白桦纯林和华北落叶松纯林枯落物层的水文效应——以六盘山叠叠沟小流域为例

【目的】通过对宁夏六盘山叠叠沟小流域典型林分类型白桦林和华北落叶松林枯落物水文效应的研究,为深入揭示该区域森林水文效应研究提供科学依据.【方法】采用野外观测和室内浸水相结合的试验方法,得到不同森林类型下枯落物储量、持水率、有效拦蓄量等水文特征指标.【结果】白桦和华北落叶松林枯落物厚度分别为31.3、19.2 cm;枯落物蓄积量分别为10.1、7.76 t/hm~2;二者有效拦蓄量分别为20.85、13.01 t/hm~2.白桦和华北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关系为y=alnt+b;而吸水速率与浸泡时间存在幂函数关系为V=kt~n;枯落物浸水吸水速率在0～2 h内最大,4～10 h内逐渐变缓,12 h后其持水量基本达到最大值.【结论】白桦林枯落物层的持水性能优于华北落叶松林枯落物层的持水性能.     

林分密度对枯落物层持水特性的影响

【目的】探讨林分密度对枯落物层持水特性的影响。【方法】以燕山山地不同林分密度(650(40年生),1 400(35年生),1 850(38年生)株/hm²)的油松人工林为研究对象,在其下设置标准地,测定枯落物层厚度和蓄积量,并将枯落物带回,采用室内浸泡法测定不同林分密度下枯落物层的持水特性。【结果】3种密度油松人工林枯落物层蓄积量为26.62～49.79 t/hm²;在林龄相差不大的情况下,650,1 400和1 850株/hm²油松人工林枯落物层蓄积量与林分密度呈现正相关关系。油松人工林枯落物层自然含水量随林分密度变化不明显,在50%左右;3种密度林分的饱和持水率无明显的规律性。枯落物层持水量与浸水时间呈对数关系;吸水速率与浸水时间呈幂函数关系。枯落物层对降雨的拦蓄能力与其林分密度呈正相关关系。【结论】对于林龄接近、立地条件相似的油松人工林而言,密度越大,其林下枯落物总蓄积量越大,枯落物层对于降雨的拦蓄作用也越强。     

关帝山3种典型针叶林枯落物及林地土壤持水能力研究

通过野外选定标准地、采集样本和室内测试各项指标等手段,对关帝山3种典型针叶林枯落物蓄积量及其持水能力以及林地土壤的物理性质及其持水能力进行了测定。结果表明,3种典型针叶林的枯落物蓄积量为14.56~21.57 t/hm2;不同枯落物的最大持水率存在较大差异,华北落叶松最大,云杉次之,油松最小;受枯落物总蓄积量的影响,云杉的最大持水量最大(66.33 t/hm2),华北落叶松次之(61.98 t/hm2),油松最小(38.06 t/hm2);3种林分有效拦蓄量大小顺序为:云杉华北落叶松油松;林地土壤作为持水能力最大的一个系统,对水源涵养起到不可替代的作用,3种林地土壤的持水能力与其土层厚度、容重和孔隙度等关系密切,土壤剖面最大持水量大小顺序为:云杉华北落叶松油松。     

晋西黄土丘陵区3个树种人工林枯落物的持水特性

【目的】研究晋西黄土丘陵区油松、杨树和刺槐3种典型人工林枯落物的持水特性。【方法】采集研究区油松、杨树和刺槐人工林不同层次枯落物,测定其蓄积量、最大持水量、吸水速率、最大吸湿比、有效拦蓄量等持水特性参数。【结果】3个树种人工林地中枯落物的蓄积量依次为油松林(13.72 t/hm²)＞杨树林(13.42 t/hm²)＞刺槐林(6.88 t/hm²),枯落物的最大持水量依次为杨树林(18.83 t/hm²)＞油松林(14.24 t/hm²)＞刺槐林(11.44 t/hm²),枯落物的最大吸湿比依次为刺槐林(2.85)＞杨树林(2.75)＞油松林(2.17),枯落物的有效拦蓄量依次为杨树林(27.23 t/hm²)＞油松林(22.02 t/hm²)＞刺槐林(15.80 t/hm²)。3种人工林枯落物的吸水过程均表现为在浸水0～3 h持水量不断增大、吸水速率由最大不断下降,到4～12 h变化趋于平缓,到24 h变化基本达到动态平衡。建立了3种林枯落物持水量与浸水时间及吸水速率与浸水时间之间的关系式。【结论】杨树林枯落物的持水能力比油松林和刺槐林强,对土壤的水源涵养作用更明显。     

