廣西重點(diǎn)公益林水土保持效能監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)

1、文章編號(hào):1006-1126(200801-0022-04廣西重點(diǎn)公益林水土保持效能監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)作者簡(jiǎn)介:梁波(1979-,女,工程師,主要從事森林資源監(jiān)測(cè)及林業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。梁波,農(nóng)勝奇,蔡會(huì)德(廣西林業(yè)勘測(cè)設(shè)計(jì)院,南寧530011摘要:以廣西重點(diǎn)公益林為監(jiān)測(cè)對(duì)象,采用地面監(jiān)測(cè)法與調(diào)查監(jiān)測(cè)法相結(jié)合,定期獲取水土保持現(xiàn)狀數(shù)據(jù),構(gòu)建廣西重點(diǎn)公益林水土保持監(jiān)測(cè)體系,掌握重點(diǎn)公益林水土流失現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)變化,對(duì)重點(diǎn)公益林水土保持效能進(jìn)行分類監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明:有林地水土保持效能明顯優(yōu)于無(wú)林地,間隔期內(nèi)(2005-2006年重點(diǎn)公益林資源質(zhì)量穩(wěn)步提高,水土流失面積和土壤侵蝕程度呈減少趨勢(shì),森林保育土壤

2、能力進(jìn)一步提高,生態(tài)效益和社會(huì)效益顯著。關(guān)鍵詞:重點(diǎn)公益林;水土保持;監(jiān)測(cè);廣西森林是維護(hù)陸地生態(tài)系統(tǒng)平衡的主體,而這一主體的核心是重點(diǎn)公益林。廣西地處我國(guó)南部邊疆,屬喀斯特發(fā)育地區(qū),巖溶地區(qū)面積達(dá)833萬(wàn)hm 2。全區(qū)共區(qū)劃有重點(diǎn)公益林面積519萬(wàn)hm 2,其中生態(tài)區(qū)位為巖溶地區(qū)的重點(diǎn)公益林面積281萬(wàn)hm 2,占重點(diǎn)公益林總面積的5411%;占巖溶地區(qū)總面積的3317%。由于巖溶地區(qū)大多山高坡陡,土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散,抗蝕保水能力差,在高溫多雨的作用下,很容易產(chǎn)生沙?；?被水沖刷流失。巖溶地區(qū)也是水土流失嚴(yán)重地區(qū)1。隨著社會(huì)森林保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)及國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境的重視,廣西重點(diǎn)公益林保護(hù)和管理正在逐步

3、走上制度化、規(guī)范化軌道。將巖溶地區(qū)、江河的源頭兩岸、重要濕地水庫(kù)、自然保護(hù)區(qū)、國(guó)界國(guó)道及沿海防護(hù)基干林帶等生態(tài)區(qū)位重要,生態(tài)狀況脆弱的林地劃為生態(tài)公益林2,對(duì)維護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境,保持生態(tài)平衡,保護(hù)生物多樣性發(fā)揮了重要作用,構(gòu)筑了廣西重要的綠色生態(tài)屏障。這些地區(qū)的生態(tài)公益林利用以限制性綜合利用為主3,林業(yè)建設(shè)要以生態(tài)效益最大化為根本目標(biāo),對(duì)森林資源進(jìn)行恢復(fù)和嚴(yán)格保護(hù),進(jìn)行科學(xué)禁伐,使其充分發(fā)揮森林涵養(yǎng)水源、保持水土、減緩流失效應(yīng),維護(hù)區(qū)域自然生態(tài)平衡,實(shí)現(xiàn)人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展。通過(guò)開展定期對(duì)重點(diǎn)公益林水土流失的現(xiàn)狀進(jìn)行動(dòng)態(tài)分類監(jiān)測(cè),可及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握廣西重點(diǎn)公益林間隔期內(nèi)(2005-2006年的水土

4、保持效能的動(dòng)態(tài)變化情況,為水土保持防治工作和科學(xué)研究積累基礎(chǔ)資料,為今后重點(diǎn)公益林建設(shè)提出合理建議,實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)公益林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)4,為構(gòu)建和諧社會(huì)提供服務(wù)。1研究?jī)?nèi)容和方法111研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容包括:廣西重點(diǎn)公益林土壤侵蝕模數(shù);水土流失面積、程度及空間分布;間隔期內(nèi)土壤侵蝕量;重點(diǎn)公益林水土保持效能系統(tǒng)評(píng)價(jià)。112研究方法采用地面監(jiān)測(cè)法與調(diào)查監(jiān)測(cè)法相結(jié)合。11211地面監(jiān)測(cè)法侵蝕針是最為簡(jiǎn)單易行的土壤侵蝕研究方法,用于監(jiān)測(cè)因土壤侵蝕導(dǎo)致地形高度的變化。方法如下:根據(jù)地貌和地被物因子選擇有代表性的坡面,確定調(diào)查地樣方,按照水土保持監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程(SL2772002和國(guó)家農(nóng)林野外試驗(yàn)臺(tái)站林地土壤侵蝕指標(biāo)

