河北省木兰林管局典型森林类型枯落物水文效应研究

枯落物层作为森林水文效应的第二个活动层,在调节森林水文过程中具有重要的意义。对木兰林管局6种典型天然林分枯落物层的水文效应进行了初步研究,结果表明：（1）华北落叶松-白桦-黑桦混交林枯落物总蓄积量最大为30.47 t/hm2,最大持水量最高为63.57 t/hm2;白桦-黑桦混交林枯落物最大持水率最大为257.80%。（2）未分解层和半分解层枯落物浸泡12 h均已基本达到饱和,持水量与浸泡时间呈明显对数关系;枯落物吸水速度在开始1 h内较快,6 h后速度逐渐减慢,吸水速率与浸泡时间均呈明显幂函数关系。（3）华北落叶松-白桦-黑桦混交林的有效拦蓄能力最强,为48.60 t/hm2;山杨-黑桦-蒙古栎混交林的有效拦蓄能力最弱,为16.47 t/hm2。即华北落叶松-白桦-黑桦混交林枯落物的水土保持能力最强,森林较健康,山杨-黑桦-蒙古栎混交林最弱,健康状况有待改善。     

接坝地区9种典型林分类型枯落物层和土壤层水文效应

以八英庄林场9种典型林分类型为研究对象,对其枯落物层、土壤层水文效应进行研究,结果表明:(1)9种典型林分类型枯落物蓄积量在5.79~24.97t/hm~2的范围内,排序为白桦纯林白桦山杨混交林油松纯林山杨纯林蒙古栎纯林落叶松油松混交林白桦黑桦混交林落叶松纯林落叶松白桦混交林。(2)9种典型林分类型枯落物持水能力有一定差异,排序为白桦山杨混交林山杨纯林油松纯林白桦纯林白桦黑桦混交林落叶松油松混交林蒙古栎纯林落叶松白桦混交林落叶松纯林。(3)枯落物持水量与浸水时间呈较好的指数关系,相关系数在0.95以上,吸水速率与浸水时间呈较好的幂函数关系,相关系数大于0.9。(4)白桦山杨混交林枯落物有效拦蓄量最大为52.63t/hm~2,落叶松白桦混交林枯落物有效拦蓄量最小为14t/hm~2。(5)蒙古栎纯林土壤持水能力最强为117.42t/hm~2,其次是白桦山杨混交林为104.75t/hm~2,白桦纯林土壤持水能力最差为37.80t/hm~2。(6)土壤初渗速率在2.3~56.8mm/min范围内,土壤入渗速率与入渗时间呈较好的幂函数关系,相关系数大于0.95。     

木兰围场3种典型林分枯落物及土壤持水能力

为探讨木兰围场华北落叶松人工林、白桦华北落叶松次生林和白桦次生林枯落物和土壤的持水规律。以这3种典型林分的枯落物和土壤为研究对象,采用室内浸水法和环刀法分别研究3种林分枯落物和土壤的持水特性。结果表明:3种林分枯落物的蓄积量表现为华北落叶松人工林(18.84t/hm2)白桦华北落叶松次生林(15.28t/hm2)白桦次生林(9.53t/hm2)。白桦华北落叶松次生林的枯落物最大持水量最大,为31.10t/hm2;而白桦次生林最大持水量最小,为21.40t/hm2,枯落物持水量与浸水时间呈对数关系,关系式为Q=aln(t)+b;吸水速率与浸水时间呈幂函数关系,关系式为V=ktn。枯落物在前0.5h内吸水速率最大,在4h左右时下降速度明显减缓,在24h时的吸水速率基本趋于0。3种林分枯落物有效拦蓄量表现为华北落叶松人工林(23.42t/hm2)白桦华北落叶松次生林(20.24t/hm2)白桦次生林(15.51t/hm2)。在0-60cm的土壤层中,华北落叶松人工林土壤容重均值最大,为1.32g/cm3;白桦华北落叶松次生林最小,为1.10g/cm3。白桦华北落叶松次生林的土壤总孔隙度均值最大,为53.65%;华北落叶松人工林最小,为47.45%。土壤的毛管孔隙度均值呈现出白桦华北落叶松次生林(42.61%)华北落叶松人工林(40.68%)白桦次生林(36.01%)的趋势。白桦次生林的土壤有效持水量最大,为175.99t/hm2,华北落叶松人工林最小,为67.70t/hm2。综合3种林分枯落物层和土壤层的持水能力,可知白桦华北落叶松次生林储水能力强于华北落叶松人工林和白桦次生林。     

