【类型】期刊

【作者】李少宁，鲁韧强，潘青华，张玉平，白金，金万梅（北京市农林科学院林业果树研究所）

【作者单位】北京市农林科学院,林业果树研究所

【刊名】灌溉排水学报

【关键词】 树种引进；土壤养分；固土保肥；服务功能；石佛寺

【资助项】北京市科委重点项目（2007-2008）

【ISSN号】1672-3317

【页码】P83-87

【年份】2019

【期号】第6期

【期刊卷】1;|7;|8

【摘要】对北京市石佛寺浅石山区引进绿化树种的适应性及长期以来对土壤养分元素的影响效果开展研究,结果表明,引进树种长势均匀,取得了良好成效,混交林、乔灌草结合的配置模式对土壤氮、磷、钾和有机质的改善作用明显。固土能力较强的是桧柏、沙地柏,分别是17.816 t/(hm2.a)和17.796 t/(hm2.a),混交林固土能力比纯林要强,黄栌+荆条配置模式的单位面积保肥价值是黄旗松+云杉保肥价值的1.71倍。价值量从大到小排序为:黄栌+荆条>黄柏+白蜡+元宝枫>桧柏>五角枫>华北落叶松>黄栌+五角枫+侧柏>沙地柏>油松>黄栌>白皮松>楸树>侧柏+山杏>黄旗松+云杉。可见,森林保肥能力既和固土能力有关,也与其林地土壤中的营养元素含量有密切关系。

【全文】 文献传递

北京山地绿化树种引进效果及其土壤保育功能研究*

李少宁， 鲁韧强， 潘青华， 张玉平， 白 金， 金万梅

(北京市农林科学院 林业果树研究所， 北京 100093)

摘 要： 对北京市石佛寺浅石山区引进绿化树种的适应性及长期以来对土壤养分元素的影响效果开展研究，结果表明，引进树种长势均匀，取得了良好成效，混交林、乔灌草结合的配置模式对土壤氮、磷、钾和有机质的改善作用明显。固土能力较强的是桧柏、沙地柏，分别是17.816 t/(hm2·a)和17.796 t/(hm2·a)，混交林固土能力比纯林要强，黄栌+荆条配置模式的单位面积保肥价值是黄旗松+云杉保肥价值的1.71倍。价值量从大到小排序为：黄栌+荆条>黄柏+白蜡+元宝枫>桧柏>五角枫>华北落叶松>黄栌+五角枫+侧柏>沙地柏>油松>黄栌>白皮松>楸树>侧柏+山杏>黄旗松+云杉。可见，森林保肥能力既和固土能力有关，也与其林地土壤中的营养元素含量有密切关系。

关 键 词： 树种引进； 土壤养分； 固土保肥； 服务功能； 石佛寺

山区绿化美化是一项长期的、复杂的生态工程，其目的是为了恢复植被，减少水土流失，防沙治沙，改善日益恶化的生态环境，同时起到绿化和美化作用，改善山区的生态环境，调整农村产业结构，增加农民收入。作为首都的风景旅游区，长城是重要的旅游地，其周边山区绿化尤为重要。20世纪80～90年代，北京市农林科学院完成了北京市科委项目“八达岭、康庄地区绿化美化综合技术的研究”、“北京石质浅山风景区绿化美化综合技术的试验研究”等项目，在项目执行期间，分别从国内外引进了大量的常绿针叶树种、阔叶乔灌木和藤本植物种，在位于八达岭水关的石佛寺所在地南北二山的浅石山区进行栽植试验，开展了石质荒山的绿化美化工作。对石佛寺绿化基地不同树种的生长状况、更新情况等因子进行了系统的调查，同时，以引进不同树种的土壤化学性质为基点，结合生态学和社会经济公共数据等进行了各树种保育土壤功能的评估，为今后北京市山地、荒滩地及沙荒地等的绿化美化工作提供理论依据和方法指导。

1 研究区概况

研究区八达岭石佛寺位于北京市西北郊延庆县东南水关长城脚下，属燕山山脉，为火成岩、花岗岩山地，海拔475～1100 m，试验场总面积667 hm2。

该地区属于北京北部山地气候温凉的9度线以北地区，年平均气温为9.3 ℃，极端最高39 ℃，极端最低-25 ℃，无霜期160 d，年均降水量477.6 mm，年均蒸发量为1828 mm。主要集中在7～8月份。该地区属于暖温带阔叶林区，地带性植被以栎林为代表的落叶阔叶林，以及有松林为代表的针叶林。由于原始林的砍伐和破坏，现有植被多为天然次杂木林及中、干生灌丛地带。

土壤为北部山区褐色土壤带，受森林的破坏及多年砍伐后萌生的次生林影响，腐殖质层较厚。水土流失一度相对严重，由于近年来的人为保护和长城风景区的建设，改善了当地的森林生态环境，同时，也给当地经济的发展创造了有利条件。

