黄土残塬沟壑区3种林地枯落物和土壤水源涵养功能

为了研究黄土残塬沟壑区典型林地枯落物和土壤水文特性,并对黄土残塬沟壑区造林树种的选择及功能导向型林分改造提供依据,于2017年在山西省吉县蔡家川流域选择刺槐林、油松林、刺槐×油松混交林为研究对象,分别采用浸泡法、环刀法对林地枯落物层和土壤层持水性能进行定量化研究,探究其水源涵养功能。结果表明:(1)3种林地枯落物总储量在105.49~148.38t/hm~2之间变动,且半分解层储量大于未分解层储量;油松×刺槐混交林地枯落物总厚度最大(3.8cm),刺槐林次之(3.6cm),油松林最小(3.4cm);(2)枯落物最大持水量(率)均为油松×刺槐混交林最大,刺槐纯林次之,油松纯林最小,分别为117.99t/hm~2(387.12%),106.19t/hm~2(324.31%),82.86t/hm~2(305.76%);(3)枯落物有效拦蓄量与持水量(率)表现一致,均为阔叶林优于针叶林,有效拦蓄量为83.66~195.72t/hm~2,有效拦蓄率为121.75%~292.21%;枯落物持水量、吸水速率与浸水时间分别符合对数函数和指数函数;(4)3种林地土壤容重均值在0.99~1.01g/cm~3浮动,总孔隙度为49.39%~50.09%,土壤有效持水量为32.99~81.73t/hm~2,林地土壤入渗速率与入渗时间呈幂函数关系。综合3种林地枯落物层和土壤层的涵养水源能力表现为油松×刺槐混交林较高,油松纯林较差。建议在现有林分改造中,宜将刺槐纯林和油松纯林逐渐向混交林模式改进。     

黄土高原子午岭油松林枯落物的水源涵养功能评价

[目的] 探究黄土高原子午岭林区不同密度人工油松林枯落物的水源涵养功能,为该区功能导向型林分改造提供理论依据。[方法] 于2021年8月在甘肃省合水县子午岭连家砭林场选取6种不同林分密度（2 222,3 200,4 802,6 250,7 503,9 286株/hm²）的油松人工林为研究对象,采用坐标综合评价法对不同密度油松林枯落物的水源涵养功能进行评价。[结果] ①油松林枯落物的厚度和蓄积量分别介于2.78～7.30 cm和14.97～52.41 t/hm²,两者变化趋势均呈“单峰型”,峰值出现在林分密度4 802株/hm²;②林分密度3 200株/hm²的枯落物最大持水率（192.98%）和有效拦蓄率（152.04%）较高,而林分密度4 802株/hm²的枯落物的最大持水量（101.46 t/hm²）和有效拦蓄量（67.92 t/hm²）表现优良,且半分解层在枯落物降水拦蓄过程中起主要作用;③枯落物持水率（量）、吸水速率与浸水时间分别呈对数函数〔R²>0.956（0.962）〕和幂函数（R²>0.998）关系;④油松林枯落物水源涵养功能发挥较好的林分密度为4 802株/hm²。[结论] 仅考虑油松林枯落物的水源涵养功能,油松林密度应调控至4 800株/hm²。后续应加强对油松林林冠层及土壤层的研究,并综合考虑土壤水分植被承载力及油松林水分利用规律等,最终确定油松林水源涵养功能发挥最优的林分密度。     

永嘉县四海山林场森林枯落物及土壤持水能力研究

为掌握永嘉县四海山林场不同森林枯落物和土壤的持水能力,采用野外调查和室内浸泡法,对该林场4种主要森林类型的枯落物及林下土壤持水性进行了研究,并对林地水源涵养功能进行了估算,结果表明:森林枯落物总储量大小为马尾松林>柳杉林>针叶混交林>针阔混交林,枯落物有效拦蓄量大小表现为柳杉林>马尾松林>针叶混交林>针阔混交林;柳杉林和针阔混交林0~10 cm土层土壤非毛管孔隙度、非毛管持水量显著高于马尾松林和针叶混交林;森林水源涵养能力大小表现为针阔混交林>柳杉林>针叶混交林>马尾松林;四海山林场林地水源涵养总量为7 530 343.4 t,经济价值量为6 174.8万元。     

