馮秋紅, 劉興良,*, 盧昌泰, 吳曉龍,, 潘紅麗, 馬文寶, 劉世榮

1 四川省林業(yè)科學(xué)研究院, 成都 610081 2 中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，國家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091 3 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)旅游學(xué)院，都江堰 611830

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不同經(jīng)營模式對(duì)川西亞高山天然次生林林地水文效應(yīng)的影響

馮秋紅1, 劉興良1,*, 盧昌泰3, 吳曉龍1,3, 潘紅麗1, 馬文寶1, 劉世榮2

1 四川省林業(yè)科學(xué)研究院, 成都 610081 2 中國林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，國家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091 3 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)旅游學(xué)院，都江堰 611830

天然次生林是川西亞高山林區(qū)經(jīng)歷大規(guī)模砍伐后形成的主要森林類型之一，是我國西南林區(qū)水源涵養(yǎng)林的重要組成部分。以不同經(jīng)營模式(撫育經(jīng)營、清林+補(bǔ)植經(jīng)營以及封育經(jīng)營)的川西亞高山次生樺木林和樺木、岷江冷杉混交林為研究對(duì)象，通過樣方取樣法獲取和分析了林地苔蘚、枯落物和土壤的水文指標(biāo)。結(jié)果表明，與封山育林經(jīng)營相比，撫育經(jīng)營下的兩種林型的苔蘚最大持水率均顯著升高(F=8.147,P=0.010；F=15.525,P=0.006)、樺木林的蓄積量顯著降低(F=4.979,P=0.022)，而苔蘚最大持水量變化不顯著；混交林則均無顯著變化。在清林+補(bǔ)植經(jīng)營下，混交林苔蘚水文效應(yīng)變化不顯著(F=2.280,P=0.183)，而樺木林雖然苔蘚最大持水率無顯著變化(F=4.072,P=0.098)，但蓄積量的顯著降低(F=3.536,P=0.044)導(dǎo)致了其最大持水量的降低(F=3.782,P=0.042)。兩種經(jīng)營方式基本上促進(jìn)了天然林的枯落物最大持水率、降低了林下枯落物蓄積量；其中撫育經(jīng)營效果更顯著，但兩種經(jīng)營方式下枯落物最大持水量變化不顯著。兩種經(jīng)營方式下，樺木林和混交林的林下土壤容重均降低(F=10.715,P<0.01;F=5.148,P<0.05)，同時(shí)樺木林土壤最大持水量增加(F=4.499,P<0.05)，其中撫育經(jīng)營的影響程度都更顯著。從4年來的短期效應(yīng)來看，兩種經(jīng)營方式均對(duì)天然林的林地持水能力具有促進(jìn)作用，撫育經(jīng)營較清林+補(bǔ)植經(jīng)營更顯著，但這僅是短期的結(jié)果，兩種經(jīng)營方式對(duì)于退化天然林水文以及其他生態(tài)功能恢復(fù)的長期影響還有待于進(jìn)一步的觀測研究。