北京百花山森林枯落物层和土壤层水文效应研究

对百花山4种林分枯落物层和土壤层的水文效应进行了初步研究。结果表明:1核桃楸林枯落物的总蓄积量为9.99 t/hm2,最大持水量为27.72 t/hm2,有效拦蓄量为29.55 t/hm2;华北落叶松林枯落物的总蓄积量为10.27 t/hm2,最大持水量为12.84 t/hm2,有效拦蓄量为13.53 t/hm2;黑桦林枯落物的总蓄积量为7.04 t/hm2,最大持水量为19.01 t/hm2,有效拦蓄量为19.18 t/hm2;辽东栎林枯落物的总蓄积量为8.22 t/hm2,最大持水量为14.72 t/hm2,有效拦蓄量为18.33 t/hm2。2半分解层枯落物浸泡8 h已基本达到饱和,而未分解层10 h基本达到饱和,持水量与浸泡时间的关系为Q=aln(t) b;枯落物在浸水的前半小时内吸水速率最大,4 h左右时下降速度明显减缓,枯落物吸水速率与浸泡时间的关系为V=ktn。3辽东栎林土壤层持水能力最强,为266.22 t/hm2,黑桦林土壤的持水能力最差,为219.39 t/hm2,利用幂函数对入渗速率与入渗时间进行拟合,其相关系数均在0.98以上。     

华北土石山区典型森林枯落物层和土壤层水文效应

以河北省围场县北沟林场内4种不同林分的枯落物层和土壤层为研究对象,对其水文效应进行初步研究.结果衰明:(1)落叶松、油松混交林枯落物蓄积量最大,为12.28 t/hm2,最大持水量为24.60 t/hm,2,有效拦蓄量为27.19 t/hm2;油松林的枯落物蓄积量为11.74 t/hm2,最大持水量为19.30 t/hm2,有效拦蓄量为22.21 t/hm2;落叶松林的枯落物蓄积量为9.32 t/hm2,最大持水量为11.60 t/hm2,有效拦蓄量为16.20 t/hm2;落叶松白桦混交林的枯落物蓄积量为5.58 t/hm2,最大持水量为12.90 t/hm,2,有效拦蓄量为13.53 t/hm2.(2)半分解层枯落物浸泡8 h已基本达到饱和,而未分解层需浸泡10 h,通过分析得出持水量与浸泡时间的关系为Q=aln(t)+b;枯落物在浸水的前30 min内吸水速率最大,6 h左右时吸水速率明显减缓,枯落物吸水速率与浸泡时间的关系为V=ktn.(3)落叶松白桦混交林土壤层持水能力最强,为377.03 t/hm2;落叶松油松混交林土壤层的持水能力最差,为241.9 t/hm,2,利用幂函数对入渗速率与入渗时间进行拟合,其相关系数均在0.95以上.     

滦河典型林分枯落物层与土壤层的水文效应

[目的]研究滦河上游典型林分的枯落物层与土壤层的水文效应,为森林健康监测和评价提供依据。[方法]对滦河上游3种林分的枯落物层未分解层与半分解层进行调查研究。[结果](1)油松林的枯落物生物量为12.03t/hm2,最大持水量为19.4t/hm2,有效拦蓄量为23.52t/hm2;落叶松林的枯落物生物量为9.51t/hm2,最大持水量为11.9t/hm2,有效拦蓄量为17.03t/hm2;落叶松白桦混交林的枯落物生物量为5.54t/hm2,最大持水量为13.0t/hm2,有效拦蓄量为13.7t/hm2。(2)半分解层枯落物浸泡8h已基本达到饱和,而未分解层需浸泡10h。枯落物在浸水的前0.5h内吸水速率最大,6h左右时吸水速率明显减缓。(3)落叶松白桦混交林土壤层持水能力最强,为375.92t/hm2;油松林土壤层的持水能力最差,为248.04t/hm2。利用幂函数对入渗速率与入渗时间进行拟合,其相关系数R2均在0.98以上。[结论]油松林枯落物层的生物量、最大持水量、有效拦蓄量都最大,而落叶松白桦混交林枯落物的土壤持水能力最强。     

