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丹江口库区不同林分类型水源涵养林林分质量评价丹江口水库水源保护功能的质量直接关系到中国引水工程的成功特别是,其水源保护功能已成为许多生态学家关注的焦点
1.1苏集积水土流失严重研究地点位于丹江口湖北库区龙口林场110°48,~111°35/E,32°14,〜3258,N,属于亚热带半湿润季风气候区,具有四季分明、气候温和、光照充足、热量丰富、雨热同季、无霜期长等特点年平均气温
15.9℃,极端最高气温
41.5℃,极端最低气温-
12.4℃,年降雨量约750mm,年蒸发量为
1979.1miiio地貌类型低山丘陵,相对高差大、切割深、坡度大、河流多、水面大土壤大部分为黄棕壤和黄壤,成土母质由石灰岩、片麻岩等发育而成,质地疏松,水土流失严重由于该区域人类活动强烈,导致生态环境问题日渐突出,地带性植被破坏严重,现有植被类型多次生林和人工林,且多为幼林、中龄林和低效林,具有林种结构单一,生态防护能力差,自然调节能力低下等情况
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2.1调查样地和调查方法根据典型调查的方法,研究选择该区域主要的森林类型,包括马尾松林、柏木林、松柏混交林、栋类次生林、柑橘林各2块,黑松林和针阔叶混交林各1块,共设置12块样地,样地面积均为20mX20m对样地中胸径25cm的所有树种进行每木检尺,记录其林分起源、林龄、树种组成、郁闭度、树高、胸径、冠幅等在每个样地随机布置5个2mX2m进行灌木调查,以及胸径W5cm的树种按更新幼苗调查,记录种类、数量、盖度、高度等,在其中央设置一个1mXl ni草本样方,记录种类、数量、高度等环境因子调查包括海拔、坡度、坡向、土壤类型、土壤厚度、枯落物厚度等,具体情况见表
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2.2林分质量综合评价不同林分类型林分质量综合评价方法采用层次分析法对丹江口库区龙口林场水源涵养林不同林分类型的林分质量进行综合评价首先对影响林分质量的各因子进行分析,将不同评价因子划分为不同的层次,包括目标层、准则层和指标层构造判断矩阵,计算出各评价指标的综合权重然后,对调查数据标准化最后,将因子权重与标准化数据结合计算出不同样地林分质量综合评分值数据标准化样地调查数据采用极差变换法进行无量纲标准化对于逆向指标,
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2.3层次结构模型的建立在分析影响森林林分质量因素的基础上,将森林结构(
22.1确定评价指标判断矩阵表示各参数之间的相对重要状况,其取值标度和含义见表2用O在广泛调查和大量征求专家意见的基础上,聘请12位森林经营和森林生态学领域专家为各层次判断评分,构建了各评价指标的判断矩阵,并求出最大特征根所对应的特征向量,经过多次一致性检验,使其权重值分配合理,满足评价要求根据专家评分的统计结果,整理得到森林质量评价目标层与准则层的判断矩阵(表3),以及森林结构、立地条件和更新演替潜力准则层与其相对应的评价指标的判断矩阵(表
4、表
5、表6)
2.2水源涵养林稳定性分析由判断矩阵表3可知,森林结构是影响森林质量最重要的指标,其贡献率为
0.6335,立地条件次之,贡献率为
0.2606,而更新演替潜力影响最小,贡献率为
0.1059o可见,对于水源涵养林而言,森林结构和立地条件是影响其森林质量以及水源涵养功能发挥的主要因素,二者占约90%o依据对影响森林质量的判断指标进行组合权重排序,表现为郁闭度〉林分密度〉土壤厚度》枯落物厚度〉优势种幼树幼苗与乔木数量之比〉坡度》均匀度物种丰富度〉土壤密度〉幼苗数量(表7)o可见,林分郁闭度是影响林分质量最重要的因素,这是因为林分郁闭度主要是通过乔、灌、草的空间层次结构对林内水、汽、热等条件的改造,形成良好的森林小气候环境,有利于林木的生长与更新,从而保持群落结构的稳定性
2.3林分类型的选择以对林分质量影响的各评价指标综合权重为基础,结合不同林分类型样地调查数据的标准化,进行逐层次加权计算,得到各调查样地林分质量评价的综合评分值利用公式从表8可以看出,丹江口库区龙口林场不同林分类型的质量存在明显差异,以黑松林、针阔混交林、栋类林林分质量相对较高,其次为马尾松林和松柏混交林,柏木林和柑橘园最低除黑松林由于生长立地条件好,树木长势良好,地表枯落物厚度较高,导致林分质量最高外,发现阔叶树种组成的林分质量明显要高于针叶树种组成,这主要是因为该区域针叶林多为纯人工林,而阔叶树种均为天然生长,其林分结构、更新状况、枯落物、林分密度和林分郁闭度都较纯人工针叶林好3密度和幼苗数量对区域林分生态格局的影响研究以调查数据为基础,应用层次分析法对丹江口库区龙口林场水源涵养林不同林分类型的林分质量进行综合评价研究结果表明,该区域林分质量偏低,大多数为中等水平,而且不同林分类型林分质量存在明显差异,阔叶树林分质量明显要高于针叶树林分,所得评价结果与实际情况相吻合同时,根据评价指标体系发现,森林结构是影响林分质量的主要因素,立地条件和演替潜力影响相对较低,其中又以郁闭度、林分密度、土壤厚度、枯落物厚度等指标最为重要,而土壤密度和幼苗数量影响却较小,这在该区域各林分中均得到了充分的体现造成该区域林分质量低的主要原因是树种组成和林分结构不合理,林分多为针叶纯林,存在问题包括林分结构简单、稳定性差、生物多样性低下、天然更新能力低等另外,立地条件的差异并没有成为林分质量低下的主要限制因素,因为生长于不同立地条件的马尾松林林分生长差异并不十分明显同样更新演替潜力对其贡献也较少,比如柏木林下存在较多的更新幼苗,但其死亡率较高,几乎很少能够长成,导致林分没有形成多年龄结构可见,以充分发挥涵养水源效益为建设目标的丹江口水源涵养林,其林分质量和生态防护功能还需要进一步的提升建议从以下方面进行林分改造
(1)充分利用森林的自我更新能力,通过抚育间伐促进针叶林下阔叶树种的自然更新和生长,以此调整林分密度和林分群体结构⑵选择乡土阔叶树种,抽针补阔,增加阔叶树种比例,优化群体结构和多层次结构,构建针阔混交林
(3)对经济林应结合灌木植物篱,形成经济林+植物篱的水保型经济林模式已有的研究表明,近自然林分改造的方法为现代林分质量的提高提供了有效的手段,其目的是对其林分结构的改造尽量选择适宜建设近自然的、符合植被演替规律、植物种类丰富,形成具有明显的由多树种混交、多层次空间结构和异龄时间结构特征的混交林分,这已在许多研究和实践中都得到了验证。