岷江干旱河谷整地造林植被恢復的長期效果評價.pdf

1、干旱河谷是青藏高原一類特殊的山地生態(tài)系統(tǒng)，主要分布于金沙江、怒江、瀾滄江和雅礱江中下游，大渡河和元江中游，岷江和白水江上游等河谷區(qū)。特殊的地質(zhì)地貌、氣候和植被等特征導致了干旱河谷本身具有高度的脆弱性，在高強度人為干擾體的疊加作用下退化嚴重。目前干旱河谷的突出問題是植被覆蓋率低，水土流失嚴重，生態(tài)惡化形勢嚴峻。因此，恢復重建植被，提高植被覆蓋率，防治水土流失，保護脆弱的山地生態(tài)環(huán)境是干旱河谷地區(qū)生態(tài)建設(shè)的一項緊迫任務(wù)，是國家和區(qū)域生態(tài)建設(shè)

2、的重大需求之一。因此，過去在干旱河谷內(nèi)開展了大量的以植被恢復、遏制生態(tài)退化為目標的科學研究。長期以來通過整地造林恢復重建植被的方法已在干旱河谷廣為采用。保留帶與造林帶沿等高線交替配置、水平溝整地后在造林帶內(nèi)進行植樹造林的恢復措施(以下簡稱“等高線水平溝整地造林”)在元江中游、金沙江中下游和岷江上游等干旱河谷地區(qū)一直被廣泛應(yīng)用于生態(tài)恢復，也在國家生態(tài)工程建設(shè)中得到一定的應(yīng)用和推廣。然而整地造林的長期成效還缺乏必要的監(jiān)測和評價，整地造林的植

3、被恢復實踐是否能有效促進植被發(fā)育，提高植被覆蓋率，并改善土壤水源涵養(yǎng)能力并不清楚。干旱河谷植被恢復重建過程中，傳統(tǒng)造林實踐長期效果的評價是認識干旱河谷可恢復性以及恢復能力的重要途徑，可為恢復重建干旱河谷植被、科學有效保護干旱河谷提供理論支撐和實踐基礎(chǔ)。 由于提高植被覆蓋率是干旱河谷植被恢復重建最重要的目標之一，而植被蓋度與群落生物多樣性、土壤水源涵養(yǎng)能力等密切相關(guān)。同時，干旱河谷內(nèi)土壤水分是限制土壤潛在性肥力向有效性肥力轉(zhuǎn)化、影

4、響植被生長與分布的主導因子。因此，本研究除采用岷江柏等樹種的存活與生長狀況作為評價指標外，植被蓋度和土壤水分—物理性質(zhì)也作為評價指標。 選擇岷江干旱河谷等高線水平溝整地(過去認為是干旱河谷內(nèi)改善土壤水分狀況最優(yōu)的整地方式)的典型造林地段，調(diào)查研究了該區(qū)域內(nèi)抗旱性強、栽植面積大的代表性目的造林樹種岷江柏(CupressuschengianaS．Y．Hu)多年(7～24a)后的保存、生長與結(jié)實狀況，造林地內(nèi)保留帶、造林帶的植被蓋度和

5、土壤物理性質(zhì)，目的是評價干旱河谷鄉(xiāng)土樹種造林成效與整地造林的長期生態(tài)效果，并探討了時空格局(海拔、坡向、坡度和造林時間)對植被恢復的影響。 通過樣方調(diào)查發(fā)現(xiàn)，岷江干旱河谷內(nèi)，岷江柏后期死亡較為嚴重，造林樹種總保存率呈現(xiàn)為下降趨勢。至造林后16a時，造林樹種總保存率僅為38％。 采用樹干解析結(jié)合年輪測量(WinDENDROTM2002b年輪分析系統(tǒng))的方法對岷江柏年輪生長過程的研究發(fā)現(xiàn)，82％的樣地岷江柏年輪生長表現(xiàn)為先增

6、加后降低的趨勢，不同樣地岷江桕的衰退年齡出現(xiàn)在岷江柏生長4～14年之后。采用非線性趨勢模型法擬合年輪生長的長期趨勢，發(fā)現(xiàn)95％的樣地岷江柏年輪生長過程可以采用不帶常數(shù)的Quadratic模型y=b1x+62x2擬合(p＜0.001)，其中b1=0.0494～1.1323，b2=-0.0019～-0.1049，y為年輪寬度(mm)，x為生長時間(a)。 在SPSS12.0中利用One—WayANOVA過程對岷江柏不同齡級高生長量的