油松混交林的水土保持及水源涵养功能研究

对油松 ( Pinus tabulaef ormis Carr.)、辽东栎 ( Quercus liaotungenssis Koidz.)、油松和虎榛子 ( Ostryopsisdavdiana Decne.)混交林及纯林不同林分的土壤理化性质、土壤侵蚀量、林冠截流、枯落物持水量以及林地土壤贮水等方面进行了研究 ,结果表明 :混交林比纯林具有更好的水土保持效果和更强的水源涵养功能。     

北京九龙山8种林分的枯落物及土壤水源涵养功能

为了阐明森林植被的水源涵养功能,对北京九龙山油松纯林、华北落叶松纯林、侧柏纯林、樟子松纯林、栓皮栎纯林、五角枫纯林、油松日本落叶松混交林、油松华北落叶松混交林等8种林分类型的枯落物和土壤持水性能进行研究.结果表明：各林分枯落物总储量变化范围为8.87 ～47.87 t/hm^2,其中未分解层储量大于半分解层储量;综合枯落物未分解层和半分解层最大持水量和有效拦蓄量的变化规律来看,油松纯林最大持水量最大（36.46t/hm^2）,其次为华北落叶松纯林（36.06 t/hm^2）,侧柏纯林最小（11.83 t/hm^2）;油松日本落叶松混交林的有效拦蓄量最大（23.51 t/hm^2）,其次为樟子松纯林（19.85 t/hm^2）,侧柏纯林最小（9.53t/hm^2）;综合考虑不同林分枯落物与土壤涵养水源能力发现,华北落叶松纯林和油松华北落叶松混交林具有良好的水源涵养功能;不同层次枯落物持水量、吸水速率与浸水时间均存在较好的函数关系;8种林分土壤容重均值在0.89～ 1.41 g/cm3之间变动,总孔隙度在39.43％ ～54.23％之间变动;林地土壤的入渗速率与人渗时间通过回归分析得出,二者呈幂函数关系,且R2值均在0.90以上.     

露天煤矿排土场复垦区不同植被类型枯落物持水特性研究

为揭示露天煤矿排土场复垦区不同植被类型水土保持效益,选取刺槐林地、榆树林地、混交林地(刺槐和榆树混交)、灌木林地(紫穗槐)和荒草地5种典型复垦植被下的枯落物作为研究对象,采用室内浸水法对5种植被类型枯落物的持水特性进行研究。结果表明:5个样地的枯落物厚度、蓄积量均表现为:乔木林地灌木林地荒草地,枯落物厚度在0.80~1.64cm之间,总蓄积量在0.72~7.51t/hm~2之间;枯落物最大持水量和有效拦蓄能力均表现为刺槐林地最大,枯落物最大持水率为145.58%~206.58%,最大持水量为13.11~123.98t/hm~2,有效拦蓄率为119.74%~166.05%,有效拦蓄量为10.09~98.76t/hm~2;林地枯落物持水量与浸泡时间的关系为Q=aln t+b;枯落物在0~1h内吸水速率最大,1~4h内吸水速率急剧下降,随后下降幅度逐渐减小,枯落物吸水速率与浸泡时间关系式为:V=atb。研究结果可为评价露天煤矿排土场不同类型复垦区枯落物层水源涵养效益提供参考,为排土场植被恢复与重建提供科学依据。     

晋西黄土区典型林分枯落物层水文生态特性研究

选择山杨栎类次生林（以下简称次生林）、刺槐林、侧柏林、油松林为研究对象，通过样地调查，结合室内浸泡方法，对比分析枯落物（未分解层、半分解层）的水文特征指标，研究典型林分枯落物层水文生态特性。结果表明：（1）枯落物厚度为3.93~4.95 cm，刺槐林最大，油松林最小；蓄积量为次生林最大（19.28 t/hm²），侧柏林（18.03 t/hm²）和刺槐林（17.57 t/hm²）次之，油松林最小（14.73 t/hm²），未分解层蓄积量小于半分解层。（2）枯落物最大持水量（率）为30.92~61.31 t/hm²（197%~320%），次生林最大，依次为刺槐林、侧柏林，最小为油松林。（3）枯落物有效拦蓄存在显著差异（P>0.05），表现为次生林（31.29 t/hm²） > 刺槐（22.20 t/hm²） > 侧柏（18.19 t/hm²） > 油松（13.94 t/hm²），有效拦蓄率为107%~173%。（4）在浸水2 h内，枯落物持水量和吸水速率变化以次生林与刺槐林最为迅速，半分解层较未分解层变化迅速；持水过程中，两者与时间分别呈对数函数（R²>0.89）和幂函数关系（R²>0.99）。在4种林地中，次生林林下枯落物水文生态潜力最优，油松纯林最差，表现为次生林 > 刺槐 > 侧柏 > 油松。刺槐是除次生林外的3种人工林中最优林种。建议研究区内合理优化恢复树种配置，以提高水文生态功能。     