5、的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)方法布設(shè)地面簡(jiǎn)易水土流失觀測(cè)場(chǎng)進(jìn)行觀測(cè)。本次監(jiān)測(cè)共布設(shè)簡(jiǎn)易水土流失觀測(cè)場(chǎng)79個(gè),觀測(cè)場(chǎng)內(nèi)垂直坡面打入直徑1cm 、長(zhǎng)30cm 帶刻度不銹鋼樁,記錄不銹鋼樁的外露地面高度;對(duì)于喬木林地,可利用樹根出露高度變化獲知土壤侵蝕情況,將2寸鐵釘垂直樹干打在樹根側(cè)坡方向,可避免樹干上下坡方向容易形成堆積或沖蝕。復(fù)查時(shí),通過(guò)讀取不銹鋼樁刻度第37卷第1期2008年3月廣西林業(yè)科學(xué)Guangxi Forestry Science Vol 137No 11Mar 12008差和量取鐵釘與地面距離的變化值,得到樁釘附近的土壤侵蝕深度,計(jì)算得土壤侵蝕量,進(jìn)而可算出土壤侵蝕模數(shù)。本次監(jiān)測(cè)共計(jì)使用816

6、枚樁釘,其中保存完好的有效樁釘786枚。按下列公式計(jì)算土壤侵蝕模數(shù)5:M=DSU/A式中:M土壤侵蝕模數(shù);D平均侵蝕深度;S被測(cè)區(qū)坡面面積;U干土容重; A被測(cè)區(qū)投影面積。11212調(diào)查監(jiān)測(cè)法修正通用土壤流失方程RUSL E(Revised Uni2 versal Soil Loss Equation是在美國(guó)通用土壤流失方程USL E的基礎(chǔ)上加以補(bǔ)充完善而發(fā)展起來(lái)的新一代土壤侵蝕預(yù)測(cè)模型,通過(guò)一系列因子的量化來(lái)估算降雨及其產(chǎn)生的表層流引起的平均土壤侵蝕量。20世紀(jì)80年代以來(lái),我國(guó)的一些研究者也陸續(xù)以美國(guó)通用土壤流失方程為原型,利用各地區(qū)的觀測(cè)資料,研究確定出該方程諸個(gè)因子的求算方法和數(shù)值關(guān)系

7、,從而建立了適合于中國(guó)的土壤流失預(yù)報(bào)方程RUSL E。RUSL E方程的基本形式為5-7:E=R K L SCP式中:E土壤流失量;R降雨侵蝕力指標(biāo),或稱降雨侵蝕力因子;K土壤可蝕性因子;L坡長(zhǎng)因子;S坡度因子;C覆蓋與管理因子;P水土保持措施因子。本次監(jiān)測(cè)采用實(shí)地勘測(cè)、線路調(diào)查、地形測(cè)量、資料查閱等辦法,結(jié)合GIS和GPS技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)地形、地貌、植被、氣候等影響水土流失因子進(jìn)行測(cè)量分析和收集,抽樣調(diào)查面積592615 hm2,共涉及282個(gè)小班。運(yùn)用修正通用土壤流失方程計(jì)算各監(jiān)測(cè)小班的土壤侵蝕模數(shù)。根據(jù)得到的土壤侵蝕模數(shù),對(duì)重點(diǎn)公益林水土流失程度進(jìn)行分類,計(jì)算不同流失程度面積,求算不同地類

