小兴安岭不同森林类型枯落物储量及其持水特性比较

[目的]对小兴安岭主要森林类型林下枯落物蓄积量进行调查分析和持水特性研究,为该区森林生态服务功能评价提供重要依据和理论基础。[方法]选择6种典型森林类型设置样地测定枯落物现储量,并采用浸水法对枯落物持水特性进行测定,计算其最大拦蓄量和有效拦蓄量。[结果]主要森林类型枯落物蓄积量介于13.53~29.48t/hm2,大多是半分解层蓄积量高于未分解层。不同森林类型最大持水率与最大持水量表现不一致,其中最大持水率为243.19%~524.0%,最大持水量为56.81~106.90t/hm2。不同森林类型的最大拦蓄量与有效拦蓄量的表现也略有差异,最大拦蓄量为33.43~64.42t/hm2,有效拦蓄量为24.91~48.38t/hm2。枯落物层的持水率与浸泡时间呈显著对数关系,而吸水速率与浸泡时间呈显著幂函数关系。[结论]受树种特性、枯落物储量、分解速率及林龄的影响,该区不同森林类型林下枯落物储量及其持水特性差异显著。     

河北省太行山区3种人工水土保持林枯落物及土壤水文效应

[目的]揭示人工水土保持林林下枯落物以及土壤持水特征,为太行山区水土保持林的建造和规划提供理论依据。[方法]运用烘干法,室内浸泡法,环刀法等得出不同林分林下枯落物蓄积量、持水量、吸水速率、最大持水能力和拦蓄量,比较了不同林分枯落物和土壤的持水能力。[结果]枯落物总储量范围为9.96~19.19t/hm2,表现为栓皮栎林总储量最大,荒坡总储量最小。枯落物最大持水量变化范围为23.76~66.72t/hm2,栓皮栎—侧柏混交林最大,荒坡最小。栓皮栎—侧柏混交林有效拦蓄量可达51.50t/hm2,在各林分中最大;荒坡有效拦蓄量为19.55t/hm2,在各林分中最小。枯落物持水量、吸水速率均与浸泡时间呈相关关系,前者为对数关系(R0.97),后者为幂函数关系(R0.98)。各林分土壤容重均值介于1.14~1.55g/cm3,总孔隙度介于38.62%~43.76%。各林分土壤有效持水量表现为:刺槐林栓皮栎—侧柏混交林栓皮栎林荒坡,其中刺槐林最大(为106.85t/hm2),荒坡最小(为89.37t/hm2)。[结论]水土保持林持水能力远大于荒坡。     

东江中上游主要森林类型枯落物的持水特性

为了定量评价森林枯落物的水文功能,通过浸水法和野外观测,调查了东江中上游主要森林植被类型枯落物的蓄积量,分析了枯落物的持水能力与过程。结果表明,枯落物蓄积量介于4.76～12.13t/hm2,表现为针阔混交林杉木林阔叶林马尾松林杂灌林;不同森林类型的枯落物最大持水量为4.89～18.17t/hm2,最大拦蓄量为3.34～14.39t/hm2,有效拦蓄量为2.60～11.66t/hm2,均表现为杉木林针阔混交林阔叶林杂灌林马尾松林。枯落物浸水实验表明,枯落物持水率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;不同森林类型枯落物持水率和吸水速率随时间的动态变化规律基本相似。随浸水历时的延长,枯落物持水率呈增加趋势,在浸泡10～12h后,持水率增幅趋于平缓;不同森林类型枯落物吸水速率在前2h内变化最快,之后逐渐变缓,24h时吸水基本停止。     

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。     

不同龄组兴安落叶松林枯落物的水文效应

[目的]分析大兴安岭地区不同龄组兴安岭落叶松林枯落物蓄积量持水特性,为该地区森林水文效应研究提供理论基础和重要依据。[方法]选择不同龄组兴安落叶松天然林为研究对象,通过设置标准样地测定枯落物蓄积量,并采用浸水法测定枯落物持水特性,分析不同龄组兴安落叶松天然林枯落物水文效应。[结果]4个龄组兴安落叶松林枯落物蓄积量变化介于28.03~34.32t/hm2之间,最大持水量介于87.09~109.52t/hm2,最大持水量表现为随着林龄增加而增加的变化趋势,且半分解层的蓄积量都大于未分解层;经统计分析,试验4个龄组兴安落叶松林枯落物未分解层、半分解层的持水量与浸泡时间之间均符合对数关系,且吸水速率与浸泡时间之间也符合指数关系;枯落物对降水的拦蓄能力总体来看,半分解层对降雨的拦蓄能力较未分解层强。[结论]大兴安岭地区不同龄组兴安落叶松林枯落物蓄积量差异显著(除成熟林和近熟林之间),成熟林、近熟林和中林龄对于降水的拦蓄能力较幼龄林强。     

