水土保持林土壤改良效应及其效益评价

土壤侵蚀是土地退化的一种重要表现形式，是当今世界重大环境问题之一。水土保持林正是针对这一环境问题而采取的一项生态林业工程措施，对于防止土壤侵蚀，控制水土流失具有极其重要的作用。论文以大量的文献为基础，对土壤侵蚀的定义、成因、规律和研究进展，以及水土保持林的功能进行了分析研究，发现有关土壤侵蚀规律和水土保持林水文效应方面的研究较多，可是关于土壤侵蚀内在机制和水土保持林土壤改良效应方面的研究较少。而事实上，水土保持林防止土壤侵蚀和改善区域水文状况的作用，与其改良土壤的作用有着密切的关系。水土保持林对生态环境的改善，正是以改良土壤的作用为前提的基础的。通常认为，森林改良土壤就是改善土壤的理化性状，提高土壤的肥力水平。论文通过对国内外有关文献的分析和朝阳地区的区域性考察，首次提出水土保持林作为保持水土、防止土壤侵蚀的特有林种，它的土壤改良效应不仅体现在土壤肥力水平的提高，更重要地表现为土壤抗蚀性能和抗冲性能的增强。这恰恰体现了水土保持林保持水土、防止土壤侵蚀的功能所在。因此对水土保持林土壤改良效应内容的拓展，有利于进一步认识土壤改良效应与水土保持林功能之间的关系，为高效、多功能水土保持林体系的建设提供了理论依据。水土保持林土壤改良效应是通过林冠截留、枯枝落叶层的作用以及根系的活动来实现的。论文通过对不同类型水土保持林林冠层的厚度和面积、枯枝落叶层的现存量和分解状况、以及根系分布特点的分析，阐明针阔叶混交林与针叶纯林相比，其水土保持性能更有利于土壤改良。随着林龄的增长，林分的水土保持性能增强，土壤改良效果更好。论文还着重对水土保持林土壤改良效应进行了研究，明确指出水土保持林土壤改效应包括土壤肥力提高、土壤抗蚀性能增强和土壤抗冲性能增强三个方面的内容。并根据其各自的性质和特点，分别选择土壤酶活性、土壤有机质含量、有机－无机复合体和微团聚体等作为土壤肥力的评价指标：水稳性团聚体含量及其平均重量直径、团聚度、分散率等作为土壤抗蚀性能的指标：土壤硬度、渗透系数等作为土壤抗冲性能的指标。用这些指标对不同类型水土保持林土壤肥力、土壤抗蚀性能和抗冲性能进行评价，得出的结论是一致的，即：针阔叶混交林土壤肥力、土壤抗蚀性能和抗冲性能均高于针叶纯林：同一树种林龄越大的林分，土壤肥力越高，土壤抗蚀、抗冲性能越强。例如，以土壤中脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性对土壤肥力进行评价时得出：与纯林相比，混交林土壤中脲酶活性提高了6.4 ～ 142.36%，磷酸酶活性提高了20.55 ～ 99.04%，蔗糖酶活性提高了4.23 ～ 198.96%。以水稳性团聚体含量对土壤抗蚀性能进行评价时，混交林土壤中水稳性团粒含量比纯林增加了1.71 ～ 38.53%，48年生和28年生油松林比15年生油松林增加了89.94 ～ 149.27%，等等。因此论文指出，与针叶纯林相比，针阔叶混交林改良土壤的效果更好。林龄越大的林分，土壤改良效果越佳。森林效益评价是目前林业研究的热点，也是难点。论文在掌握足够文献的基础上，对水土保持林综合效益评价做了较为系统、全面的分析和论述，提出了一套比较完整的效益评价方法和步骤。水土保持林土壤改良效益是其综合效益的一个非常重要的方面，也是水土保持林最直接、最基本的一项效益。论文在水土保持林土壤改良效应研究的基础上，明确提出了效益评价的方法和思路，这在目前还是不多见的。在所取和参与专家意见的基础上，筛选出了水土保持林土壤改良效益的评价指标，建立了由指标维、时间维和地类维构成的三维效益评价指标体系，确定了由总目标层、准则层和指标层构成的指标维的结构图，指出总目标层为水土保持林土壤改良效益评价综合指标：准则层包括土壤肥力、土壤抗蚀性能和土壤抗冲性能；指标层有土壤酶活性、土壤有机质含量、水稳性团粒平均重理直径、分散率、团聚度、土壤硬度、土壤渗透系数和pH值等。进而用层次分析法确定了指标体系中各项指标的权重，用于的评价计算。论文按照效益结构图中的层次，分步求算得到了水土保持林土壤改良效益评价综合指数。并尝试用消除立地因子影响的方法，对效益评价综合指数进行了校正。文中还分别以林地枯落物生物量(x_1)、林分平均胸径（地径）生长量(x_2)、林分平均树高生长量(x_3)以及平均胸径（地径）平方和树高乘积(x_4)为自变量，以效益评价综合指数为因变量进行模拟运算，得到了水土保持林土壤改良效益的评价模型，模拟结果较好的模型有：y = 0.7 + 0.2208x_1 - 0.0053x_1~2 R~2 = 0.5396 y = 0.5815x_2~(0.4885) R~2 = 0.4827 y = 0.8529 + 0.1869x_3 - 0.004x_3~2 R~2 = 0.3391 y = 2.7695x_4~(0.1533) R~2 = 0.4410生产实践中，可根据实际情况选择适当的模型加以应用。论文根据计算得到的效益评价综合指数的相对值，将朝阳地区水土保持林土壤改良效益划分为四个等级，即相对值>3为好；2.5 ～ 3为较好；2 ～ 2.5为中等；<2为较差。最后，还通过实例说明了效益评估模型和评价标准在当地生产实践中的应用。