2 研究方法

在前期多次实地调查的基础上，于2007年开展了2次详细踏查和取样分析，根据引进绿化美化树种的不同类型和配置模式，分别选择布设样地开展样地调查，每种模式设置3个样地，每个样地面积为20 m×20 m。在典型树种分布的样地挖坡面取土样，分别测定分析其全氮、全磷、全钾、pH值和有机质含量等指标。

石佛寺森林生态系统土壤保育功能价值估算，主要参照中华人民共和国林业行业标准《森林生态系统服务功能评估规范》(LY/T 1721—2008)[6]，并选用森林固土和保肥作用2个指标开展评估。

采用森林林地土壤侵蚀模数与无林地土壤侵蚀模数的差值乘以修建水库的成本(替代工程法)计算森林固土价值：

式中：U固土为森林年固土价值(元/a)；X1为林地土壤侵蚀模数(t/(hm2·a))；X2为无林地土壤侵蚀模数(t/(hm2·a))；ρ为土壤平均密度(t/m3)。

石佛寺无林地水土流失土壤年侵蚀模数取北京密云水库地区多年观测值为17.9739 t/(hm2·a)。由于该地植被覆盖率很高，土壤侵蚀很轻，林地土壤侵蚀模数借鉴密云水库周边地区相同林型林地多年观测的数据。

将森林保肥价值采用侵蚀土壤中的氮、磷、钾物质折合成磷酸二铵和氯化钾的价值来体现：

U肥=A(X2-X1)(NC1/R1+PC1/R2+KC2/R3+MC3)

式中：U肥为森林年保肥价值(元/a)；N为土壤平均含氮量(%)；P为土壤平均含磷量(%)；K为土壤平均含钾量(%)；M为土壤有机质平均含量(%)；R1为磷酸二铵含氮量(%)；R2为磷酸二铵含磷量(%)；R3为氯化钾含钾量(%)；C1为磷酸二铵平均价格(元/t)；C2为氯化钾平均价格(元/t)；C3为有机质平均价格(元/t)。

根据《中国水利年鉴》(1993～1999)资料[7] ，平均水库库容造价为2.17元/m3，利用2005年价格指数为2.816，即得到单位库容造价为6.1107元/t。磷酸二铵含氮量为14%；磷酸二铵含磷量为15.01%；氯化钾含钾量为50%。2007年春季平均价格，磷酸二铵价格为2400元/t；氯化钾价格为2200元/t；草炭土价格为200元/t(草炭土中含有机质62.5%)，折合为有机质价格为320元/t。

3 结果分析

3.1 不同树种典型样地调查分析

对各树种典型样地进行详细调查，共收集到植物种56个，其中乔木24种，灌木32种。大多数为引进树种，部分为乡土树种，如核桃楸、山楂等。主要对典型树种进行了分析研究。

3.1.1 阴坡样地分析

从表1可以看出，在阴坡，各针叶树种树高平均值无明显差异，而树高极值和胸径方差有比较明显的差别，如桧柏和油松，其方差则分别达到了56.683、38.230，表明在阴坡上二树种的树高分布不均匀，出现了分层现象。各树种间在胸径分布上差异同样很大，胸径方差变动从花旗松的12.197到油松466.049，这主要与树种的生物学特性和立地条件密切相关。此外，杜松树体瘦长，尖削度大，抗雪压的能力不强，树干在树高的2/3处多发生歪头，甚至折断的现象，美化效果稍差。总体上，针叶树种中侧柏、华北落叶松生长状况表现欠佳，西黄松、杜松、桧柏、油松长势较好，云杉、花旗松、美人松和侧柏的生长状况良好，起到了很好的保护生态环境和绿化美化的效果。

在核桃楸、楸树、杨树、黄菠萝、白蜡等为主的阔叶树种中，其平均树高差别不大，但是，树高差别很大，其树高方差从0.148(杨树)到118.586(核桃楸)不等，这一差距明显高于针叶树类。从总体上看，针叶树类树高的分布比较集中，而阔叶树类则显得相对比较分散。在胸径平均值上，阔叶树的差距很大，显示了不同树种间在胸径大小值分布上的不均匀性。其中，引进的黄菠萝生物学性状表现得比较稳定，林相整齐，平均树高达到6.47 m，平均胸径为10.3 cm，相应的方差值分别为7.449和54.661，对当地的环境适应得非常好，有很大的推广价值。

