降雨對(duì)立地條件下毛竹林產(chǎn)流特征的影響

防止土壤侵蝕和減少地表徑流是竹林的重要水源保護(hù)功能之一。理水調(diào)洪是植被的生態(tài)水文作用,徑流總量隨著植被的生長(zhǎng)有減少的趨勢(shì)。造成這種現(xiàn)象的原因與林冠截留量、土壤結(jié)構(gòu)改善以及植被的蒸發(fā)散增大有關(guān)。張學(xué)權(quán)研究發(fā)現(xiàn)在草植被+竹的恢復(fù)模式中,地表徑流在退耕3年后有效地減少,毛竹林根系發(fā)達(dá),對(duì)減少地表徑流的效果可能更加顯著。湯騰方等曾報(bào)道對(duì)同一母巖、同一土壤類(lèi)型上杉木純林、毛竹杉木混交林、毛竹純林3種植被類(lèi)型的土壤水源涵養(yǎng)能力的分析結(jié)果表明毛竹杉木混交林涵養(yǎng)水源能力最強(qiáng)?，F(xiàn)行的竹林經(jīng)營(yíng)措施多以獲取最大經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo),一定程度上忽視了竹子良好生態(tài)功能的發(fā)揮,如何在獲得較高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),增強(qiáng)竹林的生態(tài)功能,成為當(dāng)前林業(yè)科研工作的一項(xiàng)重要課題。福建是中國(guó)竹林面積最大的省份,據(jù)中國(guó)第七次森林資源清查數(shù)據(jù)顯示,全省竹林面積99.3萬(wàn)hm2,占到全國(guó)竹林面積的18.5%,居全國(guó)首位。2011年福建省竹產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)到306.2億元,成為全省農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)民增收奔小康的綠色產(chǎn)業(yè)。閩北是福建省的重點(diǎn)林區(qū),也是毛竹分布和種植的主要地區(qū)。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)閩北不同類(lèi)型毛竹林冠層降水再分配特征和閩北不同土地利用方式徑流量動(dòng)態(tài)變化特征做了許多研究,但對(duì)不同類(lèi)型毛竹林徑流特征報(bào)道還比較少。本研究以我國(guó)閩北地區(qū)不同類(lèi)型毛竹林為研究對(duì)象,探討不同類(lèi)型毛竹林徑流特征,旨在為毛竹林水文生態(tài)功能研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),同時(shí)為探尋毛竹林的合理經(jīng)營(yíng)結(jié)構(gòu)提供依據(jù)。1材料和方法1.1場(chǎng)氣象狀況及植被群落試驗(yàn)地設(shè)置在位于福建省西北部順昌縣洋口國(guó)有林場(chǎng)(117°30′~118°14′E,26°39′~27°12′N(xiāo)),屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候,具體氣象狀況見(jiàn)表1,常見(jiàn)的植被群落見(jiàn)表2。1.2學(xué)習(xí)方法1.2.1林分產(chǎn)流特征根據(jù)實(shí)驗(yàn)地林分資源分布情況,以杉木人工林(Ⅰ)和常綠闊葉林(Ⅴ)為對(duì)照林分,將閩北常見(jiàn)的竹林類(lèi)型,包括竹杉混交林(竹杉混交比為8:2)(Ⅱ)、毛竹純林(Ⅲ)和竹闊混交林(竹闊混交比為8:2)(Ⅳ)等幾種典型林分作為研究對(duì)象,對(duì)林分產(chǎn)流特征進(jìn)行研究,樣地基本情況見(jiàn)表1。2007年8月,每個(gè)林分中設(shè)2個(gè)樣地,在每個(gè)樣地中設(shè)置5m×20m的徑流小區(qū)作為徑流場(chǎng),然后進(jìn)行樣地調(diào)查和徑流數(shù)據(jù)收集,各林分樣地概況見(jiàn)表3。