森林經(jīng)營模式；天然次生林；水文效應(yīng)；川西亞高山

川西亞高山森林是我國西南亞高山林區(qū)水源涵養(yǎng)林的重要組成部分，以冷杉為主的原始暗針葉林在經(jīng)歷大規(guī)模采伐利用后，天然次生林已成為該區(qū)域的主要森林類型[1-2]，如樺木林、樺木冷杉混交林等。前人對(duì)天然次生林的水文學(xué)研究也有了一定的基礎(chǔ)，內(nèi)容主要涉及地被物持水特征、森林蒸發(fā)散、土壤入滲以及不同海拔、林齡森林之間水文特征的比較等方面[3- 10]。但針對(duì)采伐后形成的不同演替階段的代表森林類型、不同經(jīng)營模式下的天然次生林林地水文效應(yīng)研究鮮有報(bào)道。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于社會(huì)生態(tài)環(huán)境的重要性也越來越被大眾所接受，而森林植被與生態(tài)環(huán)境之間相互作用、相互影響的過程中，水文過程則是極為重要的一個(gè)方面。所以，森林與水的關(guān)系問題仍是當(dāng)今生態(tài)學(xué)與水文學(xué)研究的中心議題之一[11- 13]。怎樣的森林經(jīng)營方式才能最大限度的利用森林資源，穩(wěn)定森林生態(tài)功能的發(fā)揮，保障區(qū)域生態(tài)環(huán)境則是我們急需回答的問題。樺木林和冷杉、樺木混交林是川西亞高山林區(qū)的原始冷杉林遭砍伐后逐步自然演替所形成的次生林[1]。自20世紀(jì)的采伐以來，森林的撫育工作也伴隨著營造林在進(jìn)行，撫育的主要對(duì)象是人工中幼林，具體包括割灌除草、透光伐、衛(wèi)生撫育等，進(jìn)而保證林木幼苗能順利生長郁閉成林，只是人工造林的速度難以跟上大規(guī)模采伐的腳步，導(dǎo)致大量采伐跡地上樺木發(fā)展壯大，形成如今大面積的天然次生林[14]，而針對(duì)該類天然次生林，地方林業(yè)部門幾乎未采取任何撫育措施。本文以天然次生樺木林和冷杉、樺木混交林為研究對(duì)象，研究撫育經(jīng)營、清林+補(bǔ)植經(jīng)營以及封育經(jīng)營對(duì)天然樺木林和冷杉、樺木混交林的林地地被物(苔蘚和枯落物)和土壤水文效益影響，其結(jié)果不僅對(duì)深入認(rèn)識(shí)森林經(jīng)營手段與林地水文的關(guān)系、確定岷江上游水源涵養(yǎng)林恢復(fù)與重建模式具有重要意義，也能為進(jìn)一步完善該區(qū)域天然次生林經(jīng)營管理方法和手段奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況和研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于四川省理縣米亞羅林區(qū)，地理坐標(biāo)31°24′—31°55′N，102°35′—103°04′E。該區(qū)位于青藏高原東緣褶皺帶最外緣部分，具有典型的高山峽谷地貌。氣候受著高原地形的決定性影響，屬冬寒夏涼的高山氣候。以海拔2760m的米亞羅鎮(zhèn)為例，年降水量700—1000mm，年蒸發(fā)量1000—1900mm，1月均溫-8℃，7月均溫12.6℃，年均溫3.0℃，≥10℃的年積溫為1200—1400℃。

米亞羅林區(qū)植被垂直成帶明顯，其類型和生境隨海拔及坡向而分異[15-16]。原生森林分布于海拔2400—4200m之間，以亞高山暗針葉林為主，主要優(yōu)勢(shì)樹種為岷江冷杉(Abiesfaxoniana)。自20世紀(jì)50年代開始的大規(guī)?？撤セ顒?dòng)后，除部分伐區(qū)開展了以云杉為主的造林外，作為陽生樹種，云杉在陽坡的表現(xiàn)明顯優(yōu)于陰坡，導(dǎo)致陽坡最終基本被云杉人工林所占據(jù)，而陰坡則大多以天然更新為主，采伐跡地演替過程：采伐后1—10a為灌叢階段，以懸鉤子為主；10—20a進(jìn)入以懸鉤子、樺木為主的灌木、闊葉林階段，針葉樹種的天然更新開始出現(xiàn)；20—30a為以樺木為主的闊葉林階段，之后進(jìn)入針闊混交林階段，并逐步向暗針葉林階段演替[17-18]。該區(qū)成土母巖主要為千枚巖、板巖、白云巖等的殘坡積風(fēng)化物，極易風(fēng)化，主要土壤類型為山地棕色森林土。

1.2 研究方法1.2.1 樣地設(shè)置與群落調(diào)查

2014年8—9月選擇不同森林類型、不同經(jīng)營模式的天然次生林為目標(biāo)，選擇試驗(yàn)樣地進(jìn)行群落調(diào)查，樣地具體情況詳見表1，每一森林類型的每種處理方式均設(shè)置20m×20m的喬木樣方3個(gè)，每個(gè)喬木樣方內(nèi)設(shè)置2m×2m的灌木樣方3個(gè)，1m×1m草本樣方3個(gè)，即每個(gè)處理喬木樣方3個(gè),灌木和草本樣方各9個(gè)。并對(duì)各類型研究對(duì)象進(jìn)行了群落學(xué)調(diào)查(表1)，具體包括對(duì)各樣方中的植物種類、數(shù)量、高度、蓋度等性狀進(jìn)行記錄。