以山杏、丁香等为主的灌木类树种长势很好，而且在阴坡上的分布范围比较广，表现了良好的适应性，也是浅石山区广泛分布的灌木种，在石佛寺山区绿化中起到了重要的作用。

3.1.2 阳坡样地分析

通过对位于阳坡的乔木树种各项指标的分析表明(表2)，树高和胸径的分布比较集中，方差都比较小，树种之间的差距不大。另外，从表1、表2也可以看出，阴坡上侧柏的树高大于阳坡，而胸径平均值小，树高极大值(5.7 m)出现在阳坡。从灌木的调查分析结果看，其长势均匀，平均树高差距很小且集中，其中，黄栌在阳坡上的生长状况比在阴坡上要好。

3.1.3 典型样地调查综合分析

通过全面调查和分析可见，20年前的引种和封山育林工作很成功，林地大部分已经郁闭，荒山消失了，当地植被覆盖率由原来的30%～40%(1982年)提高到了80%(2007年)，满山植被的覆盖，充分发挥了森林良好的水土保持和水源涵养作用。水关长城旅游区和乡村特色旅游的日益兴起，也使原来的小山村脱贫致富，同时，当地农民也形成一种保护环境、爱护林木的良好风气。

在石佛寺林区的阳坡，白皮松、沙地柏、侧柏等针叶树类长势都非常好，尤其是白皮松和沙地柏，已将该坡面全部覆盖，形成了盖度在95%以上的纯林。观赏价值比较高的白刺花、榆叶梅、忍冬、绿叶小蘗等生长状态良好，在调查中也发现了自然下种的实生苗，表明其种群已经逐渐适应了当地的生境，并稳定的生存下来，具有山区绿化美化的开发价值。调查中发现，乡土树种也表现了很好的生态适应性，如山杏、核桃楸、荆条等，其果实或叶子都具有比较好的观赏价值，适宜山区的绿化和美化。

3.2 石佛寺林区不同配置模式对土壤养分的影响分析

从表3可以看出，林地土壤(主要是0～60 cm)中全氮平均值总体上是阔叶林高于针叶林，不同林型的平均值排序是阔叶混交林>针叶林>阔叶林>针阔混交林。其中，黄栌+荆条模式最高(0.472 g/100g)，是黄旗松+云杉(0.098 g/100g)的4.82倍。

由表3可见，土壤全磷平均含量总体是阔叶林高于针叶林，排在前3位的是黄柏+白蜡+元宝枫、黄栌+五角枫+侧柏和五角枫，排在后3位的是黄栌、黄旗松+云杉和侧柏+山杏。土壤全钾含量总体是针叶林高于阔叶林，主要原因是针叶林的枯落物的长期存量多于阔叶林，其腐殖质层比较厚，最高的五角枫(2.136 g/100g)是最低的侧柏+山杏(1.912 g/100g)的1.12倍。有机质含量与根系深度、枯落物厚度和树种等因素密切相关，阔叶林相对高于针叶林，其中最高的黄栌+荆条(9.953 g/100g)是最低的黄旗松+云杉(1.702 g/100g)的5.85倍。各栽植模式土壤pH值大体相近，平均值在5.85左右，属于酸性土壤。

3.3 石佛寺不同配置模式森林生态系统所提供的固土功能比较

2007年石佛寺不同栽植模式森林生态系统固土能力实物量，较强的是桧柏、沙地柏和侧柏+山杏，分别是17.816、17.796和17.613 t/(hm2·a)，固土能力较弱的是黄栌+荆条、楸树和油松，分别是17.120、17.118和17.084 t/(hm2·a)，从大到小排序依次为：桧柏>沙地柏>侧柏+山杏>黄栌+五角枫+侧柏>黄旗松+云杉>黄栌>黄柏+白蜡+元宝枫>五角枫>华北落叶松>白皮松>黄栌+荆条>楸树>油松。可见，柏类固土能力比松类及阔叶类要强一些，其中桧柏固土能力比油松高4.29%；混交林固土能力比纯林要强一些，黄栌+五角枫+侧柏的固土能力比油松高2.70%。不同配置模式的固土能力主要与树种、配置模式以及其改造土壤的效果有直接关系。

3.4 石佛寺不同配置模式森林生态系统保肥功能价值量比较

2007年石佛寺单位面积不同配置模式森林生态系统保肥平均价值排在前3位的是黄栌+荆条、黄柏+白蜡+元宝枫和桧柏，分别为3562.050、3257.018、3080.426元/(hm2·a)，排在后3位的是楸树、侧柏+山杏和黄旗松+云杉，分别为2374.100、2321.360、2080.658元/(hm2·a)。黄栌+荆条的保肥价值是黄旗松+云杉保肥价值的1.71倍。从大到小排序依次为：黄栌+荆条>黄柏+白蜡+元宝枫>桧柏>五角枫>华北落叶松>黄栌+五角枫+侧柏>沙地柏>油松>黄栌>白皮松>楸树>侧柏+山杏>黄旗松+云杉。可见，森林保肥能力既和固土能力有关，也与其林地土壤中的营养元素含量有密切关系，总体上是针阔混交林较纯林保肥价值略高，主要与混交林对土壤的改造效果成正相关，这也是与各林型固土物质量排序不一致的主要原因。