黄土残塬沟壑区刺槐林枯落物水源涵养功能综合评价

为了对黄土残塬沟壑区刺槐林枯落物水源涵养功能综合评价,并提供以功能导向型的林分改造理论依据。于2017年7—8月在山西省吉县蔡家川流域选取475,900,1 575,1 850,2 525株/hm~2不同密度的刺槐林为研究对象,采用坐标综合评定法对不同密度刺槐林分枯落物层水源涵养功能进行综合评价。结果表明,5种林分密度梯度中,当林分密度为1 575株/hm~2时,刺槐林枯落物层能充分发挥其水源涵养功能,而林分密度过高(2 525株/hm~2)或者过低(475株/hm~2)枯落物发挥水源涵养功能的能力均急剧减弱。为了使刺槐林枯落物水源涵养功能正常发挥,其林分密度应控制为1 500株/hm~2。建议现有林分改造中,宜将刺槐林向该密度进行调控。     

冀北山地不同林分枯落物及土壤的水源涵养功能评价

以冀北山地6种典型林分为对象,对其凋落物及表层土壤的水源涵养功能进行了初步研究。结果表明,各林分枯落物有效拦蓄量排序为：山杨林（32.32 t/hm2）〉白桦林（28.59 t/hm2）〉蒙古栎林（20.26t/hm2）〉油松蒙古栎混交林（19.49 t/hm2）〉华北落叶松林（13.53 t/hm2）〉油松林（13.23 t/hm2）;各林分土壤最大持水量排序为：山杨林（1 709 t/hm2）〉油松蒙古栎混交林（1 551 t/hm2）〉白桦林（1 549 t/hm2）〉油松林（1 547 t/hm2）〉华北落叶松林（1 357 t/hm2）〉蒙古栎林（1 303 t/hm2）;各林分土壤渗透性能排序为：油松蒙古栎混交林〉山杨林〉白桦林〉油松林〉蒙古栎林〉华北落叶松林。采用层次分析法确定指标权重,对评价指标值进行计算分析,比较不同林分综合水源涵养功能,结果认为,油松蒙古栎混交林的综合水源涵养功能最好,其次为山杨林、白桦林、蒙古栎林、油松林,华北落叶松林最差。     

晋西黄土丘陵区不同人工林枯落物持水特性研究

为了定量评价森林枯落物的水文功能,通过野外观测和浸水法实验,调查了晋西黄土丘陵区不同人工林枯落物的蓄积量,分析了枯落物的持水能力与过程,并对枯落物持水量、吸水速率与浸泡时间的相互关系进行了研究。结果表明,枯落物蓄积量为6.81~56.64t/hm²,由大到小表现为:落叶松×白桦>落叶松>侧柏>油松×刺槐>油松>白桦>柠条>刺槐不同森林类型的枯落物最大持水量为10.08~100.78t/hm²,最大持水率变化范围为146.54%~203.74%,最大拦蓄量为9.41~88.65t/hm²,有效拦蓄量为7.90~73.53t/hm²枯落物浸水实验结果表明,枯落物持水量与浸水时间存在对数曲线关系,而枯落物吸水速率与浸泡时间呈反函数关系,在浸泡最初的0.5h持水量迅速增加,随后增幅减小,在12h以后枯落物吸水基本达到了最大值,持水量趋于动态平衡。表明落叶松×白桦混交林林下枯落物是8种林地中持水性最优的,刺槐纯林枯落物持水特性最差。     