7、比較發(fā)現(xiàn)，68％的樣地岷江柏的高生長表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢，不同樣地岷江柏的衰退年齡出現(xiàn)在岷江柏生長4～18年之后。14％的樣地表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢。 采用收獲法對岷江柏生物量的研究發(fā)現(xiàn)，岷江柏的地下生物量/地上生物量在0.12～0.29之間。岷江柏養(yǎng)分吸收功能較強的細根(D＜0.5cm)和進行光合作用的葉占總生物量的比例較小；主干生物量占總生物量的比例最高，在30％以上；其次為葉和枝。各部分根中，根頸&根樁所占的比例最高，但

8、其占總生物量的比例遠小于地上各部分所占的比例。同時，不同年份栽植的岷江柏生物量的年平均積累量在0.011～1.335kg之間。 研究區(qū)域內(nèi)造林后10年生岷江柏(造林后8年)就已結(jié)實。因此，研究區(qū)域內(nèi)岷江柏已出現(xiàn)提前結(jié)實現(xiàn)象。 從造林后的長期保存率、年輪(直徑)生長過程、高生長過程、生物量積累與分配、結(jié)實情況等綜合分析都清楚的表明，在岷江干旱河谷內(nèi)，岷江柏即使存活，植株仍然處于脅迫狀態(tài)，進一步生長的可能性小，很快便發(fā)展成為

9、“小老頭樹”。與天然岷江柏相比，人工栽植岷江柏較早的進入了生長衰退期。因此，岷江柏并不是岷江干旱河谷植被恢復與造林的理想樹種。 在SPSS12.0中利用One—WayANOVA過程分析了河谷內(nèi)不同造林時間樣地造林帶植被蓋度的差異，發(fā)現(xiàn)，隨時間的推移，造林帶內(nèi)樹小蓋度和凋落物蓋度顯著增加，灌木蓋度和草本蓋度顯著減少，植被總蓋度和地農(nóng)苔蘚蓋度變化不明顯。利用Independent—SamplesTTest過程對同一樣地內(nèi)造林帶和保留

10、帶植被蓋度的比較發(fā)現(xiàn)，造林帶內(nèi)鄉(xiāng)土植被總蓋度、灌木蓋度、草本蓋度、地衣苔蘚蓋度均低于保留帶。 在SPSS12.0中利用Independent—SamplesTTest過程對河谷內(nèi)保留帶和造林帶土壤物理性質(zhì)的比較發(fā)現(xiàn)，造林帶土壤水分—物理性質(zhì)不如保留帶。造林帶土壤自然含水量、飽和含水量、毛管含水量、總孔隙度均小于保留帶，而造林帶土壤容重和毛管孔隙度要大于保留帶。 在R2.9.0forWindows中利用典范相關(guān)分析研究了時

11、空格局對造林樹種保存狀況、岷江柏生長狀況、保留帶和造林帶植被發(fā)育、植被蓋度相對降低率、保留帶和造林帶土壤質(zhì)量的影響。發(fā)現(xiàn)，隨著造林時間的延長，造林樹種總保存率、岷江柏直徑年生長量下降，保留帶和造林帶植被的發(fā)育和土壤質(zhì)量呈退化趨勢。高海拔、較陰的坡向和低坡度有利于植被的發(fā)育。高海拔地段和較為向陽的坡向土壤質(zhì)量較高。 綜合分析表明，選擇鄉(xiāng)土樹種岷江柏等高線水平溝整地后造林未能取得理想的植被恢復效果，長期(7-24年)而言岷江柏未能適

12、應(yīng)干旱河谷現(xiàn)有的土壤、氣候條件，不僅保存狀況較差，保存率低且呈下降趨勢，無論高生長還是年輪(直徑)生長都表現(xiàn)出下降趨勢，也出現(xiàn)提前結(jié)實現(xiàn)象，成為“小老頭樹”；而同時，等高線水平溝整地的造林恢復措施沒有促進植被發(fā)育，改善土壤水源涵養(yǎng)能力，相反卻降低了造林帶植被覆蓋率，惡化了造林帶土壤質(zhì)量。因此，等高線水平溝整地造林措施在岷江干旱河谷特殊的氣候、環(huán)境條件下，并不是最有效的植被恢復措施。 水資源狀況是干旱河谷植被恢復必須首先考慮的問題