承德市第三乡林场不同林分类型枯落物和土壤的持水特性

[目的]探究林分枯落物和土壤的水文效应,科学选择持水性能更好的林分类型。[方法]以河北省承德市围场县第三乡林场中落叶松纯林(Ⅰ)、落叶松—白桦—山杨针阔混交林(Ⅱ)、白桦—山杨阔叶混交林(Ⅲ)为研究对象,采用室内浸水法、环刀法以及室内烘干等方法对枯落物和土壤持水特性进行研究。[结果]枯落物总储量:Ⅰ(26.58t/hm2)Ⅱ(25.01t/hm2)Ⅲ(21.55t/hm2)。枯落物最大持水量:Ⅲ(56.88t/hm2)Ⅱ(56.24t/hm2)Ⅰ(51.91t/hm2)。枯落物持水量随浸水时间变化呈对数函数变化趋势。枯落物吸水速率随浸水时间变化呈幂函数变化趋势。枯落物有效拦蓄量:Ⅱ(46.22t/hm2)Ⅲ(43.90t/hm2)Ⅰ(43.36t/hm2)。土壤容重:Ⅰ(1.13g/cm3)Ⅱ(1.12g/cm3)Ⅲ(0.99g/cm3)。土壤总孔隙度:Ⅲ(51.89%)Ⅱ(49.13%)Ⅰ(41.38%)。土壤最大持水量:Ⅲ(1037.80t/hm2)Ⅱ(982.50t/hm2)Ⅰ(827.53t/hm2)。[结论]通过多方面比较3种林分类型枯落物和土壤持水性能,可知Ⅲ持水能力最好,Ⅱ稍弱,Ⅰ最差。     

宁夏六盘山不同森林类型林地的贮水量

 为评价宁夏六盘山不同森林类型的水源涵养生态功能,对宁夏六盘山地区华北落叶松人工纯林、辽东栎天然纯林、白桦+山杨天然混交林和华山松+红桦+白桦天然混交林4种林地枯落物和土壤的贮水特征进行研究。采用样方法和浸泡法测定枯落物不同层次的最大持水量和持水特性,采用环刀法和浸泡法测定土壤水分物理性质和贮水量。结果表明:林地枯落物层饱和贮水量为华山松+红桦+白桦天然混交林最大,华北落叶松人工纯林次之,辽东栎天然纯林其次,白桦+山杨天然混交林最小;除华北落叶松人工纯林枯落物未分解层和华山松+红桦+白桦天然混交林半分解层在浸泡6h时达到最大持水量外,其他森林类型各层次均在浸泡3h时达到最大持水量;土壤饱和贮水量为华山松+红桦+白桦天然混交林最大,辽东栎天然纯林次之,华北落叶松人工纯林其次,白桦+山杨天然混交林最小。     

冀北山地华北落叶松人工林水源涵养功能分析

以混交林为对照,对冀北山地35 a生的华北落叶松人工林枯落物持水量、土壤水分物理特性和土壤入渗特性进行研究.结果表明:与混交林相比,不同郁闭度林分枯落物有效拦蓄量、土壤总孔隙度、毛管蓄水量、非毛管蓄水量、总蓄水量、初渗速率和稳渗速率均小于混交林,并随林分郁闭度的降低有下降的趋势.林地枯落物最大持水量和有效持水量分别为4.45～48.02 t/hm2和3.19～35.97 t/hm2.林地总蓄水量随着郁闭度的增加呈现增加趋势,混交林最大,为1 262.08 t/hm2,土壤的贮水量占总蓄水量的96%以上,水源涵养功能以土壤层为主,表明华北落叶松人工林水源涵养功能低下.     

