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。     

北京十三陵不同林分枯落物层和土壤层水文效应研究

对北京十三陵林场4种林分枯落物层及土壤层进行了初步研究.结果表明:①侧柏林枯落物的总蓄积量为3.67 t/hm2,最大持水量为8.54 t/hm2.有效拦蓄量为9.83 t/hm2;油松林枯落物的总蓄积量为12.44 t/hm2,最大持水量为20.45 t/hm2.有效拦蓄量为26.75 t/hm2;黄栌林枯落物的总蓄积量为12.29 t/hm2,最大持水量为21.81 t/hm2,有效拦蓄量为26.67 t/hm2;黄栌、油松混交林枯落物的总蓄积量为13.27 t/hm2,最大持水量为21.10 t/hm2,有效拦蓄量为27.29 t/hm2;②未分解层枯落物10 h基本达到饱和.半分解层在8 h已经达到饱和,持水量与浸泡时间的关系为Q=aln(t)+6;枯落物在浸水的0.5 h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油松林土壤层持水能力最强,为206.9 t/hm22,黄栌、油松林土壤层的持水能力最差,为130.2 t/hm2,并利用幂函数对入渗速率和入渗时间进行拟合.     

冀北山地阴坡枯落物层和土壤层水文效应研究

对冀北山地阴坡6种不同天然林分枯落物层及土壤层进行了初步研究,结果表明:(1)枯落物总蓄积量和最大持水量的顺序一致:华北落叶松-白桦-黑桦混交林>白桦-华北落叶松混交林>白桦-黑桦-华北落叶松混交林>蒙古栎-黑桦混交林>山杨-黑桦-蒙古栎混交林>白桦-黑桦混交林,枯落物的蓄积量为10.15~30.47 t/hm2,最大持水量的变化范围为24.33~63.57 t/hm2。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;(2)未分解层枯落物与半分解层枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系,吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系;(3)土壤容重均值的变化范围为0.89~1.18 g/cm3,总孔隙度的变动范围为49.93%~63.08%。随着土壤厚度加深,土壤容重逐渐增大,总孔隙度逐渐减小;(4)山杨-黑桦-蒙古栎混交林有效持水能力最强,为65.43 t/hm2,华北落叶松-白桦-黑桦混交林持水能力最弱,为37.92t/hm2,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系,相关系数都在0.95以上。     

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。     

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5.79~24.97 t/hm²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52.63 t/hm²,落叶松白桦混交林枯落物有效拦蓄量最小为14 t/hm²。（5）蒙古栎纯林土壤持水能力最强为117.42 t/hm²,其次是白桦山杨混交林为104.75 t/hm²,白桦纯林土壤持水能力最差为37.80 t/hm²。（6）土壤初渗速率在2.3~56.8 mm/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。     

冀北山地不同海拔华北落叶松人工林枯落物和土壤水文效应

对冀北山地4个海拔梯度的华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工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升高而增大,枯落物总储量在8.19～39.49t/hm2之间,最大持水量在17.76～74.12t/hm2之间,有效拦蓄能力在14.56～54.60t/hm2之间。枯落物持水量与浸泡时间呈明显对数关系,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系。土壤容重随海拔升高而减小,变化范围为0.89～1.13g/cm3,总孔隙度随海拔升高先增大而后减小,土壤层有效持水量随海拔升高先减小而后增大,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系。     

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。     

冀北山地油松和落叶松林下枯落物的水文效应

对河北省木兰围场国有林场内油松、落叶松人工林枯落物水文效应进行了调查。结果显示,油松、落叶松枯落物厚度分别为6.1和4.0cm,枯落物蓄积量为33.93和43.16t/hm2;浸泡24h后测定油松枯落物的含水量为268.10g,落叶松枯落物含水量为157.54g,二者的有效拦蓄量分别为30.07和57.56t/hm2。油松、落叶松林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的变化规律基本一致,枯落物持水量与浸水时间存在对数曲线关系,而吸水速率与浸泡时间存在幂函数关系;枯落物浸水0～4h内吸水速率最大,4～8h内逐渐变缓,10h后其持水量基本达到最大值。     