此外，還對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行了水文指標(biāo)的樣品采集，即采集各類型林下苔蘚、枯落物以及0—20cm和20—40cm的原狀土壤，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的測量獲取以下性狀：苔蘚蓄積量、苔蘚最大持水量、苔蘚最大持水率、枯落物蓄積量、枯落物最大持水量、枯落物最大持水率以及0—20cm和20—40cm土壤的容重、最大持水量、毛管持水量等。

表1 米亞羅不同恢復(fù)階段天然林樣地基本情況

撫育：2010年，割灌除草輔以人工修枝撫育，具體為割除遮壓目的樹種的灌木以及與目的樹種爭水、肥的雜草，并將影響樹木生長的枝條、死枝、枯枝和病蟲害危害較重的枝條切除；清林+補(bǔ)植：2010年，清除林中的雜灌和雜草，并進(jìn)行云杉的補(bǔ)植，此外，還對(duì)林中的紅樺大樹進(jìn)行環(huán)割，促進(jìn)其死亡速率，環(huán)割比例，20%；對(duì)照：不做任何處理

1.2.2 苔蘚、枯落物以及土壤樣品的采集

苔蘚、枯落物以及土壤樣品的采集：在各樣地所在林分每個(gè)喬木樣方隨機(jī)設(shè)置1m×1m的樣方3—5個(gè)，分別收集地表的所有苔蘚(包括苔蘚假根部分)和枯落物(森林植物地上部分的凋落生物量，包括未分解和半分解的部分，但不包括割灌除草等清林作業(yè)所導(dǎo)致的植物殘?bào)w)，現(xiàn)場稱重后，區(qū)分樣品裝布袋帶回；挖0—40cm土壤剖面，用環(huán)刀分別0—20cm，20—40cm取兩層原狀土壤樣本。

1.2.3 參數(shù)測定

苔蘚、枯落物蓄積量及最大持水量的測定：從樣方苔蘚和枯落物樣品中取兩份，分別稱重m1和m2(g)，m1部分裝入布袋并在清水中浸泡24h后稱重(m3，g)，m2部分在65℃下烘干24h測定干重(m0，g)。樣品中最大持水率(P)和單位林地面積苔蘚/枯落物最大持水量(M，t/hm2)計(jì)算如下[9]：

(1)

(2)

式中，M0(t/hm2)為單位森林面積苔蘚/枯落物干重。

土壤容重和持水量的測定：土壤容重和持水量使用環(huán)刀法進(jìn)行一次取樣連續(xù)測定。將裝有原狀土的環(huán)刀浸泡在水中12h后稱重ms1(g)，然后放在干砂上2h，此時(shí)環(huán)刀中土壤的非毛管水已經(jīng)流出，稱重ms2(g)，繼續(xù)將其放于干砂上24h，此時(shí)環(huán)刀中土壤的水分為毛管懸著水，稱重ms3(g)，最后對(duì)環(huán)刀中的土壤進(jìn)行再次取樣，放于鋁盒中烘干，稱得烘干土重ms0(g)，土壤容重和土壤持水量的計(jì)算如下[19]：

(3)

(4)

(5)

(6)

式中，D(g/cm3)為土壤容重；V(cm3)為環(huán)刀容積；Cmax、Ccap、Cmin(g/cm3)分別為土壤最大持水量、毛管持水量和最小持水量；ms0、ms1、ms2、ms3(g)分別為環(huán)刀內(nèi)土壤干重、浸泡12h后的飽和重量、失去非毛管水后的重量和僅持有毛管懸著水的重量；換算后將各層累計(jì)可求出單位林地面積0—40cm土壤最大持水量(t/hm2)。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

對(duì)各林型下不同經(jīng)營方式下的林下地被物相關(guān)性狀進(jìn)行方差分析，對(duì)林下土壤相關(guān)性狀進(jìn)行F值檢驗(yàn)和方差分析進(jìn)而確定不同經(jīng)營模式間的差異。所有數(shù)據(jù)處理和制圖均通過SPSS 13.0和Excel 2010完成。

