湖南省主要森林类型林地土壤持水功能及其改良技术

通过对37个森林类型的研究得知, 湖南省森林的贮水水平偏低,全蓄水量平均为4 102.9 hm2,有效贮水量为830.2 hm2;天然林、人工林、林下造林形成的模拟自然生态林一次最大有效贮水量分别为1 049.7, 534.5, 764.0 t/hm2.在天然林中,近成熟林和成熟林、中龄林、幼林分别为1 28 5.1, 1 065.4, 798.5 t/hm2 ;人工林3个龄级的森林分别为642.5, 563.0 , 534.5 t/hm2.根据目前森林结构质量差、贮水功能偏低的现象,提出了湖南林地土壤持水性能改良的技术对策.     

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。     

未经干扰黑土的土壤贮水能力及水分入渗特征

采用双环法和双环刀法,对典型黑土区内未经干扰的山杨天然次生林和草原化草甸（俗称五花草塘）土壤水分入渗特征及贮水能力进行测定研究。结果表明：与撂荒地、休闲地相比,未干扰黑土表现出更强的入渗及贮水能力。在1m深土层内,五花草塘饱和贮水量（5271.14 t/hm^2）高于次生林（4945.91 t/hm^2）,但滞留贮水量二者相差不大,分别为402.20 t/hm^2和425.40 t/hm^2;五花草塘的初渗和稳渗速率分别是8.5 mm/min和1.2 mm/min,次生林相应为7.5 mm/min和3.2 mm/min,在整个入渗过程中,次生林的土壤水分入渗能力要强于五花草塘。研究结果为科学评价典型黑土的贮水能力和水分入渗性能提供了重要的本底值参考。     

落叶松人工林结构对土壤水文特性的影响

为了解落叶松人工林结构对土壤水文特性的影响,对黑龙江省尚志市帽儿山地区不同结构类型下落叶松人工林的土壤水分物理性质、贮水能力及入渗性能进行研究。结果表明：1）土壤密度平均值由大到小依次为均匀结构、六行结构、四行结构、二行结构,分别为1.33、1.22、1.19和1.10 g/cm^3,总孔隙度变化趋势与土壤密度相反,分别为26.36%、48.99%、54.49%、56.00%;2）初渗速率变化范围为1.20-2.27 mm/min,10℃时的渗透系数K10大小依次为二行结构（1.04 mm/min）〉四行结构（0.81 mm/min）〉六行结构（0.67 mm/min）〉均匀结构（0.61 mm/min）,30 min累计入渗量表现出相应的变化趋势;3）40 cm土层范围内,土壤的饱和贮水量在1 054.20-2 239.80t/hm^2之间,其中二行结构的土壤贮水量最大。因此,二行结构的落叶松人工林土壤水文效益较高,是落叶松人工林营建时的首选方式。     

贵阳市不同林龄马尾松林凋落物储量及持水特性

以贵阳市花溪区孟关林场不同林龄马尾松人工林为研究对象,采用时空替代法,选取不同林龄样地依次为林窗（对照）、幼龄林、中龄林、成熟林、过熟林5个样地,通过野外调查和室内分析的方法,对贵阳地区不同林龄马尾松林凋落物的储量及持水特性进行了研究。结果表明:不同林龄马尾松人工林凋落物储量及其持水特性存在显著差异（p < 0.05）,呈现先增后减的趋势,均表现出成熟林最大,幼龄林最小,其中,成熟林凋落物储量、最大持水量、最大持水率、有效拦蓄量分别为:35.29 t/hm²,84.48 t/hm²,239.49%,38.31 t/hm²;幼龄林凋落物储量、最大持水量、最大持水率、有效拦蓄量分别为:10.19 t/hm²,12.33 t/hm²,120.38%,6.71 t/hm²;吸水速率开始0.25 h内最快,表明马尾松凋落物可在短时间发挥截水作用。通过对贵阳市不同林龄马尾松凋落物储量及持水性的对比得到:贵阳市马尾松成熟林具有最佳的生态水文特性。     

大青山不同林地类型土壤特性及其水源涵养功能

对内蒙古大青山4种林地类型的土壤特性、凋落物持水量及林地土壤贮水性能进行了研究。结果表明:①林地间土壤容重和孔隙度差异较大,容重大小依次为油松人工林>虎榛子灌丛林>落叶松人工林>白桦山杨天然次生林;总孔隙大小依次为白桦山杨天然次生林>落叶松人工林>虎榛子灌丛林>油松人工林;②林地间凋落物蓄积量和最大持水率差异较大,蓄积量大小依次为落叶松人工林>白桦山杨天然次生林>虎榛子灌丛林>油松人工林;最大持水率大小依次为落叶松人工林>白桦山杨天然次生林>虎榛子灌丛林>油松人工林;③依据林地总贮水量的大小,4种林地水源涵养功能大小依次为白桦山杨天然次生林(3 687.172 t/hm2)>落叶松人工林(3 553.229 t/hm2)>虎榛子灌丛林(3 035.698 t/hm2)>油松人工林(2 796.279 t/hm2)。     