1.2.2林外降雨收集采用雨量筒收集法測(cè)定林內(nèi)、林外降雨,即在各標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)隨機(jī)放置10個(gè)雨量筒收集林內(nèi)降雨,在林外空曠地放置5個(gè)雨量筒作收集林外降雨;選擇6株胸徑接近平均木的立木/立竹進(jìn)行樹(shù)干莖流的測(cè)定。1.2.3徑流小區(qū)設(shè)計(jì)徑流觀測(cè)采用徑流小區(qū)法,每種林分類(lèi)型建徑流小區(qū)2個(gè),共10個(gè)徑流小區(qū)。小區(qū)面積均為5m×20m,集水池為1m3。每次降雨后同時(shí)測(cè)量徑流池的積水深度。2結(jié)果與分析2.1地表徑流的測(cè)定研究區(qū)2010年觀測(cè)記錄地表徑流56次,而降雨量作為地表徑流的主要影響因素,所有將不同雨量級(jí)的降雨量以及地表徑流統(tǒng)計(jì)為表4。從表4中可以看出,各林分在降雨強(qiáng)度小于5mm時(shí)均不會(huì)產(chǎn)生地表徑流;當(dāng)降雨強(qiáng)度增加到10~20mm時(shí),各林分地表徑流量都有所增加,毛竹純林的地表徑流量(3mm)和地表徑流系數(shù)(1.9)為各林分最大;當(dāng)降雨強(qiáng)度達(dá)到50~100mm時(shí),降雨量占全年總降雨量一半,與此同時(shí)各林分的地表徑流量也增大到最大值,其中毛竹純林的地表徑流量達(dá)到14.1mm;當(dāng)降雨強(qiáng)度達(dá)到100mm以上時(shí),因?yàn)榻涤陱?qiáng)度較大,兩次降雨就產(chǎn)生了一定的地表徑流,所以對(duì)應(yīng)的徑流系數(shù)為各降雨強(qiáng)度中最大?？傮w而言,地表徑流主要隨著降雨量的增加而增加。2.2年生時(shí)地表徑流生長(zhǎng)情況從圖1中可知,不同林分月地表徑流量與月降雨量變化情況一致,即地表徑流多出現(xiàn)在3~9月,而從11月至翌年2月總體降雨量偏少,所以地表徑流量都相對(duì)較低。毛竹純林和竹闊混交林的地表徑流量明顯大于其他林分,而這兩個(gè)林分均在8月出現(xiàn)最大徑流量;其他林分年均徑流量隨降雨量的變化幅度均比較小,說(shuō)明這幾個(gè)林分涵養(yǎng)水源能力相對(duì)較高。2.3不同林分類(lèi)型中各林分生長(zhǎng)情況的比較表5、表6是對(duì)不同月份及不同林分間地表徑流進(jìn)行方差分析,結(jié)果顯示毛竹純林與其它林分之間差異極顯著,而其他各林分之間差異不顯著;而不同林分地表徑流平均值分別為:常綠闊葉林(0.2251mm)、毛竹純林(0.5038mm)、竹闊混交林(0.2893mm)、竹杉混交林(0.2363mm)、杉木純林(0.2579mm),除毛竹純林明顯較大外,其他林分均不到0.3mm。2.4與降雨的關(guān)系將降雨量與地表徑流量進(jìn)行擬合,回歸方程按相關(guān)密切程度排列如表6所示,其中毛竹純林地表徑流與降雨量的關(guān)系最為密切。圖2為不同林分地表徑流量與降雨量的關(guān)系,從圖中可以看出,降雨量對(duì)不同林分產(chǎn)生地表徑流的影響程度有所差異。各林分在降雨量20~80mm時(shí),地表徑流量隨降雨量增加呈現(xiàn)出線性增長(zhǎng),除毛竹純林和主闊混交林外,其他林分在降雨量在80mm以后均呈下降趨勢(shì)。3竹林群落穩(wěn)定性研究毛竹純林的徑流量較大,是因?yàn)槠淞址挚臻g結(jié)構(gòu)較為單一,并且葉面積和郁閉度相對(duì)較小,枯枝落葉層也不如喬木樹(shù)種林分。而相比較而言常綠闊葉林郁閉度相對(duì)較高,林冠截留能力相對(duì)較強(qiáng),所以產(chǎn)生的地表徑流比毛竹純林少。這與孔維健研究的浙江廟山塢自然保護(hù)區(qū)人工毛竹林的地表徑流量是天然次生林的1.92倍相似。毛竹林經(jīng)營(yíng)周期短、強(qiáng)度大,單純追求經(jīng)濟(jì)效益,營(yíng)造純林,勢(shì)必導(dǎo)致嚴(yán)重的生態(tài)問(wèn)題。通過(guò)以上研究可以看出,毛竹純林對(duì)地表徑流的影響明顯弱于竹闊混交林。竹林群落穩(wěn)定性研究也表明,毛竹天然混交林有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和抗干擾性;李國(guó)華在對(duì)