冀北山区三种典型森林类型枯落物水文效应研究

枯落物层在森林生态功能中具有十分重要的作用。在冀北山区北沟林场搜集了3种典型森林群落枯落物,研究其储量和持水特性。结果表明：3种林分类型枯落物半分解层的储量均大于未分解层;枯落物最大持水量总和为：油松蒙古栎混交林（155.31t/hm2）〉山杨桦树混交林（105.62t/hm2）〉落叶松桦树混交林（88.17t/hm2）;枯落物有效拦蓄量半分解层均大于未分解层,排序为：油松蒙古栎混交林（128.15t/hm2）〉山杨桦树混交林（82.27t/hm2）〉落叶松桦树混交林（69.22t/hm2）;总的有效持水量为：油松蒙古栎混交林（132.01t/hm2）〉山杨桦树混交林（89.39t/hm2）〉落叶松桦树混交林（74.95t/hm2）;枯落物各层持水量与浸泡时间呈很好的对数关系。总之,油松蒙古栎混交林保持水土效果最佳。     

倭肯河上游两种林型枯落物和土壤持水特性

为探讨不同树种组成的林分持水特性,采用实地调查与室内浸泡法,对倭肯河上游杂木林和阔叶红松林枯落物的蓄积量和持水特性进行测定,采用环刀法对土壤持水量进行测定。结果表明:两种林型枯落物厚度约7.5 cm,蓄积量为8.07~9.85 t/hm²,最大持水量相当于可吸收2.0~2.5 mm的降水,有效拦蓄量相当于可吸收1.0 mm的降水。枯落物持水量与浸水时间呈对数函数关系(R 2>0.9843),吸水速率与浸水时间呈幂函数关系(R 2>0.9999)。两种林型土壤总孔隙度范围为50.32%~51.41%,非毛管孔隙度范围为3.00%~4.44%,土壤最大持水量范围为1509.74~1542.17 t/hm²,土壤有效持水量范围为89.96~133.32 t/hm²。阔叶红松林密度低,生产力高,枯落物层最大持水量、有效拦蓄量,土壤层最大持水量、有效持水量均高于杂木林,但各评价指标差异不显著(p>0.05)。两林地持水能力中等偏低,以提高森林水源涵养为目标时,可维持现有结构,进一步开展密度调整研究。     

阔叶红松林林隙土壤物理性质微环境异质性分析

 以小兴安岭阔叶红松林林隙为研究对象,采用地统计学方法对林隙0～20 cm和20～40cm土层土壤物理性质的微环境异质性进行分析。结果表明:阔叶红松林林隙表层土壤含水量、饱和持水量、毛管持水量和孔隙度均大于下层,但土壤密度相反;表层土壤物理性质有相对高的极差和变异系数。土壤物理性质总空间异质性程度和由空间自相关引起的异质性均为表层土壤高于下层。土壤含水量表现出明显各向异性,土壤孔隙度趋近于各向同性,其他3个物理因子随空间距离增大而表现出各向异性。表层土壤物理性质在空间自相关范围内变异函数相互影响较小。不同层次土壤物理性质空间分布均以中低等级斑块为主,相对较高等级的斑块仅分布在020cm土层中,并位于林隙中心以北的范围内。     

小五台山典型林分枯落物持水恢复能力研究

枯落物层作为森林生态系统的独特层次,截留吸持降水的能力称为枯落物持水能力。降水结束后枯落物暂持水分继续蒸发、下渗,用以调节大气及土壤中的水分以便于下次持水,因此枯落物水分蒸发、下渗的过程亦是其持水能力恢复的过程。以小五台山7种典型林分为研究对象,通过结合野外调查采样及较为符合实际情况的枯落物失水试验,对不同林分枯落物持水恢复能力进行综合研究。结果表明:(1)枯落物层持水能力及可持水量均随着时间逐渐恢复。失水试验进行到8 h时,所有林分未分解层枯落物持水能力恢复到80%以上,除桦树林外的其余林分半分解层枯落物持水能力恢复到60%以上。试验经过12 h后各层枯落物持水能力恢复趋势逐渐缓慢。(2) 7种典型林分枯落物未分解、半分解层水分蒸发、下渗过程与持水过程的规律一致,前期蒸发、下渗量较大,后期随着可释放水量的减少而逐渐降低。经拟合蒸发、下渗量与时间符合对数函数关系,蒸发、下渗速率与时间符合幂函数关系。(3)小五台山典型林分枯落物调蓄水分效应总体表现为持水较快,持水后水分蒸发、下渗较慢的特征。通过聚类分析可以将7种典型林分划分为3类调蓄水分功能群。未来在该地区或其他生境相似区域的水源林树种配置中将功能群纳入考虑依据,可以实现发挥枯落物最佳的生态水文功能。     