不同密度华北落叶松人工林枯落物持水特征分析

为研究华北落叶松人工林枯落物持水特征，以关帝山庞泉沟国家级自然保护区华北落叶松人工林为研究对象，采用样地调查和室内试验相结合的方法，对6块不同林分密度人工林样地的枯落物持水特征进行研究。结果表明：林分密度越大，半分解层枯落物持水量越大，未分解层枯落物持水量越小；未分解层枯落物拦蓄量越小，半分解层枯落物拦蓄量越大；林分密度显著影响未分解层和半分解层枯落物持水特征。研究结果可为后期华北落叶松人工林枯落物管理措施的制定提供依据。     

宁夏六盘山不同密度华北落叶松人工林枯落物水文效应

为了探讨不同保留密度的华北落叶松人工林枯落物水文作用,于2015年5月在宁夏六盘山选择了15个已间伐时间8年的中龄(31年)华北落叶松人工纯林样地,测量了各样地内枯落物的蓄积量、厚度,并用室内浸泡法对枯落物的持水量和吸水速率进行测定。研究表明:枯落物层的厚度、蓄积量、持水能力在不同林分密度中均存在较大差异。按林分密度由小到大排列(800、1 000、1 200、1 600、1 800 株/hm2),枯落物蓄积量分别为12.53、14.91、17.67、19.71、18.42 t/hm2,密度1 600 株/hm2的林分枯落物厚度和蓄积量最大;枯落物最大持水率分别为176.78%,171.89%,182.52%,184.58%,169.60%,最大持水量分别为22.15、25.63、32.25、36.38、31.24 t/hm2,密度1 600 株/hm2的林分枯落物最大持水率和最大持水量最高;各密度枯落物持水量与浸水时间均呈明显的对数函数关系(R20.89),吸水速率与浸水时间呈明显的幂函数关系(R20.88);各密度林分枯落物的有效拦蓄量在12.50~21.33 t/hm2之间,密度1 600株/hm2的枯落物拦蓄能力最强。结果表明:在本文研究的华北落叶松人工林生长情况和林龄条件下,林分密度为1 600 株/hm2左右时枯落物水文功能最强,但不能低于1 200 株/hm2,以避免枯落物水文功能的急剧降低。结合本地区华北落叶松中龄人工林的密度对其他生态服务功能影响的研究结果,建议林分合理密度为1 200~1 600 株/hm2。      

黄土高原典型林分土壤水文物理性质及持水性能

【目的】通过对黄土高原典型林分类型土壤水文物理性质及持水性能的研究,以期为该区域合理水资源综合管理和林分种类选取配置经营提供科学依据.【方法】采用野外观测和室内浸水相结合的试验方法,得到3种林分类型(贺兰山油松天然林、子午岭油松次生林、陇东黄土高原刺槐人工林及六盘山华北落叶松人工林)的土壤水文物理特征指标.【结果】不同林分类型的土壤容重、孔隙度与持水性能存在差异.土壤容重随土层深度增加而增大,子午岭油松次生林(1.24 g/cm~3)最大,陇东黄土高原刺槐人工林(1.16 g/cm~3)与六盘山华北落叶松人工林(1.16 g/cm~3)次之,贺兰山油松天然林(0.98 g/cm~3)最小;土壤孔隙度随土层加深而减小,总孔隙度与毛管孔隙度为贺兰山油松天然林陇东黄土高原刺槐人工林六盘山华北落叶松人工林子午岭油松次生林,非毛管孔隙度为陇东黄土高原刺槐人工林子午岭油松次生林贺兰山油松天然林六盘山华北落叶松人工林;贺兰山油松天然林土壤饱和持水率、毛管持水率与非毛管持水率均值均与其它三种林分类型差异极显著(P0.01),土壤饱和持水率、毛管持水率与非毛管持水率大小依次为贺兰山油松天然林陇东黄土高原刺槐人工林六盘山华北落叶松人工林子午岭油松次生林;土壤容重与土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、饱和持水率、毛管持水率、非毛管持水率均存在极显著负相关关系,土壤总孔隙度、毛管孔隙度与持水性能呈极显著正相关,非毛管孔隙度与土壤饱和持水率呈极显著正相关,其中以土壤容重、总孔隙度与饱和持水率的相关性最好.【结论】贺兰山油松天然林持水性最优,陇东黄土高原刺槐人工林与六盘山华北落叶松人工林次之,子午岭油松次生林最差.     