2 研究結(jié)果

2.1 不同經(jīng)營模式對(duì)次生林優(yōu)勢(shì)種生長情況的影響

經(jīng)營活動(dòng)完成4a后，兩種次生林優(yōu)勢(shì)樹種的具體情況詳見表2。在經(jīng)營活動(dòng)后，兩種次生林的優(yōu)勢(shì)種及其密度與經(jīng)營前比較均無變化，與對(duì)照相比，兩種次生林優(yōu)勢(shì)樹種的胸徑以及高度的增長速度均有不同程度的增加，但均未達(dá)到顯著程度(F=4.038,P=0.078)。

表2 經(jīng)營活動(dòng)后不同類型次生林優(yōu)勢(shì)種情況

2.2 林地苔蘚最大持水率、蓄積量和最大持水量

由圖1可見，不同經(jīng)營方式下林地苔蘚的最大持水率、蓄積量均有所變化，撫育經(jīng)營的天然次生林林地最大持水率顯著高于對(duì)照組和清林+補(bǔ)植經(jīng)營組，而后兩者間無顯著差異。樺木林林地苔蘚的最大持水率600%—1200%，混交林林地則為600%—1400%，較前者大些；混交林林地苔蘚的蓄積量在不同經(jīng)營方式間無顯著差異，而撫育經(jīng)營下的樺木林林地蓄積量顯著低于對(duì)照組，與清林+補(bǔ)植組無顯著差異，清林+補(bǔ)植經(jīng)營下的樺木林與對(duì)照間亦無顯著差異。樺木林的苔蘚蓄積量1.30—2.00t/hm2，針闊混交林的為1.50—2.75t/hm2，較前者大，但無顯著差異。

圖1 不同經(jīng)營方式下天然次生林苔蘚的最大持水率和蓄積量Fig.1 The maximal water holding rate (MWHR), cumulated mass (CM) of moss from different forest management regimes

如表3所示，樺木林林地苔蘚的最大持水量9.30—19.20t/hm2之間，而混交林則介于10.50—18.00t/hm2之間，兩者差異不大。不同經(jīng)營方式下的樺木林林地苔蘚最大持水量有所差異，即清林+補(bǔ)植組顯著小于對(duì)照組，與撫育經(jīng)營間無顯著差異，而撫育經(jīng)營與對(duì)照間亦無顯著差異。

表3 不同經(jīng)營方式下天然次生林苔蘚最大持水量/(t/hm2)

不同的小寫字母表示同一列數(shù)據(jù)間差異顯著:P<0.05

2.3 枯枝落葉最大持水率、蓄積量和最大持水量

樺木林林地枯落物的最大持水率介于190%—275%之間，而樺木、冷杉混交林則介于270%—435%，大于前者，但不顯著；樺木林枯落物的蓄積量介于3.60—9.30t/hm2之間，而樺木、冷杉混交林則介于3.75—7.00t/hm2之間，略小于前者。由圖2可見，不同經(jīng)營方式下林地枯落物的最大持水率、蓄積量均有所變化。樺木林枯落物的最大持水率在不同處理間無顯著差異，而撫育經(jīng)營下的樺木、冷杉混交林林地枯落物最大持水率顯著大于清林+補(bǔ)植經(jīng)營組和對(duì)照組，但后兩者間無顯著差異；兩種林型的枯落物蓄積量均表現(xiàn)為，撫育經(jīng)營顯著低于對(duì)照，而與清林+補(bǔ)植經(jīng)營間無顯著差異，后兩者間亦無顯著差異。

如表4所示，樺木林林地枯落物的最大持水量9.00—18.50t/hm2之間，而樺木、冷杉混交林則介于15.40—20.00t/hm2之間，高于前者，但不顯著。不同經(jīng)營方式下的兩種林型林地枯落物最大持水量均無顯著差異。

2.4 土壤容重和持水量

如表5所示，樺木林的土壤容重和土壤最大持水量在不同土壤層次間以及不同經(jīng)營模式間均存在一定的差異，而樺木、冷杉混交林則僅土壤容重存在顯著差異。就土壤層次而言，隨著土壤深度增加，土壤的容重增加，而最大持水量降低。