8、的土壤侵蝕量和單位面積土壤侵蝕量,通過(guò)森林、灌木林與無(wú)林地的單位面積土壤侵蝕量相比較,評(píng)價(jià)重點(diǎn)公益林土壤保育能力。2研究結(jié)果211間隔期內(nèi)土壤侵蝕模數(shù)比較根據(jù)計(jì)算結(jié)果,間隔期內(nèi)各年度的土壤侵蝕模數(shù)如下:從各種地類土壤侵蝕模數(shù)可以發(fā)現(xiàn):喬木林的土壤侵蝕模數(shù)小于地面覆蓋度小的無(wú)林地、未成林造林地及灌木林地相應(yīng)值。而同為灌木林,非巖溶區(qū)灌木林土壤侵蝕模數(shù)小于坡度大、巖石裸露度高的巖溶區(qū)灌木林的相應(yīng)值,這說(shuō)明植被覆蓋是土壤侵蝕最主要的影響因子,而坡度則是造成土壤侵蝕空間差異的主要因子8。生長(zhǎng)好,覆蓋度高的林分其保持水土效能優(yōu)于覆蓋度相對(duì)低的其它地類。表1各地類土壤侵蝕模數(shù)比較地類土壤侵蝕模數(shù)/t/(h

9、m21a2005年2006年平均71817142喬木林21212102非巖溶區(qū)灌木林914511128巖溶區(qū)灌木林1615516151疏林地21672167未成林造林地1517014167無(wú)林地5018933109間隔期內(nèi)監(jiān)測(cè)點(diǎn)地形因子、地被物因子等無(wú)大幅變化,總體上看,本期地面覆蓋度略高于上期,尤其是無(wú)林地,本期灌草覆蓋度與上期相比有較大的增長(zhǎng),但也有部分非巖溶區(qū)的灌木林受干旱和人為活動(dòng)影響,灌草覆蓋度較上期有所降低。通過(guò)計(jì)算,2006年監(jiān)測(cè)區(qū)平均土壤侵蝕模數(shù)為7142 t/(hm21a,比2005年的7181t/(hm21a有所減小。說(shuō)明重點(diǎn)公益林間隔期內(nèi)生長(zhǎng)良好,正逐步發(fā)揮著減少土壤侵蝕

10、、控制水土流失的功能,生態(tài)環(huán)境往良好的趨勢(shì)發(fā)展(表1。212間隔期內(nèi)水土流失面積、程度及分布根據(jù)土壤侵蝕強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(SL190-96對(duì)重點(diǎn)公益林土壤侵蝕進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì),計(jì)算得2006年廣西重點(diǎn)公益林水土流失面積148521314 hm2,占重點(diǎn)公益林總面積28164%,比2005年監(jiān)測(cè)到的流失面積148784011hm2減少面積262617 hm2。按流失程度分:輕度926912hm2,中度48763412hm2,強(qiáng)度7066711hm2;按生態(tài)區(qū)位分:江河沿岸18739412hm2,水庫(kù)周圍1183015 hm2,巖溶地區(qū)1204655hm2,自然保護(hù)區(qū)2863017hm2,中越邊境沿線48

11、567hm2,森林公園149716hm2,國(guó)鐵、國(guó)道兩側(cè)263815hm2。從流失程度數(shù)據(jù)可以看出,廣西重點(diǎn)公益林水土流失程度以輕度為主,輕度流失占公益林水土流失總面積的62141%。從數(shù)據(jù)可看出:間隔期內(nèi)水土流失面積總體呈減小趨勢(shì),其中減小幅度最大的為巖溶地區(qū),說(shuō)明曾經(jīng)一度遭受破壞的巖溶地區(qū)生態(tài)公益林正在逐步恢復(fù)當(dāng)中,水土流失面積有所減小,水土保持效應(yīng)進(jìn)一步提高。但不能忽視的是,盡管巖溶地區(qū)水土流失面積有所減少,但仍是重點(diǎn)公益林水土流失面積最大的生態(tài)區(qū)位,重點(diǎn)公益林水土流失仍主要發(fā)生在巖溶32第1期梁波,農(nóng)勝奇,蔡會(huì)德:廣西重點(diǎn)公益林水土保持效能監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)地區(qū),其水土流失面積占公益林水土流失

12、總面積的比例達(dá)81111%。除去巖溶地區(qū)面積占重點(diǎn)公益林面積比例較大的因素外,另一個(gè)方面也說(shuō)明巖溶地區(qū)生態(tài)的重要性和脆弱性。保護(hù)巖溶地區(qū)生態(tài)公益林的任務(wù)依然艱巨而緊迫。切實(shí)加強(qiáng)對(duì)巖溶地森林資源的保護(hù),是控制重點(diǎn)公益林水土流失面積擴(kuò)大化的關(guān)鍵(表2。表2各生態(tài)區(qū)位水土流失比較生態(tài)區(qū)位水土流失面積/hm2 2005年2006年合計(jì)148784011148521314江河源頭江河沿岸1873951818739412水庫(kù)周圍11831181183015巖溶地區(qū)120727318120465510海岸沿線自然保護(hù)區(qū)28631102863017中越邊境沿線485661748567森林公園149717149