塔里木河上游不同森林类型枯落物的持水特性

对塔里木河上游4种森林类型(灰胡杨杜梨混交林、灰胡杨林、胡杨林、柽柳灌木林)林下枯落物蓄积量调查分析和持水特性进行研究。结果表明:(1)不同森林类型林下枯落物半分解层蓄积量、最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量与有效拦蓄深均大于未分解层。(2)枯落物总蓄积量、最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量与有效拦蓄深大小顺序为灰胡杨林柽柳林胡杨林混交林,灰胡杨林各指标分别为5.45t/hm2,7.83t/hm2,10.63t/hm2,8.73t/hm2,0.87mm,其持水蓄水能力最强。(3)不同森林类型林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的动态变化规律基本相似。枯落物持水量随浸泡时间延长而增长,在水中浸泡16h时,其持水量基本达到最大值;未分解层和半分解层吸水速率在0.5h最快,随时间延长吸水速率逐渐减缓,10h后明显减缓,未分解层和半分解层吸水速率基本趋向一致。在枯落物持水作用较强的前2h内,吸水速率最快的为柽柳林,其次为灰胡杨林。(4)未分解层和半分解层持水率同浸泡时间呈显著对数关系(Y=aln t+b),吸水速率与浸泡时间呈显著幂函数关系(V=ktn)。综上所述,塔里木荒漠区灰胡杨林表现出较好的水土保持与涵养水源能力,建议在今后森林经营中选择灰胡杨为造林树种,并采取适当的森林健康调节措施,以充分发挥森林的水源涵养功能。     

浙江省天台县不同森林类型枯落物及土壤水文特性

[目的]掌握浙江省天台县不同森林枯落物和土壤的持水能力,为该区域今后在森林水源涵养等方面提供科学依据。[方法]采用野外调查和室内浸泡法,对天台县8种森林类型(毛竹林、阔叶混交林、针阔混交林、针叶混交林、马尾松林、杉木林、黑松林、木荷林)枯落物及林下土壤持水性进行了研究。[结果] 8种森林类型的枯落物蓄积量在8.05～23.84 t/hm~2之间;最大持水量变化范围为14.59～35.15 t/hm~2,其大小排序为:木荷林针阔混交林阔叶混交林马尾松林杉木林黑松林毛竹林针叶混交林;8种森林类型林下枯落物持水量与浸泡时间之间变化规律基本一致,持水量与浸泡时间呈对数函数关系,不同森林类型林下枯落物吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系;各森林类型土壤容重介于0.83～1.21 g/cm~3,土壤持水力变化范围为200.74～575.70 t/hm~2,其大小依次为:黑松林针阔混交林木荷林杉木林毛竹林马尾松林阔叶混交林针叶混交林。[结论]阔叶林以及含有阔叶树种的森林类型枯落物以及林下土壤持水能力均较强,其中土壤持水能力最强的为黑松林。     

黄土丘陵沟壑区典型灌木林地枯落物的蓄积特征及持水性能

[目的]对黄土丘陵区不同植被枯落物层持水效能进行研究,为该区植被恢复和水土流失防治提供理论基础。[方法]以柠条、沙棘、狼牙刺、杠柳4种典型灌木林地枯落物层为研究对象,采用室内浸泡法对其水文效应特征进行分析。[结果]①沙棘林地地表枯落物蓄积量最大(1.048 kg/m~2);沙棘林地土壤中枯落物量最大(0.674 kg/m~2);土壤中枯落物占枯落物总蓄积量的20.15%～68.75%,其中柠条和狼牙刺土壤中枯落物高于地表枯落物。②地表枯落物和混入土壤枯落物的持水量均随浸泡时间呈极显著对数函数关系(R~2≥0.745,p0.01),地表枯落物5 min持水量可以达到最大持水量的40%,且与最大持水量存在显著的幂函数关系(R~2=0.38,p0.01),可以通过5 min持水量来拟合最大持水量,而混入土壤枯落物并没有呈现这一规律。混入土壤枯落物的持水量显著大于地表,其中地表枯落物有效持水量杠柳最大(2.13 g/g),土壤中枯落物有效持水量柠条最大(1.90 g/g)。③地表枯落物有效拦蓄量沙棘林地最大,为21.16 t/hm~2;土壤中枯落物有效拦蓄量柠条林地最大,为10.01 t/hm~2;土壤中枯落物拦蓄量的校正系数变化范围在0.18～0.42之间。[结论]土壤中枯落物不容忽视,其混入量占枯落物总蓄积量的1/5甚至2/3以上;柠条总有效持水量最大,而受枯落物类型和积累量的影响,沙棘总拦蓄能力最大,具有较强的水源涵养和水土保持功能。     