圖2 不同經(jīng)營方式下天然次生林枯落物的最大持水率和蓄積量Fig.2 The maximal water holding rate (MWHR), cumulated mass (CM) of litters from different forest management regimes

經(jīng)營方式Managementregimes樺木林Betulaspp．forests樺木、冷杉混交林FixedforestswithAbiesfaxonianaandBetulaspp．撫育Clearingandpruning9．07±2．19a15．60±0．51a清林+補(bǔ)植Clearingandreplantation14．72±1．76a15．43±3．37a對(duì)照Nodisturbance18．54±5．24a19．58±5．52a

表5 天然次生林林下土壤容重和持水量的雙因素分析(F值)

*P<0.05; **P<0.01

如表6所示，與對(duì)照相比，兩種經(jīng)營模式的林下土壤容重均顯著降低，就程度而言，撫育經(jīng)營方式林下土壤容重降低更多，而土壤最大持水量也呈現(xiàn)相應(yīng)的增加趨勢(shì)；針對(duì)樺木、冷杉混交林而言，雖然兩種經(jīng)營模式的林下土壤容重均顯著的降低，土壤的持水量也呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，但趨勢(shì)不顯著。

3 討論

經(jīng)過4a的經(jīng)營后，雖然兩種次生林的優(yōu)勢(shì)樹種的生長速度與對(duì)照間無顯著差異，但林地水文效應(yīng)則有所差異。苔蘚的最大持水率是其持水能力的體現(xiàn)。本研究中，無干擾的樺木林苔蘚最大持水率為495%，冷杉、樺木混交林為805%，顯著高于前者(F=3.922,P=0.038)，與前人研究結(jié)果相近[20-21]。撫育經(jīng)營下的兩種林型的苔蘚最大持水率均顯著大于其他經(jīng)營方式，而清林+補(bǔ)植經(jīng)營下的苔蘚最大持水率與對(duì)照間無顯著差異。前人研究表明，林下苔蘚主要包括3種類型，即石生苔蘚、木生苔蘚和土生苔蘚，且飽和持水能力逐次降低；相比之下，撫育經(jīng)營所獨(dú)有的修枝撫育產(chǎn)生了更多的木質(zhì)凋落物，而這些又是木生苔蘚的主要生存基質(zhì)，這導(dǎo)致木生苔蘚種類增加，且木生苔蘚較土壤苔蘚的飽和持水能力更強(qiáng)，這可能是撫育經(jīng)營下苔蘚最大持水率更高的主要原因[22-23]；與此同時(shí)，無干擾的樺木林苔蘚蓄積量為3.75t/hm2，冷杉、樺木混交林為1.38t/hm2，比張遠(yuǎn)東等[20]對(duì)岷江上游同種類型森林的相關(guān)研究結(jié)果較高，這可能與林齡、林分結(jié)構(gòu)的差異有關(guān)，即本文研究的樺木林為50—60a林齡，比前人對(duì)不足50a該林型的蓄積量相比，有所差異[20]。經(jīng)營方式對(duì)樺木林苔蘚的蓄積量也產(chǎn)生了一定的影響，與對(duì)照相比，兩種經(jīng)營方式的苔蘚蓄積量均有所降低，其中撫育經(jīng)營達(dá)到顯著水平，而清林+補(bǔ)植經(jīng)營則不顯著(圖1)。兩種經(jīng)營中均存在的清林經(jīng)營在一定程度上增加了林下的透光率，研究表明，光照會(huì)增加林下苔蘚的多樣性[24]，以木生型苔蘚居多，同等蓋度下，該類型蓄積量小于土生型苔蘚[22-23]。最終，導(dǎo)致清林+補(bǔ)植經(jīng)營下樺木林的苔蘚最大持水量顯著低于對(duì)照組，而撫育經(jīng)營降低不顯著，混交林的變化不顯著。

表6 不同經(jīng)營模式下天然次生林林下土壤容重和持水量方差分析

Table 6 The ANOVA of Soil bulk density and water holding capacity of natural secondary forests from different forest management regimes