陕北黄土区人工刺槐林地土壤水势特征

为了研究黄土区人工林地土壤水分特征曲线及土壤水势特征,以陕北黄土区人工刺槐林地为研究对象,利用中子水分仪和中国科学院地理科学与资源研究所设计的负压计,对其2015年4月1日—2015年10月31日0—200cm土层的土壤含水量和土壤水势进行了连续观测,并运用灰关联法分析了表层(0—40cm)、中层(50—120cm)、深层(130—200cm)及4—10月土壤水势灰关联度。结果表明:(1)陕北黄土区人工刺槐林地各土层土壤水分特征曲线可用Gardner模型幂函数方程θ=aS-b进行拟合,拟合参数a值大小为表层土壤(0.103 8)中层土壤(0.094 4)深层土壤(0.086 0);b值大小为表层土壤(0.284)中层土壤(0.291)深层土壤(0.298)。(2)通过土壤水分特征曲线求得人工刺槐林地土壤水分常数,田间持水量和凋萎系数的平均值分别为25.53%和8.42%,最大有效水范围平均达17.11%。通常用土壤水吸力为0.1 MPa时,比水容量值来表征土壤供水能力,人工刺槐林地该值的大小表现为表层土壤(56.73%)中层土壤(53.74%)深层土壤(50.84%)。(3)人工刺槐林地土壤水势垂直空间分布表现为表层土壤水势从-0.21 MPa逐层增加到-0.08 MPa,中层土壤水势动态波动较大,整体呈下降趋势,深层土壤水势稳定在-1.14 MPa附近。灰关联度分析得出R12(0.899 8)R23(0.711 5)R13(0.702 8),人工刺槐林地土壤水势表层与中层关系较为密切,深层与中层关系次之,表层与深层关系最差。(4)人工刺槐林地0—200cm土层土壤水势,4—6月呈下降趋势,7—8月显著上升,9—10月再次下降。从各月土壤水势灰关联度来看,R_(10)(0.868 9)R_(05)(0.806 7)R_(09)(0.780 4)R_(07)(0.676 3)R_(06)(0.654 8)R_(08)(0.611 4),人工刺槐林地土壤水势10月,5月,9月变化态势与4月关联度较高;土壤水势7月,6月,8月与4月关联度较差。     

赣南丘陵区典型林分水源涵养功能评价

[目的]明确不同林分类型整体水源涵养能力的差异性,为赣南丘陵区水源涵养功能和生态系统服务的恢复提供理论依据。[方法]以赣南丘陵区江西省赣州市崇义县境内两种主要天然林(楠木和毛竹),以及两种典型人工经济果林地(脐橙和茶)为研究对象,利用水浸法和双环法对林分的枯落物层与土壤层的持水性进行测定,同时利用熵权法对枯落物层和土壤层的相关指标进行综合评价。[结果]①4种林分枯落物层蓄积量、最大持水量和有效拦蓄量范围分别为9.19~16.70,13.43~31.02,6.99~14.08 t/hm²;土壤非毛管孔隙度、有效持水量和最大持水量均值范围分别为5.80~10.05%,57.98~100.50,447.76~580.17 t/hm²,均为楠木林最大,茶林最小。②4种林地土壤初渗速率与稳渗速率变化趋势相一致,排列顺序为:毛竹林>楠木林>茶林>脐橙林。③在4种林分水源涵养能力综合评分中,两种天然林要高于两种经济果林。④土壤稳渗速率是影响林分整体水源涵养能力最显著的指标,其次为枯落物最大持水量和有效拦蓄量,而土壤容重的影响最低。[结论]赣南丘陵区两种天然林水源涵养能力高于两种经济果林,而该区域人工经济果林水源涵养能力的大幅度降低将进一步导致土地退化,加速水土流失,是区域可持续发展的重要生态风险隐患之一。     