晋西黄土区主要造林树种合理林分密度计算与分析

黄土丘陵沟壑区水土保持林合理林分密度的确定须遵循“量水植树”的基本原则。依据水量平衡原理,在无地表径流,无土壤的深层渗漏,降水资源得以充分利用的情况下,林分在某一生长季内对降水资源的消耗量应小于或等于降水总量,根据上述原理分别计算了晋西黄土区蔡家川流域刺槐和油松林的合理林分密度取值。通过观测2002年和2003年生长季时段内林龄为13a不同密度刺槐纯林和林龄为17a不同密度油松纯林林地的土壤含水量动态变化,得到受水分胁迫威胁最小的刺槐、油松林分密度与依据公式计算得出的刺槐和油松林的合理林分密度相一致,说明该文提出的计算方法计算黄土区刺槐和油松的合理林分密度具有较好的适用性,且该方法简单易行,参数获取方便,值得在黄土区进一步推广应用。     

晋西黄土丘陵区不同土地利用类型对土壤碳氮储量的影响

通过对比晋西黄土区蔡家川流域人工刺槐林地、人工油松林地、退耕荒草地和农地土壤有机碳和总氮含量的差异性,探讨了土地利用变化对该流域土壤碳氮储量的影响。结果表明:（1）4种土地利用类型下,土壤有机碳和总氮均表现出表聚效应,且荒草地垂向降幅最大,各样地土壤有机碳和总氮均呈极显著线性正相关;（2）油松林地0—48 cm土层有机碳含量高于其他样地,刺槐林地0—48 cm土层总氮含量显著高于其他样地,而4种土地利用类型在48—96 cm土层和96—160 cm土层中有机碳和总氮含量差异不显著;（3）从蔡家川流域退耕土壤固碳和固氮效应整体而言,退耕林地具有显著的土壤碳氮固存效应,随着人工林地面积占比的增加,流域土壤总有机碳和总氮储量相应增加。     

黄土高原主要造林树种需水定额计算与分析

根据气象资料,运用彭曼公式（Penman’s formula）和桑斯维特公式（Thornthwaitfomular）计算并分析晋西黄土区主要造林树种刺槐、油松和苹果林地的潜在蒸散量,结合林种不同林龄的耗水特性系数,计算得出刺槐、油松和苹果生长季（5-10月）的需水定额,并对其年内及不同龄级需水量的变化趋势作了分析。结果显示,刺槐5个龄级的年耗水量:2a生刺槐年耗水量为390.65mm、3a生398.85mm、5a生411.4mm、7a生529.7mm、13a生633.95mm;油松3个龄级段的年耗水量,17～19a生为653.5mm、19～20a生658.7mm、25～28a生655.6mm;苹果2个龄级的年耗水量,4a生为319.9mm、8a生为526.35mm。同时,确定出各龄级树种的月需水量和耗水量的年内变化趋势,为黄土高原抗旱造林提供参考依据。     

林地枯落物抗冲试验研究

通过对枯落物抗冲性测定资料分析,得出枯落物自身抗冲能力与其增强土壤的抗冲效应相一致,抗冲能力大小顺序为油松>山杨>沙棘>刺槐。枯落物的抗冲力还随其厚度增加而提高,与单位面积中的活植物茎数量成正相关。具有枯落物的林地土壤冲失量主要取决于冲刷的前1～3min,而与更长的冲刷历时关系不大,但与冲刷径流强度关系紧密,每当径流出现增值都会引起土壤冲失量新的峰值。     

晋西黄土残塬沟壑区不同植被类型土壤水分动态研究

采用时域反射仪（TDR）于2005年在晋西蔡家川流域对刺槐、油松等8植被类型样地进行了土壤水分动态研究,研究结果表明:在2005年,0~200 cm土壤水分含量平均值变化过程除农地外,不同地类土壤水分变化特征差异性小,研究期内土壤水分日平均值按从大到小排列顺序为:农地、侧柏、次生林、油松、果园、刺槐×油松、刺槐×侧柏、草地、刺槐;在季节变化中,可将其分为三个时段:土壤水分消退期、土壤水分稳定期、土壤水分积累期。人工林与果园、农地、草地、次生林相比土壤水分调节作用较强;在日尺度上各样地土壤水分受降雨量及降雨分布影响。在样地土壤水分剖面垂直变化上土壤的剖面结构分为土壤水分弱利用层、土壤水分利用层、土壤水分调节层;农地、次生林、油松、侧柏、侧柏×刺槐、草地、果园土壤水分含量随深度变化趋势属于增长型;刺槐、刺槐×油松属于减少型。     