生态景观林10种林分枯落物的水文效应

[目的]对北京市大兴区生态景观林主要造林树种林下枯落物层的持水能力进行定量研究,为森林生态建设和水土保持工作的开展提供理论依据。[方法]以研究区生态景观林中10种不同林分的枯落物层为研究对象,采用室内浸泡法对其水文效应特征进行分析研究。[结果]该区枯落物总蓄积量在2.37~5.33t/hm~2之间,顺序依次为:毛白杨油松千头椿刺槐国槐银杏金叶榆元宝枫旱柳紫叶李;最大持水量为5.56~24.92t/hm~2,最大持水率为208.64%~481.62%,最大拦蓄量为5.37~24.24t/hm~2,有效拦蓄量为4.54~20.51t/hm~2;10种林分不同枯落物层的持水量与浸泡时间呈较显著的对数函数关系,其吸水速率与浸泡时间则存在着较显著的幂函数关系。[结论]综合比较10种林分枯落物的持水性能,认为毛白杨的持水能力较好,能够较好地涵养水源。     

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。     

兰州市北山不同人工林枯落物和土壤的水文特征

[目的]探讨兰州市北山3种人工林地枯落物的储量和持水能力及土壤的水文特征,为揭示干旱地区人工林水土保持和水源涵养能力提供理论依据。[方法]采用野外调查、室内浸水法和环刀法等研究方法对林地的枯落物蓄积量、持水量和土壤的渗透性、持水能力等进行了研究。[结果]3种林地枯落物的总蓄积量表现为:新疆杨(36.74t/hm~2)侧柏(34.15t/hm~2)刺槐(16.01t/hm~2)。新疆杨林地枯落物最大持水量最大,为7.36t/hm~2;而刺槐林地最大持水量最小,仅为4.91t/hm~2。3种林地中土壤容重表现为:新疆杨(1.466g/cm3)刺槐(1.403g/cm3)侧柏(1.27g/cm3);而土壤总孔隙度、毛管孔隙和非毛管孔隙均表现为侧柏刺槐新疆杨。土壤最大持水量为:侧柏(0.731g/cm3)刺槐(0.642g/cm3)新疆杨(0.633g/cm3)。侧柏的初渗率和平均渗透速率均显著高于新疆杨和刺槐林地(p0.05),且侧柏林地在整个渗透时间内其渗透性均高于新疆杨和刺槐林地。[结论]在3种人工林地中侧柏林地的土壤保持和水源涵养能力最强。     

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。     

黔中不同龄组柳杉人工林枯落物水源涵养能力综合评价

为了解不同林龄柳杉人工林枯落物的水源涵养能力,为森林水土保持措施的确定和实施提供依据,于2018年10月选取平坝区大坡林场5个龄组柳杉人工林作为研究对象,采用烘干法和实验室浸水法对枯落物的持水性能进行研究,并采用熵权法对柳杉人工林5个龄组枯落物水源涵养能力进行综合评价。结果表明:(1)随着柳杉人工林的生长发育,枯落物储量及持水特性呈现先增加后减小的趋势,表现出成熟林最大,幼龄林最小。其中成熟林枯落物厚度为7.40cm,蓄积量为2.21t/hm^2,最大持水量为6.46t/hm^2,最大持水率为265.14t/hm^2,有效拦蓄量为3.94t/hm^2,有效拦蓄率为175.74%。(2)利用熵权法计算出柳杉人工林5个龄组枯落物的水源涵养能力为成熟林(11.46)>近熟林(10.79)>过熟林(8.26)>中龄林(4.83)>幼龄林(3.94),柳杉成熟林具有最佳的水源涵养能力。     

关帝山不同林分结构华北落叶松林枯落物水文效应

为研究北方山区典型人工林水源涵养效应和更新状况,选取吕梁山脉落叶松纯林为研究对象,采用室内浸水法测定不同林分密度下枯落物的持水性能,用RDA冗余度分析法探究林分结构对枯落物厚度和拦蓄功能的相关关系。结果表明:(1)不同密度华北落叶松样地的枯落物厚度为0.84~4.50 cm,蓄积量范围为9.64~24.14 t/hm²,350株/hm²样地蓄积量最大,200株/hm²样地最小。(2)样地最大持水量范围为27.12~62.07 t/hm²,500株/hm²样地持水量最大,150株/hm²样地最小,持水率范围为213%~374%;有效拦蓄量为10.75~30.40 t/hm²,500株/hm²样地拦蓄能力最佳,150株/hm²样地最差,拦蓄能力与持水能力呈正相关。(3)枯落物的持水量与浸水时间呈显著对数函数关系,吸水速率与浸水时间呈幂指数函数关系。(4)枯落物拦蓄量与林分结构关系密切,影响排序为树高>密度>郁闭度>坡度>林龄>更新>抚育年限。其中,树高与枯落物的拦蓄量关系最为密切,林龄、苗木更新、抚育年限对枯落物拦蓄能力影响较小,海拔和林分平均胸径对枯落物拦蓄基本没有影响。研究结果可从水源涵养和水土保持视角为华北落叶松人工纯林的抚育管理提供一定的参考依据。     

