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黄土高原是我国水土流失极其严重的地区,为了缓解水土流失,从上世纪五十年代开始,在该地区营造了大量的防护林。历经半个世纪后,这些防护林面临收获和结构调整。
为解决防护林的科学管理问题,本文对美国LMS(Landscape Management System)软件进行了探索式的修改,使其能够初步应用于黄土高原南小河沟小流域,同时对流域的防护林进行不同配置以及不同管理措施,并用RUSLE来进行土壤流失量的计算。经过修正的LMS模型可在该区域预测林分生长量、收获量从而为防护林的规划、资源管理、更新等提供依据;再进一步可以根据预测结果,来确定防护林树种的成熟期和轮伐期、何时采伐、采伐量是多少等。
本文首先对LMS的FVS模块中的树木生长方程进行本地树种参数化。这些方程包括:单木胸径生长模型、树高生长模型、冠幅比率模型、死亡率模型。然后依据南小河沟土壤干燥度进行立地等级的划分,并进行不同地形条件下的适宜植被配置,再次通过参数化后的LMS模拟南小河沟水土保持林,在不同立地条件下,不同林分、采取不同管理措施时,防护林的生长情况。最后用土壤侵蚀模型RUSLE,来计算在各种不同条件下的南小河沟土壤流失量。通过计算与裸地土壤流失量的比值,来评价防护林的水土保持效率,本文定义为“植被保土效率”。
结果表明,在初植密度一样的情况下并不进行管理时,就植被保土效率而言从大到小为:刺槐纯林>刺槐侧柏混交林>侧柏纯林、辽东栎纯林>油松辽东栎混交林>油松纯林。对于阳坡、半阳坡种植刺槐侧柏混交林,阴坡种植油松辽东栎混交林的配置方式,采取管理措施:分别进行每次10%、25%、50%的砍伐强度,同时补种幼树。对南小河沟防护林整体效益而言无论砍伐的强度多大,在刚刚砍伐之后短期内,都会造成水土流失量的增加;并且随着每次砍伐的强度的增加,在恢复期间的水土流失量会变大,同时恢复期也在增加。对于刺槐侧柏混交林来说,其进行砍伐管理时所受到的影响相对较小,恢复的也较快。反之,对于油松辽东栎混交林来说,其受到砍伐管理的影响相对较大,恢复较慢。
从结果来看,虽然进行管理后短期内防护林的保土效率下降,但是从长远来看,对于维持防护林的结构和持续发展是有利的。同时,进行每次10%的砍伐强度,少量多次的更新是较为合理的管理方式。