接坝地区6种典型华北落叶松林分类型水源涵养功能

由华北落叶松组成的林分是接坝地区最主要林分类型,是该地区水源涵养林的重要组成部分。为了阐明六种华北落叶松林分类型的水源涵养功能,对接坝地区华北落叶松林、华北落叶松—白桦、华北落叶松—棘皮桦—白桦、华北落叶松—山杨—白桦、华北落叶松—油松、华北落叶松—云杉—白桦—山杨6种典型林分类型的水源涵养功能进行初步的研究。结果表明:①枯落物厚度范围为36.5～48.6 mm,蓄积量为25.61 t·hm~(-2)～35.64 t·hm~(-2),枯落物最大拦蓄量范围为55.52～120.83 t·hm~(-2),枯落物有效拦蓄量范围为46.32～100.07 t·hm~(-2),大小排序为:ⅥⅡⅣⅠⅢⅤ。②枯落物持水量与浸水时间关系表达式为:Q=alnt+b(R~20.98),持水速率与与浸水时间呈幂函数关系,关系式为:V=Kt~n(R~20.99)。③土壤容重为0.82 g/cm~3～1.37 g/cm~3,土壤有效持水量大小排序为:ⅥⅣⅢⅡⅤⅠ;土壤毛管持水量大小排序为:ⅥⅢⅡⅣⅤⅠ;饱和持水量大小排序为:ⅥⅢⅡⅣⅤⅠ。④土壤初渗速率大小排序为:ⅥⅡ)ⅢⅣⅤⅠ;稳渗速率大小排序为:ⅥⅢⅡⅣⅠⅤ;林分土壤入渗时间和入渗速率的回归方程为:y=a·x~b(R~20.93)。     

华北落叶松不同密度人工林枯落物持水特征

为研究华北落叶松人工林枯落物持水特征,以关帝山华北落叶松人工林为研究对象,采用样地调查和室内试验相结合手段,对6块不同林分密度人工林样地的枯落物水文特征进行研究,结果表明：林分密度越大,半分解枯落物层持水量越大,未分解枯落物层持水量越小；同时,未分解层枯落物拦蓄量越小,半分解层枯落物拦蓄量越大。林分密度显著影响未分解层和半分解层枯落物水文特征,研究结果可为后期华北落叶松人工林枯落物管理措施的制定提供依据。     

文峪河中游主要森林类型水文效应比较研究

通过对山西文峪河中游三道川林场油松天然林、油松封育林、山杨天然林、白桦天然林、灌木林、华北落叶松人工林等6种主要森林类型枯落物层和土壤层的野外调查与室内实验,比较分析了6种林分的枯落物层和土壤层水文效应,并就6类水源涵养林水文效应影响因素进行了分析。研究表明:(1)针叶林枯落物层持水能力较阔叶林和灌木林强,人工林枯落物层持水能力较天然林强;(2)各林分土壤最大持水量从大到小的顺序为:华北落叶松人工林灌木林山杨天然林白桦天然林油松天然林油松封山育林;(3)白桦和山杨天然林土壤持水特性指标在各层之间差异表现显著,而其他林分各土壤层之间并没有表现出较大的差异;(4)6种林分类型枯落物及土壤的水文效应表现为:华北落叶松人工林最大,其次为灌木林,山杨天然林,白桦天然林和油松天然林,而油松封山育林最小。(5)处于不同演替时期的林分枯落物层和土壤层具有不同的水文效应不同,营造演替中期的混交林群落将有助于提高林分的水文效应。     

