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桉树作为重要的速生树种,具有较好的经济价值,但因具有他感作用以及耗水耗肥等特性,大量推广种植可能造成局部生态环境破坏。现有研究表明,速生桉林的生态影响除了其本身生理生态特点外,营林方式也是重要因素。近年来福建南部丘陵山区桉树速生林发展迅速,这一现象影响引起当地社会的广泛关注。
本文以长泰马洋溪小流域为例,选择巨尾桉速生林、茶园和天然次生林,通过样方和径流小区方法,重点探讨了坡地巨尾桉速生林营林(除草、采伐强度和施肥)对林地土壤水分涵养能力、土壤肥力和坡面径流养分流失的影响,同时分析了三种林地类型的坡面径流水质差异,为评估及管理巨尾桉速生林快速发展带来的生态风险提供科学依据;也为评估典型植被类型变化对流域水文调蓄及水质影响提供更具说服力的定位监测数据。
巨尾桉林营林对土壤水分涵养及肥力的影响研究表明,营林削弱了巨尾桉林地土壤的保水能力。一方面,除草和皆伐均显著降低巨尾桉林地土壤含水率,分别低于对照林14.85%和14.07%。另一方面,除草和两种采伐强度处理显著加速次降雨后土壤水分蒸散率,皆伐林、除草林和间伐50%林平均土壤水分蒸散率分别为7.61 mm/d、7.49 mm/d和7.01 mm/d,是对照林(4.56 mm/d)1.67、1.64和1.54倍。另外,土壤养分季节测定结果表明,营林显著增加土壤铵态氮含量,以皆伐影响最大。皆伐林、除草林和间伐50%林分别是对照林的1.98、1.47和1.46倍。轮伐处理还显著增加速效磷含量,皆伐林和间伐50%林分别是对照林的1.11和1.26倍,但除草显著低于对照林15.89%。
营林下坡面径流研究表明,营林显著影响土壤固形物的侵蚀和土壤养分的淋失。季节动态过程中,除草和皆伐显著增加SS含量,以4月最大;4月次降雨过程中,除草和皆伐,甚至间伐50%均显著增加SS含量,以除草影响最大,其坡面径流SS含量为3.96 mg/mL,是对照林的3.67倍。营林还显著增加坡面径流氮和可滤性总磷含量,以皆伐影响最大,以8月最大。其中,可滤性总氮、可滤性总磷、氨氮、硝酸盐氮含量,皆伐林是对照林的1.26、2.97、3.08和3.91倍。在次降雨过程中,营林样方林的总氮于产流5h时达到最高输出浓度(2.81 mg/L),可滤性总磷和氨氮则在产流1h时,二者最高输出浓度分别为0.51 mg/L和0.89 mg/L。而且,坡面径流氮流失形态以氨氮为主,流失量远大于磷。其中,巨尾桉林可滤性总氮和速效氮平均流失量为19.09 g/hm2和5.09 g/hm2,可滤性总磷和速效磷为6.48g/hm2和1.56 g/hm2。另外,营林还显著增加巨尾桉林坡面径流的有机物污染。
巨尾桉林与茶园和天然次生林坡面径流水质比较表明,巨尾桉林坡面径流酸度、可滤性总磷、CODMn和BOD5含量分别为6.36、0.37 mg/L、10.70 mg/L和5.72 mg/L,均显著高于茶园和天然次生林;径流可滤性总氮、氨氮、硝酸盐氮和磷酸盐含量分别显著高于天然次生林168.75%、646.15%、107.69%和226.67%,但显著低于茶园19.78%、19.83%、12.90%和15.38%;巨尾桉林坡面径流SS含量和茶园无显著差异,但二者均是天然次生林的3.26和4.91倍。而且,巨尾桉林和茶园氮流失形态以氨氮为主,而天然次生林以可滤性有机氮为主。
综上所述,除草和两种采伐强度处理不仅通过降低土壤含水率和加大土壤水分蒸散率,削弱了巨尾桉林地土壤的保水能力;而且短暂性增加了土壤氮磷速效养分;坡面径流中,营林还显著加大土壤固形物的侵蚀和土壤养分的淋失;这都以皆伐和除草影响较大。另外,巨尾桉林加速坡面径流磷流失和加剧有机物污染,茶园则加速坡面径流的氮流失。因此,山坡地种植巨尾桉林和茶园会恶化周边流域的地表水质,过度营林在一定程度上会加重这一过程。