4 结 论

通过对北京石佛寺浅石山区多年引进绿化树种开展详细调查研究表明，各针叶树种树高平均值无明显差异，而树高极值和胸径方差有比较明显的差别，阔叶树种树高方差和胸径方差明显高于针叶树类，从总体上看针叶类树高的分布比较集中，而阔叶树类则显得相对比较分散。这主要与树种的生物学特性和立地条件密切相关。20年前的引种和封山育林工作很成功，当地植被覆盖率由原来的30%～40%(1982年)提高到了现在的80%(2007年)，满山植被的覆盖，充分发挥了森林良好的水土保持和水源涵养作用。

混交林、乔灌草结合的配置模式对土壤化学性质的改善作用明显。对各引进树种不同配置模式保育土壤功能的评估结果表明：固土能力较强的是桧柏、沙地柏和侧柏+山杏，混交林固土能力比纯林要强。森林保肥能力既和固土能力有关，也与其林地土壤中的营养元素含量有密切关系，总体上是针阔混交林较纯林保肥价值略高。

这次调查表明，在观赏价值比较高的白刺花、榆叶梅、忍冬、绿叶小蘗、连翘、金钟花、白腊等生长状态良好，其种群已经逐渐适应了北京浅石山区的生境，并稳定的生存下来，具有山区绿化美化的开发价值。以山杏、丁香等为主的灌木类树种长势很好且分布范围广，表现了良好的适应性，在石佛寺山区绿化中起到了重要的作用。

参考文献：

[1] 周冰冰，李忠魁，候元兆. 北京市森林资源价值[M]. 北京：中国林业出版社，2000.

[2] 鲁绍伟. 中国森林生态服务功能动态分析与仿真预测[D]. 北京：北京林业大学，2006.

[3] 鲁绍伟，靳芳，余新晓，等.中国森林生态系统保护土壤的价值评价[J]. 中国水土保持科学，2005，3(3)：16-21.

[4] 欧阳志云，王如松，赵景柱. 生态系统服务功能及其生态经济价值评价[J]. 应用生态学报，1999，10(5)：635-640.

[5] 李少宁. 江西省暨大岗山森林生态系统服务功能研究[D]. 北京：中国林业科学研究院，2007.

[6] LY/T 1721—2008，森林生态系统服务功能评估规范[S]. 北京：中国标准出版社，2008.

[7] 国家统计局. 中国水利年鉴[M].北京：中国统计出版社，1993-1999.

Species Introduction and Their Soil Conservation inMountainous Region in Beijing

LI Shao-ning， LU Ren-qiang， PAN Qing-hua， ZHANG Yu-ping， BAI Jin， JIN Wan-mei

(The Forestry and Pomology Institute; Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Beijing 100093, China)

Abstract : Research on soil fertility and soil conservation of species introduction in mountainous region in Beijing. The results show that the species introduction grows well. The pattern models of mixed forest and the trees brushes and grasses showed quite obvious function for improving soil nutrient (N,P,K and organic contents). Using social public resources data and data declared by national authoritative organization, dynamics of quantity and value of forest ecosystem soil conservation were assessed in Shifuosi. The results show that the quantity of soil conservation is junberus semiglobosa 17.816 t/(hm2·a)、 sabina vulgaris 17.796 t/(hm2·a). Total value of soil conservation of the pattern (Cotinus coggygria +Vitex negundo var. heterophylla ) was 1.71 times as great as that of the pattern (Pinus taiwanensis+ Piceapungens). The value order of forest type is Cotinus coggygria +Vitex negundo var. heterophylla, Platycladus orientalis + Fraxinus chinensis + Acer truncatum, junberus semiglobosa, Acer truncatum, Larix principis-rupprech tii, Cotinus coggygria Scop + Acer truncatum + Platycladus orientalis, Sabina vulgaris, Pinus tabulaeformis Carr., Cotinus coggygria Scop, Pinus bungeana, Catalpabungei C.A.Mey, Platycladus orientalis+ Prunus sibirica, Pinus taiwanensis+ Piceapungens. The soil preservation ability and the soil nutrient are close relations to the capability of soil conservation.

Key words: species introduction; soil nutrient; soil conservation; ecosystem services; Shifuosi

文章编号：1672-3317(2008)06-0083-05

*收稿日期： 2008-06-18

基金项目： 北京市科委重点项目(2007-2008)

作者简介： 李少宁(1975-)，男，助理研究员，博士，主要研究方向为生态功能监测与评价。

中图分类号： S158.3； S728.1

文献标志码： A