黄土丘陵区中龄至成熟油松人工林的水文效应动态

【目的】研究黄土丘陵区中龄至成熟油松人工林的水文效应动态,为当地森林的经营管理提供理论依据。【方法】通过对陕北黄龙山林区典型油松人工林的长期水文定位观测,以采伐上层乔木后自然恢复的灌草地（以下简称“采伐地”）为对照,研究油松林在中龄林-近熟林-成熟林过程中林冠层对降水的再分配、枯落物层对降水的截留率及其对产流与产沙量和土壤储水量等的影响。【结果】从中龄林到成熟林,油松林冠年截留率由17.0%增加到29.7%,其年平均截留率为采伐地灌草层的5倍左右;油松林树干年茎流率平均为2.8%,且与林龄、年降水量关系不明显;油松林枯落物层对降水的年截留率约为9.7%,随林龄变化保持稳定,且与采伐地差异不显著;油松林地多年平均径流深和产沙量分别为1.76 mm/年和1.11 t/(km²·年),采伐地较油松林地分别高出10.4%和100%;油松林地0～300 cm土层年均土壤储水量为420.1 mm,较采伐地减少139.2 mm,且随林龄增加以1.8 mm/年的速率下降。【结论】油松人工林由中龄林到成熟林的发育过程中,冠层截留降水能力显著增加,年径流深、土壤储水量呈微弱下降趋势,而枯落物层截留率、林地产沙量等则无明显变化;油松林显示出强大的水土保持功能,采伐上层乔木保留地被物层不会导致严重的水土流失;通过合理间伐,可以减轻林地径流深和土壤储水量逐渐减少的不利影响,改善林地水文状况。     

天宝岩不同类型长苞铁杉林枯落物持水特性

为了解长苞铁杉林枯落物的持水特性以及水文变化过程,进一步揭示长苞铁杉林幼苗天然更新困难的内在机制,以天宝岩国家级自然保护区4种类型长苞铁杉林为对象,对其枯落物层持水特性进行研究.结果表明:(1)4种类型长苞铁杉林枯落物层平均厚度在19~34 mm,枯落物蓄积量为10.22~24.98 t·hm~(-2),枯落物蓄积量以长苞铁杉和猴头杜鹃为建群种的类型Ⅰ最大;(2)枯落物最大持水率为149.94%~223.47%,最大持水量为11.91~34.42 t·hm~(-2),最大拦蓄量为15.32~48.84 t·hm~(-2),有效拦蓄量为8.38~18.43 t·hm~(-2);(3)不同林分类型枯落物持水量与浸泡时间以及吸水速率与浸泡时间的动态变化规律基本一致,枯落物浸泡6 h后,其持水量基本达到最大值,吸水速率明显减缓;(4)枯落物的持水量与浸泡时间呈明显的对数关系(R20.96),吸水速率与浸泡时间呈明显的幂函数关系(R20.99).     

晋西黄土区典型林分水源涵养能力评价

目的评价晋西黄土区典型林分的水源涵养能力,为筛选水源涵养林、水土保持林构建与管护提供依据。方法以山西吉县蔡家川小流域的山杨辽东栎次生混交林、油松人工林、侧柏人工林、刺槐人工林4种典型林分类型为研究对象,对植被层、枯落物层和土壤层的持水能力进行测定,采用熵权法（EWM）对各林分类型的水源涵养能力进行综合分析。结果（1）4种林分类型植被层的持水能力依次为:油松人工林（17.79 t/hm2） > 侧柏人工林（13.55 t/hm2） > 刺槐人工林（12.81 t/hm2） > 山杨辽东栎次生混交林（6.71 t/hm2）。油松人工林、侧柏人工林的主要持水层为乔木层;刺槐人工林中乔灌草的持水量相近;山杨辽东栎次生混交林中主要持水层为草本层。（2）4种林分类型中枯落物有效拦蓄量分别为:山杨辽东栎次生混交林（23.02 t/hm2） > 侧柏人工林（13.00 t/hm2） > 刺槐人工林（10.36 t/hm2） > 油松人工林（2.81 t/hm2）。（3）4种林地土壤最大蓄水能力分别为:山杨辽东栎次生混交林地（3 182.43 t/hm2） > 油松人工林地（3 176.67 t/hm2） > 侧柏人工林地（2 995.3 t/hm2） > 刺槐人工林地（2 803.5 t/hm2）。其中除山杨辽东栎次生混交林地与油松人工林地持水能力差异不显著外,其余各林地持水能力之间均存在显著差异。（4）4种典型林分类型水源涵养能力的综合排序为:山杨辽东栎次生混交林 > 侧柏人工林 > 油松人工林 > 刺槐人工林,影响水源涵养能力的主要因素为林下草本层与枯落物。结论从涵养水源的角度出发,晋西黄土区应采用仿拟自然植被技术、封山育林等加强次生植被的建设与管护,营造林下草本层和枯枝落叶层丰富的植物群落,以达到保持水土、涵养水源、改善生态环境的多重作用。      

川西低山区天然林转巨桉林后枯落物的持水特性

通过室内浸泡法对川西低山区天然林及其人工更新形成的1～3年生巨桉(Eucalyptus grandis)林林下枯落物持水性进行了研究.结果表明,枯落物蓄积量由高到低为天然林、I3、I2、I 1;枯落物最大持水量、最大拦蓄量、有效拦蓄量由高到低均为天然林、I3、I 2、I 1.天然林转变为巨桉林后林下枯落物持水性随着林分年龄的增加而增强,对维持原有林地枯落物层持水功能具有较好的作用.     