森林類型Foresttype經(jīng)營模式Managementregimes土壤容重Bulkdensity毛管持水量CWHC土壤最小持水量LWHC土壤最大持水量MWHC樺木林Betulaspp．forests撫育0．76±0．16c0．65±0．06a0．62±0．07a0．71±0．05a清林+補(bǔ)植1．02±0．26b0．62±0．09a0．59±0．10a0．67±0．07ab對(duì)照1．18±0．18a0．59±0．09a0．56±0．11a0．60±0．11b樺木、冷杉混交林撫育0．91±0．19b0．68±0．08a0．69±0．08a0．78±0．08aFixedforestswithAbiesfaxoniana清林+補(bǔ)植0．99±0．29b0．72±0．13a0．69±0．13a0．77±0．13aandBetulaspp．對(duì)照1．19±0．14a0．67±0．10a0．65±0．10a0．70±0．10a

CWHC：毛管持水量 capillary water holding capacity；LWHC：土壤最小持水量 least water holding capacity；MWHC：土壤最大持水量 maximal water holding capacity；同一列中不同的小寫字母代表:P<0.05

作為地被物的重要組成部分，枯落物對(duì)于森林林地水源涵養(yǎng)能力的貢獻(xiàn)不可小視。本研究中，無干擾的樺木林枯落物最大持水率為194%，冷杉、樺木混交林為275%，較樺木林更高，這與前人相關(guān)研究結(jié)果一致[20]。兩種經(jīng)營方式基本上促進(jìn)了退化天然林的枯落物最大持水率，但樺木林的差異不顯著，而樺木、冷杉混交林在撫育經(jīng)營下的林地枯落物最大持水率顯著高于對(duì)照組和清林+補(bǔ)植組，而后兩者間無顯著差異(圖2)，這可能是因?yàn)閾嵊?jīng)營(清林、修枝)改善了林下透光和通風(fēng)情況，加速了枯落物分解速率，進(jìn)而使其持水能力增加[25]；此外，未受干擾的樺木林蓄積量為9.26 t/hm2，樺木、冷杉混交林為7.01 t/hm2，即樺木林較混交林更大些，這與前人研究結(jié)果一致[9,20]。而兩種經(jīng)營模式均使得枯落物的蓄積量有所降低，其中撫育經(jīng)營的效果顯著，而清林+補(bǔ)植經(jīng)營不顯著。這可能是因?yàn)榻?jīng)營措施的清林作業(yè)在一定程度上影響了林地活生物量，進(jìn)而影響了枯落物的蓄積量。而在清林+補(bǔ)植組，雖然進(jìn)行了樺木大樹的環(huán)割作業(yè)，但效果不佳，樺木極少因此死亡，故影響不大。進(jìn)而導(dǎo)致兩種經(jīng)營方式下林地最大持水量變化不顯著。

土壤容重不但可以反映土壤的物理性質(zhì)，也是土壤緊實(shí)度、質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，反映了土壤透水性、通氣性，與土壤孔隙度和滲透率密切相關(guān)[26]。天然次生林的土壤容重隨著土壤深度的增加而增加，而土壤最大持水量則降低，這與前人的研究結(jié)果相同[9,20]。不同的經(jīng)營模式下，土壤容重和持水量也存在一定的差異。整體來說，與清林+補(bǔ)植經(jīng)營相比，撫育經(jīng)營在更大程度上促進(jìn)了土壤容重的降低，進(jìn)而土壤最大持水量的增加，這可能與不同人工處理帶來的人為踐踏強(qiáng)度有關(guān)。

綜上所述，從4年來的短期效應(yīng)來看，撫育經(jīng)營對(duì)于兩種退化天然林的影響較清林+補(bǔ)植經(jīng)營方式更為明顯，如撫育經(jīng)營的地被層最大持水率和蓄積量顯著高于對(duì)照組，而清林+補(bǔ)植經(jīng)營則無顯著變化(圖1,圖2)。雖然兩種經(jīng)營方式均導(dǎo)致了土壤容重的降低，但相比之下，撫育經(jīng)營的降低程度更大，進(jìn)而土壤最大持水量上升更顯著(表5)；與此同時(shí)，不同類型退化天然林對(duì)于撫育經(jīng)營的反應(yīng)也有所差異。樺木林的苔蘚水文效應(yīng)的變化顯著高于混交林(圖1)，且土壤容重降低、土壤最大持水量增加均較混交林更顯著(表5)，而混交林枯落物水文效應(yīng)的變化顯著高于樺木林(圖2)；可見，相比之下，撫育經(jīng)營更顯著的影響了退化天然林的林地水文效應(yīng)，尤其是樺木林所受影響較混交林更顯著，這可能與其演替等級(jí)較低[17-18]，系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力相對(duì)較差有關(guān)。兩種經(jīng)營方式均對(duì)退化天然林的林地持水能力具有促進(jìn)作用，撫育經(jīng)營較清林+補(bǔ)植更顯著，但這僅是短期的結(jié)果，兩種經(jīng)營方式對(duì)于退化天然林水文以及其他生態(tài)功能恢復(fù)的長期影響還有待于進(jìn)一步的觀測研究。