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。     

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。     

不同林分枯落物水文效应和地表糙率系数研究

试验在庞泉沟国家自然保护区内进行,以撂荒地为对照,分析了3种不同林分下枯落物的现存量、持水能力、阻滞径流速率、减沙减流效应和林地糙率系数。结果表明:①油松枯落物的现存总量最大,达到18.62t/hm2,最大持水能力为56.20t/hm2,有效拦蓄深为3.40mm;华北落叶松枯落物的现存总量为16.29t/hm2,最大持水能力为50.8t/hm2,有效拦蓄量为2.98mm;辽东栎的现存总量为11.06t/hm2,最大持水能力为37.30t/hm2,有效拦蓄量为2.44mm;②放水试验结果表明,3种林分枯落物阻滞径流速率明显,又以辽东栎效果最大;林下枯落物的减沙减流作用显著。油松、华北落叶松和辽东栎分别比对照撂荒地减少径流量8837,6773,12610g;减少泥沙量1369,1317,1425g。减沙减流效果显著。③与撂荒地相比,枯落物的存在明显增加了地表糙率n值。油松、华北落叶松和辽东栎的n值分别为0.045,0.068,0.101,而撂荒地的n值仅为0.019。林地内枯落物有效增加地表糙率,深刻地影响着林地径流速率、产流量、产沙量和土壤下渗。为此保护林地内枯落物意义重大。     

冀北山地6种天然纯林枯落物及土壤水文效应

以冀北山区6种典型纯林为对象,对枯落物层和土壤层水文效应进行初步研究,结果表明:①枯落物总储量变化范围在3.44～23.97t/hm2之间,顺序为白桦纯林>油松纯林>山杨纯林>五角枫纯林>蒙古栎纯林>黑榆纯林,最大持水量的变化范围为5.16～45.11t/hm2,顺序为五角枫纯林>山杨纯林>蒙古栎纯林>白桦纯林>油松纯林>黑榆纯林,山杨纯林有效拦蓄能力最强,为35.45t/hm2,黑榆纯林的拦蓄能力最弱,为2.66t/hm2;②未分解层枯落物8h基本达到饱和,半分解层在6h已经达到饱和,持水量与浸泡时间呈明显对数关系;枯落物在浸水的0.5h内吸水速率最大,4h左右时下降速度明显减缓,枯落物吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系;③土壤容重均值变化范围为0.82～1.14g/cm3,总孔隙度的变动范围为44.43%～56.97%;④土壤层有效持水能力以五角枫纯林最强,为116.00t/hm2,白桦纯林持水能力最弱,为40.50t/hm2,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系。     

辽西低山丘陵区针叶林与阔叶林枯落物持水性对比

为对比分析辽西低山丘陵区针叶林与阔叶林枯落物的持水性差异,为辽西森林植被恢复提供科学依据和技术支撑,选取3个针叶林(红松林、油松林、兴安落叶松林)和3个阔叶林(榆树林、山杨林、紫椴林)下的枯落物作为研究对象,采用野外现场采样与室内浸水相结合的方法对枯落物的持水特性进行测定.结果表明:针叶林平均蓄积量大于阔叶林,其中针叶林蓄积量在14.65 ～ 17.75 t/hm2,阔叶林在8.44 ～ 16.92 t/hm2;针叶林枯落物平均厚度(2.79 cm)大于阔叶林(2.44 cm);针叶林最大持水率在148.88％ ～ 173.19％,阔叶林在145.42％ ～156.91％;针叶林有效拦蓄水量为19.47～25.59 t/hm2,阔叶林有效拦蓄水量为10.56～ 22.04 t/hm2,表现为针叶林下枯落物的拦蓄能力更强;针叶林半分解层拦蓄水量显著大于未分解层,阔叶林未分解层拦蓄水量大于半分解层;阔叶林未分解层吸水速率大于针叶林.     