贝江河林场杉木人工林凋落物储量及其持水特性

基于野外调查与室内浸水试验,研究贝江河林场不同林龄组的杉木人工林凋落物储量、持水量、持水率和吸水速率。结果表明,不同林龄杉木人工林凋落物储量为1.41～7.77 t·hm^-2,大小顺序为成熟林>近熟林>幼龄林>中林龄,且未分解层大于半分解层;最大持水量为2.88～12.01 t·hm^-2,大小顺序与总储量一致;最大持水率为171.0%～266.8%,大小顺序为幼龄林>中林龄>近熟林>成熟林。不同林龄不同分解程度凋落物的持水动态变化规律一致,即持水量和持水率随着浸水时间的增加而增加,在0.25 h前增加较快,最后达到最大值;吸水速率随着浸水时间的增加而降低,在0.5 h前吸水速率很高,之后渐渐趋于饱和;且持水量和持水率与浸泡时间均呈对数关系,吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系。总体上,在一定的年龄范围内,林龄的增加有利于凋落物的积累和持水量的增加。     

信丰森林健康示范区主要森林枯落物持水与蒸发特征研究

采用野外取样与室内实验相结合的方法,对江西省信丰县森林健康项目示范区常绿阔叶林、杉木(Cunninghamia lanceolata)林、湿地松(Pinus. elliotii)林、马尾松(P. massoniana)林、毛竹(Phyllostachys pubescens)林、火炬松(P .taeda)林、灌木林7种主要森林类型枯落物储量、持水量、持水率与蒸发速率等指标进行研究.结果表明:(1)杉木林凋落物储量最大,为9.79 t/hm2;其次是常绿阔叶林(8.72 t/hm2)、火炬松林(8.24 t/hm2)、湿地松林(7.77 t/hm2)、灌木林(7.54 t/hm2)、毛竹林(4.66 t/hm2);马尾松林最小,只有3.80 t/hm2.最大持水量依次是杉木林(18.31 t/hm2)、灌木林(15.23 t/hm2)、常绿阔叶林(15.01 t/hm2)、火炬松林(12.50 t/hm2)、湿地松(10.24 t/hm2)、毛竹林(9.02 t/hm2)、马尾松林(6.54 t/hm2),其最大持水率分别是187.06%、201.92%、172.22%、151.66%、131.68%、193.41%和172.15%;凋落物蒸发速率呈现湿地松林>毛竹林>火炬松林>马尾松林>灌木林>杉木林>常绿阔叶林的特点;(2)凋落物持水率随浸水时间增加而增加,随蒸发时间增加而减少,二者分别可用方程Rs= t/(a+bt)与Re=a-t/(b+ct)进行较好的拟合;(3)从各项水文特征指标来比较,阔叶林、杉木林水文生态效应最好,马尾松林、湿地松林最差.     

西双版纳热带季节雨林与橡胶林凋落物的持水特性

为了比较热带季节雨林和橡胶林2种植被类型凋落物层的持水能力差异,在云南西双版纳选取了这2种森林,收集了地表凋落物,对比研究2种植被类型的凋落物地表现存量、持水率、持水速率、最大持水量和有效持水量等持水特性的差异。结果表明:橡胶林凋落物地表现存量（3.79 ±0.34）t· hm-2显著高于热带季节雨林（2.19 ±0.14）t·hm-2（独立样本t检验,P=0.012）;橡胶林凋落物的最大持水量（12.50 t·hm-2）显著高于热带季节雨林（5.53 t·hm-2）（独立样本t检验,P=0.000）;同时,橡胶林和热带季节雨林凋落物的有效最大持水量分别为10.63和4.71 t·hm-2,橡胶林具有显著更高的有效最大持水量（独立样本t检验,P=0.000）。因此,橡胶林凋落物无论在数量上还是持水能力上都优于热带季节雨林,橡胶林凋落物具有相对较好的生态持水效果。