(D)表现为天然次生林地<油松×刺槐混交林地<刺槐×侧柏混交林地<刺槐林地<油松林地<侧柏林地<苹果林地<荒草地。天然次生林地土壤物理结构及肥力状况明显好于人工林地,针阔混交林改良土壤结构和肥力状况好于人工纯林,油松×刺槐混交林效果最佳。  (3)不同植被类型地表径流泥沙含量分别为:天然次生林地(0.663 g/L·m2)<油松×刺槐混交林地(1.083 g/L·m2)<刺槐×侧柏混交林地(1.225 g/L·m2)<刺槐林地(1.374g/L·m2)<油松林地(1.525 g/L·m2)<侧柏林地(1.968 g/L·m2)<荒草地(3.903 g/L·m2)<苹果林地(8.642 g/L·m2)<农地(133.904 g/L·m2)。天然次生林地土壤抗冲性能最佳,混交林地次之,其次为人工纯林,苹果林地土壤抗冲性较差,没有植被覆盖的农地土壤抗冲性最差。  (4)土壤有机质含量表现为刺槐×侧柏混交林地>天然次生林地>刺槐林地>油松林地>侧柏林地>苹果林地>油松×刺槐混交林地>农地>荒草地;全氮含量表现为农地>刺槐×侧柏混交林地>油松林地>刺槐林地>油松×刺槐混交林地>荒草地>侧柏林地>天然次生林地>苹果林地;速效磷含量表现为苹果林地>天然次生林地>侧柏林地>刺槐×侧柏混交林地>刺槐林地>农地=荒草地>油松×刺槐混交林地>油松林地。  (5)林冠层截留量表现为天然次生林(126.81 mm)>油松×刺槐混交林(112.59mm)>刺槐林(103.59 mm)>侧柏林(87.44 mm)>油松林(79.91 mm);枯落物最大持水量表现为天然次生林(10.05t/hm2)>油松×刺槐混交林(6.25t/hm2)>油松林(5.36 t/hm2)>刺槐林(5.00 t/hm2)>侧柏林(3.41 t/hm2);各植被类型林地50cm土层内滞留贮水量表现为天然次生林(781t/hm2)>油松×刺槐混交林(764t/hm2)>刺槐×侧柏混交林(750 t/hm2)>刺槐林(732t/hm2)>侧柏林(708t/hm2)>油松林(659t/hm2)>荒草地(652 t/hm2)。从整体来看,天然次生林涵养水源能力最强,其次为针阔混交林,油松林涵养水源能力较弱,荒草地最差。
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