13、716國(guó)鐵、國(guó)道兩側(cè)264314263815213間隔期內(nèi)土壤侵蝕量土壤侵蝕量取決于土壤侵蝕模數(shù)和水土流失面積,經(jīng)計(jì)算,間隔期內(nèi)重點(diǎn)公益林土壤侵蝕量為75713萬(wàn)t,其中巖溶地區(qū)土壤侵蝕量62913萬(wàn)t,占公益林土壤侵蝕總量的83%,比例最大。造成這種現(xiàn)象的主要原因是巖溶地區(qū)多為高山陡坡,土壤為石灰?guī)r所發(fā)育成的石灰土,土層薄,造壤能力極差,生境惡劣導(dǎo)致地表植物蓋度較低。而缺少地表植被的保護(hù),使得原本就瘠薄的土壤就更容易遭到雨水和地表水的侵蝕而產(chǎn)生水土流失,有些裸露度大的部分區(qū)域甚至造成了無(wú)土可蝕的現(xiàn)象?？梢?重點(diǎn)公益林水土流失形勢(shì)依然嚴(yán)峻,保護(hù)森林,遏制水土流失趨勢(shì)蔓延,已成為保護(hù)生態(tài)、保護(hù)人

14、類生存環(huán)境的重點(diǎn)。214間隔期內(nèi)水土保持效能分析重點(diǎn)公益林主要是為生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和改善服務(wù),它的產(chǎn)出主要是一種社會(huì)公共產(chǎn)品,在今天的技術(shù)條件下無(wú)法用于市場(chǎng)交換,其創(chuàng)造的生態(tài)效益也難以商品化,無(wú)法通過(guò)市場(chǎng)體現(xiàn)并收回,它們支撐與維持著人類賴以生存的環(huán)境,表現(xiàn)為間接價(jià)值9。保育土壤是水土保持的基礎(chǔ)效能,其它效益的計(jì)算均源于此。因而,水土保持的生態(tài)效能主要體現(xiàn)在其土壤保育能力上。森林植被具有良好的截流作用,能減輕降雨對(duì)地面的直接沖擊。森林地面的枯枝落葉和腐殖質(zhì)良好的吸滯涵養(yǎng)作用,又加大了下滲水量,從而起到減小地表徑流和保持土壤的生態(tài)效能。用有林地、疏林地、灌木林地的單位面積流失量與無(wú)林地單位面積流失量

15、比較,可以計(jì)算得森林保育土壤能力。表3各生態(tài)區(qū)位土壤保育能力比較生態(tài)區(qū)位面積保育土壤能力/(萬(wàn)t/a合計(jì)5185299121873914江河源頭59764315224711江河沿岸86241510318811水庫(kù)周圍29053211105218巖溶地區(qū)279924418989519海岸沿線20082117514自然保護(hù)區(qū)38570216142012中越邊境沿線1961901573710森林公園20175187413國(guó)鐵、國(guó)道兩過(guò)定位觀測(cè)實(shí)際數(shù)據(jù)計(jì)算,廣西重點(diǎn)公益林間隔期內(nèi)土壤保育量為1873914萬(wàn)t,即間隔期內(nèi)減少土壤流失1873914萬(wàn)t(表3。按土壤容重1135

16、g/cm3計(jì)算,間隔期內(nèi)共減少流失土壤1388110萬(wàn)m3,相當(dāng)于保持住4162萬(wàn)hm2土地的30cm厚的表土層免于流失。據(jù)土壤普查資料估算,其中有機(jī)質(zhì)157131萬(wàn)t,氮肥10153萬(wàn)t,鉀1139萬(wàn)t,磷0108萬(wàn)t,折合標(biāo)準(zhǔn)化肥77151萬(wàn)t,價(jià)值10185億元。若以土壤經(jīng)濟(jì)價(jià)值定價(jià)0187元/t計(jì)算,廣西重點(diǎn)公益林每年可挽回土壤侵蝕損失1163億元。按每噸固土成本1元計(jì),重點(diǎn)公益林固土效益價(jià)值為0198億元。綜合分析以上監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出:間隔期內(nèi)重點(diǎn)公益林植被群落趨于穩(wěn)定,植被覆蓋率有所上升,森林資源質(zhì)量正在穩(wěn)步提高;水土流失面積和土壤侵蝕程度呈減少趨勢(shì),森林保育土壤能力和水土保持效能