南亚热带5种典型人工林凋落物水文效应

以广西国有高峰林场的5种不同人工林(马尾松林、杉木林、桉树林、米老排林、红锥林)为研究对象,结合野外调查和室内浸水法,对各人工林凋落物层的水文效应进行定量分析。结果表明:(1)5种林分凋落物蓄积量范围在1.96～9.05 t/hm~2,大小顺序为红锥林杉木林马尾松林桉树林米老排林。(2)5种林分凋落物中,杉木林最大持水量最大,为14.23 t/hm~2,马尾松林最小,为6.26 t/hm~2;米老排林凋落物最大持水率最大,为577.98%,红锥林最小,为135.46%。(3)杉木林凋落物的有效拦蓄量最大,为10.18 t/hm~2,马尾松林最小,为4.07 t/hm~2;米老排林凋落物有效拦蓄率最大,为463.35%,红锥林最小,为92.38%。(4)回归分析表明,凋落物持水量与浸水时间的关系符合对数函数关系(Q=aln t+b(R~20.773)),凋落物吸水速率和浸水时间的关系符合幂函数关系(V=kt~n(R~20.997))。持水过程中,各林分凋落物均表现为在1 h内持水量迅速增加,1 h后增加速度变慢,在10～12 h之后,吸水基本停止。综上,杉木林、米老排林凋落物层水源涵养功能较强。     

杉木取代阔叶林后林下水源涵养功能差异评价

为研究杉木人工林取代常绿落叶阔叶混交林后土壤水源涵养能力的变化,采用室内浸水法和环刀法分别研究杉木纯林和常绿落叶阔叶混交林的枯落物与土壤的持水特性。结果表明:(1)枯落物平均蓄积量表现为常绿落叶阔叶混交林(3.42 t/hm^2)>杉木纯林(3.12 t/hm^2),枯落物平均厚度表现为杉木纯林(9.17 cm)>常绿落叶阔叶混交林(5.42 cm)。(2)最大持水量表现为常绿落叶阔叶混交林(6.23 t/hm^2)>杉木纯林(5.57 t/hm^2),最大持水率也表现出相同的规律,即常绿落叶阔叶混交林(184.40%)>杉木纯林(179.50%);有效拦蓄量表现为常绿落叶阔叶混交林(4.48 t/hm^2)>杉木纯林(4.13 t/hm^2),最大拦蓄量表现为常绿落叶阔叶混交林(5.41 t/hm^2)>杉木纯林(4.97 t/hm^2)。(3)枯落物层的吸水量与浸水时间符合对数函数Q=aln(t)+b,而吸水速率与浸水时间符合指数函数V=at^b,常绿落叶阔叶混交林的蓄水能力强于杉木纯林。(4)土壤水分最大吸持贮水量表现为常绿落叶阔叶混交林(43.58 mm)>杉木纯林(41.88 mm),可以看出常绿落叶阔叶混交林内的土壤可以更好地为植被提供良好的水分供其生长;土壤水分最大滞留贮存量表现为常绿落叶阔叶混交林(8.20 mm)<杉木纯林(10.22 mm),即杉木纯林内的土壤具有更好的涵养水源能力。从枯落物最大持水量、有效拦蓄量以及土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度等多个因素的计算综合推断可知,杉木人工林水源涵养能力优于常绿落叶阔叶混交林。     

冀西北山地华北落叶松和白桦林下枯落物水文特征

[目的]探讨冀西北山区不同人工林枯落物持水特性的差异,为该地区森林水文循环和森林开发管理提供基础依据。[方法]以冀西北张家口市崇礼山区的华北落叶松、白桦人工林为研究对象,在林下设置标准样地,测定枯落物层厚度和蓄积量,通过室内浸泡法测定持水特征。[结果]华北落叶松和白桦林下枯落物层厚度分别为4.2,3.4cm,枯落物蓄积量为10.90,4.92t/hm2;浸泡24h后华北落叶松枯落物(未分解层和半分解层)总持水量为4 228.5g/kg,白桦枯落物(未分解层和半分解层)总持水量为5 208.6g/kg,二者的有效拦蓄量分别为14.06,8.85t/hm2。在整个持水过程中,华北落叶松、白桦林下枯落物持水量、吸水速率与浸水时间的变化规律基本一致,均在前4h内持水作用较强,4~8h后逐渐变缓,10h后其持水量基本达到饱和;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。[结论]森林枯落物层发挥水文功能由持水能力和蓄积量共同决定,在森林经营管理过程中应充分考虑包括树种组成和搭配、林分密度等因子的影响。