大兴安岭岭南几种主要森林类型土壤水文功能研究

通过对大兴安岭岭南5种主要森林类型枯落物和土壤持水性能进行的研究,结果表明：森林枯落物累积量为12.35～48.46 t/hm^2,针叶林的枯落物累积量明显高于阔叶林,各林分枯落物半分解层的累积量为未分解层的1.3倍以上;最大持水率变化范围565.66%～676.36%,平均值617.13%;最大持水量变化范围为92.70～319.96t/hm^2,平均值为193.68 t/hm^2,草类-落叶松林最大,杜鹃-白桦林最小,半分解层的最大持水量为未分解层的1.3～6.1倍。针叶林最大持水量大于针阔混交林,阔叶林最小;各林型的最大拦蓄率为416.55%～545.61%,平均值为454.12%;各林型的最大拦蓄量为71.5～200.27 t/hm^2,林型间平均值为125.97 t/hm^2;各林型的有效拦蓄率变化范围为327.28%～418.99%,林型间平均值为356.52%,有效拦蓄量变化范围为57.60～152.27 t/hm^2,林型间平均值为96.91 t/hm^2;土壤的总孔隙度和毛管孔隙度具有相同的排列顺序,非毛管孔隙度以杜鹃-白桦林最大（14.52%）,草类-落叶松林较小（7.09%）,蒙古栎林的毛管持水量和最大持水量都最大,分别达到了5682.60t/hm^2和7162.80 t/hm^2,草类-落叶松林最低,只有2683.60 t/hm^2和3817.00 t/hm^2。     

阿什河上游小流域主要林分类型土壤水文功能研究

通过对阿什河上游小流域6种具有代表性的林分类型土壤特性及水源涵养功能的研究,结果表明:枯落物层厚度为2.8～5.5cm;总蓄积量为9.27～39.81t/hm2;最大持水量为25.65～136.83t/hm2;有效拦蓄量为17.17～67.00t/hm2。6种林分的枯落物层的水文功能排序为兴安落叶松林>针阔混交林>红松林>蒙古栎林>樟子松林>水曲柳林。土壤层容重均值的变化范围为0.97～1.26g/cm3;总孔隙度变动范围为50.16%～60.19%;土壤最大持水量为1 949.51～2 293.74t/hm2;有效持水量为234.66～438.56t/hm2;6种林分土壤层的水文功能排序为蒙古栎林>水曲柳林>兴安落叶松林>针阔混交林>樟子松林>红松林。地表层(包括枯落物层与土壤层)最大持水量变化范围在1 991.89～2 357.31t/hm2之间,排序为兴安落叶松林>蒙古栎林>水曲柳林>针阔混交林>樟子松林>红松林;有效持水量变化范围是264.80～455.73t/hm2,排序为水曲柳林>针阔混交林>兴安落叶松林>蒙古栎林>樟子松林>红松林。     

山地森林-干旱河谷交错带不同植被枯落物水文效益研究

对岷江上游山地森林-干旱河谷交错带的6种植被类型枯落物的水源调蓄功能及特征进行了研究,结果表明:6种植被类型按枯落物贮量大小排序为青冈次生林(46.20 t/hm2)>杨柳阔叶林(23.46 t/hm2)>针阔混交林(20.51t/hm2)>岷江柏幼林(16.02 t/hm2)>次生灌丛(11.17 t/hm2)>荒草坡(9.23 t/hm2),按枯落物层最大持水量、最大拦蓄量和有效拦蓄量大小排序均是青冈次生林>杨柳阔叶林>针阔混交林>岷江柏幼林>次生灌丛>荒草坡;在整个持水过程中,前2 h内各林分枯落物层吸水作用较强。     

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。     

莲花湖库区几种主要林型水文功能的分析和评价

对莲花湖库区流域人工林主要林型的降水截持效益、林地和荒草地枯落物层持水性能、土壤层物理性状及其蓄水效益进行了研究。结果表明：红松人工林、落叶松人工林和杂木林林冠截留率分别为34.83%,13.05%,19.61%,树干茎流率分别为6.79%,0.58%,4.01%,穿透率分别为58.37%,86.18%,77.66%。兴安落叶松林、红松林、杂木林和荒草地枯落物层最大持水率分别为278.2%,295.3%,260.3%,154.8%。莲花湖库区不同植被类型下枯落物持水能力为红松林最好,荒草地最差。各林型土壤最大蓄水量变化范围为1 838.6-2 186.3t/hm^2,依次为落叶松林〉杂木林〉红松林〉荒草地;从土层厚度来说,土壤入渗速率随土层厚度的下移表现出逐步降低的趋势,即空间特征表现出土层上部〉中部〉下部。以坡面径流观测场为观测手段,分析了4个径流小区产流产沙与降雨因子的相关关系,结果表明,场降雨产流量和产沙量与降雨量和雨强均呈良好的相关关系。