北京山地不同海拔人工油松林枯落物及其土壤水文效应

本文对北京山地4个海拔梯度（480,540,690,820 m）的人工油松（Pinus Tabuliformis）林枯落物层及土壤层水文效应进行研究,结果表明:枯落物总蓄积量、最大持水量、有效拦蓄能力均随海拔先升高而后减小,最大持水率随海拔升高先减小而后增大,枯落物总储量在10.63～31.42 t/hm²之间,最大持水量在17.27～37.17 t/hm²之间,有效拦蓄能力在6.72 ～28.71 t/hm²之间,最大持水率在164.32%～185.77%之间。枯落物持水量与浸泡时间呈明显的对数关系（R > 0.93）,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显的幂函数关系（R > 0.73）。土壤容重随海拔的升高而增大,变化范围为0.97～1.22 g/cm³,总孔隙度随海拔的升高而减小,土壤层有效持水量随海拔的升高而减小,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系（R > 0.96）。综合分析各项因子,低海拔地区的油松人工林水源涵养能力普遍高于高海拔。     

晋西黄土区主要造林树种林地土壤水分生态条件分析

黄土高原地区植被建设引起的土壤水分效应问题愈来受到关注,林地的水分生态条件分析成为构建结构稳定的森林植被的前提,以晋西黄土区主要造林树种刺槐、油松和侧柏的坡面林地为研究对象,通过林地土壤水分特征曲线测定及土壤水分动态变化监测,探讨其生长的水分生态条件,结果表明:本区人工林地的土壤持水力较高,土壤含水率随水势降低而递减的速度较慢;研究区主要造林树种中,刺槐及其混交林分的土壤水分利用范围最大,抗旱能力最强;无论丰水年或枯水年,坡面各林地土壤水分有效利用性大,土壤含水量在生长季都高于无效水临界值,林地土壤水分利用状况好,林分生长稳定。     

滦河上游不同密度油松林水源涵养功能研究

为了探知不同密度油松林人工林的水源涵养功能高低,选取木兰围场8个密度油松林的枯落物与土壤进行研究,利用水源涵养指数来比较各林分的水源涵养功能的高低,结果表明:（1）枯落物重量与有效拦蓄量变化趋势是随着密度的增加而增大,而枯落物最大持水量处于自身重量的2～4倍,最大持水率在250.61%～310.66%。（2）随着密度的增加土壤的最大持水量、非毛管孔隙度与非毛管蓄水量都是先是增加后减小,而最大持水量在1 800株/hm²达到了最大值为2 868.0 t/hm²;毛管孔隙度、毛管蓄水量与总孔隙度都没有明显的规律可言。（3）随密度的增加油松的水源涵养指数是呈现增加趋势的,其中的最大值是最小值的1.35倍,当密度处于1 500株/hm²时,指数趋于稳定,在1 500～1 800株/hm²时水源涵养指数较高。     

黄土丘陵沟壑区主要水保林类型及草地水保效益的研究

本文分析了黄土丘陵沟壑区主要水保林类型及草地水保效益动态的观测资料,结果表明:柠条成林、刺槐成林、沙棘林保水保土效益好,柠条幼林及沙棘与油松、杨树混交幼林保土效益低于荒坡;林地的侵蚀量与林地的覆盖度呈二次多项式关系,并呈负相关,且覆盖度60%～70%为有效盖度;在林冠郁闭度相近情况下,林地活地被物层盖度越大,林地土壤侵蚀量越小;降雨强度特别是暴雨对林地的径流和冲刷影响极大,而且水土流失主要由暴雨造成,其流失量为总量的20%～97%;人工牧草地水保效益均高于农地,以沙打旺草地最好。     

油松、山杨林枯枝落叶层蓄积动态的研究

流域坡面上的枯枝落叶只有达到一定厚度,才能防止水土流失。本文从动态的角度,对陕北黄土丘陵区的主要森林类型油松和山杨林的枯枝落叶层的蓄积进行了研究,结果表明,中龄油松和山杨林的现存蓄积量分别为17.95t/ha和8.34t/ha;年凋落量为3.24t/ha和3.09t/ha,油松林的凋落主要发生在10月至翌年4月,山杨林则集中在9、10两月;年分解量为3.23t/ha和2.89t/ha,其中夏季分解快,冬季分解慢。根据林分枯落物现存蓄积量、凋落量和分解量阐明的蓄积动态表明,油松枯落物蓄积以4月为最多,10月最少,山杨则以1月最多,8月最少。在目前的年龄和结构状态下,凋落量和分解量基本呈平衡状态,枯落物蓄积量无明显增减。