油松人工林重度火烧后凋落物分解及水文效应

以北京市重度火烧迹地油松人工林为对象,基于原位采样法和室内浸泡法于2020年7—12月在对照样地和火烧样地采集凋落物样品并测定分析其现存量、持水量、有效拦蓄量等指标,探究林火干扰下凋落物的分解及水文效应,为更好促进森林水源涵养功能以及水土保持功能提供依据。结果表明:(1)油松人工林半分解和完全分解层凋落物平均现存量分别为16.18(叶占比>80%),31.88 t/hm²,平均厚度分别为2.77,2.79 cm;与对照相比,火烧后半分解层凋落物厚度及现存量分别降低39.35%,53.77%。(2)油松人工林半分解层凋落物平均自然含水率(41.94%)略高于完全分解层(36.07%),平均最大持水率为201.88%,其在7—9月低于完全分解层,10—12月则反之;半分解层凋落物平均最大持水量和有效拦蓄量分别为35.80,19.85 t/hm²,在8—12月均显著(P<0.05)低于完全分解层(69.28,46.64 t/hm²)。与对照样地相比,火烧后半分解层凋落物自然含水率降低32.19%,最大持水率和最大持水量分别降低13.36%,60.05%,有效拦蓄量降低了62.47%。(3)在24 h浸水过程中,7—9月对照样地半分解层凋落物持水量、吸水速率小于完全分解层,10—12月则反之;火烧后,半分解层凋落物持水量、吸水速率较对照样地半分解层凋落物减少。综上,油松人工林凋落物(半分解层)分解表现为先快后慢,火烧后其分解加速;凋落物持水性能及持水过程主要呈现完全分解层>半分解层,未火烧>重度火烧,即凋落物水文效应受分解阶段和火烧干扰影响。     

秦岭北坡水源林区不同类型林分土壤水文特性

在秦岭北坡水源林区选择不同针阔混交林和落叶混交林林分,对其土壤水文物理性质进行了研究。结果表明:土壤容重、非毛管孔隙度、最大持水量、毛管持水量和最小持水量均为针阔混交林大于落叶阔叶林,40cm土层土壤水分平均(非毛管)滞留贮存量为针阔混交林大于落叶阔叶林。针阔混交林地土壤的渗透性能较好,其平均渗透系数达到了6.93mm/min,是落叶阔叶林地的4.97倍,且同一林地内0—20cm土层的渗透系数均大于20—40cm土层。基于主成分分析,锐齿栎×油松(华山松)混交林地土壤的综合水文效应最优。     

兴文县香椿人工林土壤物理性质研究

以柳杉人工林、柏木人工林及耕地为对照,研究了不同定植年限香椿人工林的土壤物理性质变化。结果表明:①香椿人工林土壤体积质量随定植年限的增长而减小,不同林分在0~40 cm土层中,土壤体积质量以定植4年香椿林为最大,柏木人工林最小,分别为1.58 g/cm3和1.31 g/cm3。②随定植年限增加,土壤孔隙度、持水量及贮水量均增大,各林地及耕地土壤孔隙度、持水量及贮水量均随土壤深度的增加而减小。③在0~40 cm土层中,柏木人工林的总孔隙度和非毛管孔隙度最大,香椿人工林次之,耕地最小;而毛管孔隙度香椿人工林最大,柳杉人工林最小。④在0~40 cm土层中,各林地及耕地土壤最大持水量、毛管持水量及田间持水量均为柏木人工林香椿人工林柳杉人工林耕地,土壤贮水量为香椿人工林柳杉人工林耕地柏木人工林。⑤香椿人工林土壤物理性质随林龄的增加而改善,明显优于柳杉人工林及耕地,仅某些指标较差于柏木人工林。