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Effects of different forest management regimes on woodland hydrological effects of natural secondary forests in a sub-alpine region of western Sichuan, China

FENG Qiuhong1, LIU Xingliang1,*, LU Changtai3, WU Xiaolong1,3, PAN Hongli1, MA Wenbao1, LIU Shirong2

1 Sichuan Academy of Forestry, Chengdu 610081, China 2InstituteofForestEcology,EnvironmentandProtection,ChineseAcademyofForestry,KeyLaboratoryonForestEcologyandEnvironmentalSciencesofStateForestryAdministration,Beijing100091,China3ThecollegeoftourismofSichuanAgriculturalUniversity,Dujiangyan611830,China

In the wake of the large-scale logging of its sub-alpine region, natural secondary forest is one of dominant forest types of western Sichuan, and plays an important role in water conservation in the forests of southwestern China. The moss, litter, and soil produced by different management regimes (e.g., clearing and pruning, clearing and replanting, and no disturbance) have been measured and sampled, and their hydrological effects onBetulaspp. forests and mixed forests withAbiesfaxonianaandBetulaspp. have been analyzed. The results of this study revealed that the maximal water holding rate (MWHR) of moss from clearing and pruning was significantly higher than that from no disturbance, but the cumulated mass (CM) of moss from clearing and pruning was significantly lower than that from no disturbance, and the maximal water holding capacity (MWHC) of moss was no different between forest types or between clearing and pruning mode and no disturbance mode. InBetulaspp. forests managed by clearing and replanting, the MWHR and CM of moss was lower, but not significantly so, while the MWHC of moss was significantly lower than that in the undisturbed plots of the same forest type. In addition, there was no significant difference between the hydrological effects of both mixed forests withAbiesfaxonianaandBetulaspp. Under the two regimes including active management, the MWHR of the litter and the soil water holding capacity both increased, the CM of the litter and soil bulk density decreased, but MWHC of litter was not significantly different between artificial mode and undisturbed mode. The performance of the clearing and pruning regime was more significantly better than that of clearing and replantation regime. From short-term effects for 4 years, the woodland′s capacity to facilitate water conservation was increased by both the clearing and pruning regime and the clearing and replantation regime, in bothBetulaspp. forests and fixed forests withAbiesfaxonianaandBetulaspp. The performance of the clearing and pruning regime was more significant than those of the other management regimes. Over the long term, the hydrological and ecological effects of different management regimes on natural secondary forests requires further investigation.

forest management regimes; natural secondary forest; hydrological effects; sub-alpine region of western Sichuan

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAD22B0104)；四川省基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(JB2015-04)；林業(yè)公益性行業(yè)專項(xiàng)(201104109-01)

2015- 03- 05;

日期:2015- 12- 14

10.5846/stxb201503050431

*通訊作者Corresponding author.E-mail: liuxingliang@126.com

馮秋紅, 劉興良, 盧昌泰, 吳曉龍, 潘紅麗, 馬文寶, 劉世榮.不同經(jīng)營模式對(duì)川西亞高山天然次生林林地水文效應(yīng)的影響.生態(tài)學(xué)報(bào),2016,36(17):5432- 5439.

Feng Q H, Liu X L, Lu C T, Wu X L, Pan H L, Ma W B, Liu S R.Effects of different forest management regimes on woodland hydrological effects of natural secondary forests in a sub-alpine region of western Sichuan, China.Acta Ecologica Sinica,2016,36(17):5432- 5439.