17、逐步提高;生態(tài)功能退化趨勢(shì)得到遏制,生態(tài)效益和社會(huì)效益顯著。3討論廣西重點(diǎn)公益林地處山區(qū),侵蝕類型主要為坡面水蝕。重點(diǎn)公益林水土保持監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù),其中還有許多值得探討的地方。從監(jiān)測(cè)手段上看,地面監(jiān)測(cè)法和調(diào)查監(jiān)測(cè)法兩種方法各有優(yōu)劣,結(jié)合運(yùn)用能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。前者優(yōu)點(diǎn):能直接獲取觀測(cè)點(diǎn)處的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),操作簡(jiǎn)便直觀。缺點(diǎn):一是侵蝕針的插入會(huì)引起土壤擾動(dòng),臨近針的水流受到影響使紊流增加而不能完全反映真實(shí)情況;二是侵蝕速42廣西林業(yè)科學(xué)第37卷率一般每年只有幾毫米,測(cè)量精度要求高,誤差也相對(duì)大,需要長(zhǎng)期的測(cè)量來(lái)獲得可靠的侵蝕估計(jì);三是容易受到人為破壞。調(diào)查監(jiān)測(cè)法可以結(jié)合公益林資源小班因子調(diào)查同時(shí)進(jìn)行,提

18、高了工作效率,但使用的修正通用土壤流失方程仍然是經(jīng)驗(yàn)性坡面侵蝕模型,在廣西這類地貌復(fù)雜多樣的地區(qū)會(huì)受到一定局限,需要結(jié)合土壤侵蝕特點(diǎn),對(duì)RUSL E 原方程中的各個(gè)因子加以修正10。如何使監(jiān)測(cè)手段更高效準(zhǔn)確簡(jiǎn)便,仍值得研究。生態(tài)公益林監(jiān)測(cè)是科學(xué)經(jīng)營(yíng)管理重點(diǎn)公益林的必要手段,本項(xiàng)目是廣西重點(diǎn)公益林資源與生態(tài)狀況監(jiān)測(cè)內(nèi)容的重要組成部分。今后,隨著重點(diǎn)公益林的建設(shè)和管理的深入開展,研究的范圍將更廣,研究的手段將更新,國(guó)家將出臺(tái)重點(diǎn)公益林資源與生態(tài)狀況監(jiān)測(cè)體系建設(shè)的統(tǒng)一方法,使全國(guó)的數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)信息共享和比較。參考文獻(xiàn)1國(guó)家林業(yè)局財(cái)政部重點(diǎn)公益林區(qū)劃界定辦法S1林策發(fā)200494號(hào)12廣西自治區(qū)級(jí)以上

19、重點(diǎn)公益林區(qū)劃界定技術(shù)操作細(xì)則(2005S13G B/T1833713-2001生態(tài)公益林建設(shè)技術(shù)規(guī)程S14王曉慧,黃清麟1森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn)與指標(biāo)中水土保持指標(biāo)的研究J 1水土保持研究,2005,12(1:79-8215唐克麗1中國(guó)水土保持M 1北京:科技出版社,200416江忠善,鄭粉莉,武敏1中國(guó)坡面水蝕預(yù)報(bào)模型研究J 1泥沙研究,200,5(4:1-617周正朝,上官周平1土壤侵蝕模型研究綜述J 1中國(guó)水土保持科學(xué),2004,2(1:52-5618楊曉暉,吳波1大興安嶺東部林區(qū)森林水土保持功能初步評(píng)價(jià)J 1中國(guó)水土保持科學(xué),2004,2(4:11-1619申登峰,張培棟1森林生態(tài)系統(tǒng)服

20、務(wù)功能主要價(jià)值評(píng)估方法J 1中國(guó)林業(yè),2004(12B :25-26110羅萬(wàn)勤,馬紅斌,劉莉萍1水土保持監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案J 1中國(guó)水利,2004(7:61-631Monitoring and Evalu ation of W ater and Soil ConservationE ff iciency of K ey Public Welfare Forest in G u angxiL IAN G bo ,NON G Sheng 2qi ,CAI Hui 2de(Guangxi Forestry Inventory and Design Institute ,Nanning ,530011

21、Abstract :The key public welfare forest in Guangxi was monitored by combing ground monitoring with investi 2gation monitoring 1By obtaining water and soil conservation data regularly ,monitoring system of water and soil conservation of key public welfare forest in Guangxi has been constructed in order to get knowledge of the status quo and dynamic change