辽西海棠山森林枯落物持水与土壤贮水能力研究

从森林涵养水源的角度出发,对辽西海棠山6种林分的枯落物持水能力和土壤贮水能力进行了研究,结果表明,森林枯落物的厚度为1.3～3.0 mm.依次为油松人工林>针阔混交林>五角枫人工林>核桃秋林>黄檗林>杂木林,枯落物蓄积量为3.68～12.46 t/hm2,依次为油松人工林>核桃秋林>黄檗林>针阔混交林>五角枫人工林>杂木林;枯落物最大持水量为1.09～4.33 mm,依次以黄檗林>核桃秋林>油松人工林>五角枫人工林>针阔混交林>杂木林,枯落物最大持水率为285.32 oA～504.01%,依次为黄檗林>核桃楸林>五角枫人工林>油松人工林>杂木林>针阔混交林;枯落物有效拦蓄深为0.27～0.99 mm,依次为:黄檗林>五角枫人工林>核桃楸林>油松人工林>杂木林>针阔混交林,有效拦蓄率为234.35%～421.67%,依次为黄檗林>核桃楸林>五角枫人工林>油松人工林>杂木林>针阔混交林;枯落物持水量在最初的2 h内迅速增加,而后增加速度逐步放缓,未分解层和半分解层枯落物均在18 h左右达到饱和,持水量与浸泡的关系为H=Aln(t)+B;五角枫人工林(123.6 t/hm2)、油松人工林(107.4 t/hm2)和针阔混交林(103.6 t/hm2)的土壤贮水力相对较强,黄檗林(84.4 t/hm2)、核桃秋林(60.6 t/hm2)和杂木林(55.8 t/hm2)的土壤贮水能力相对较弱.     

川西亚高山不同植被类型土壤贮水与入渗性能试验

为川西亚高山不同植被类型水源涵养效益评价与林分结构合理配置提供科学依据,对亚高山不同植被类型土壤贮水及入渗性能进行研究。结果表明：1）9种植被类型土壤0-30 cm土层滞留贮水量具有极显著差异,变化在363.2-691.1 t/hm^2之间,从大到小排序为原始冷杉林（691.1 t/hm^2）〉云杉林（687.6 t/hm^2）〉落叶松林（659.8 t/hm^2）〉针阔混交林（656.3 t/hm^2）〉灌丛（631.8 t/hm^2）〉针叶混交林（620.8 t/hm^2）〉农田（592.2 t/hm^2）〉刺槐林（393.36t/hm^2）〉荒地（363.2 t/hm^2）。2）根据土壤入渗性能可将9种植被类型分为4类——云杉林、针阔混交林为第1类,入渗性能极强;落叶松林、针叶混交林2个植被类型为第2类,入渗能力强;原始冷杉林、灌丛为第3类,入渗能力较强;刺槐林、荒地、农田3个植被类型为第4类,入渗能力差。3）采用Kostiakov入渗模型反映不同植被类型土壤入渗过程,方程拟合度R2在0.894-0.984（P〈0.01）之间,拟合效果较好,表明该模型可以较好地描述不同植被类型土壤入渗过程。     

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。     

植被恢复模式对黑土贮水性能及水分入渗特征的影响

采用双环法对黑龙江省克山农场5种主要的人工林植被类型（水曲柳林、樟子松林、落叶松林、美青杨林和水曲柳落叶松混交林）土壤的贮水性能和渗透特征进行了对比研究。研究结果表明：所研究的5种林地土壤1m土层范围内饱和贮水量在5347．01～5762．91t／hm^2之间,水曲柳和落叶松林地最大,其它3种林地间则差异较小;滞留贮水量在543．43～916．13t／hm^2之间,从大到小的顺序依次为落叶松林〉水落混交林〉美青杨林〉水曲柳林〉樟子松林;初渗速率的变化范围为14～33mm／min,水落混交林最高,依次分别为落叶松林、美青杨林、水曲柳林、樟子松林;稳渗速率在1～8mm／min之间;30min累计人渗量水落混交林和美青杨树林地要远高于其它林地,水曲柳和落叶松林地次之,樟子松林地最小。采用的4种人渗模型都能较好地反映各种林分土壤的人渗过程,平均相关系数r在0．9272～0．9536之间,而考斯加可夫模型和Philip模型的拟合值更接近于实测值,更适用于描述本研究区森林植被下的土壤人渗特征。     

太行山典型区域不同林分类型枯落物水文效应

采用样地调查和室内浸泡法,对河北易县洪崖山自然保护区葫芦峪林场6种不同林分类型枯落物的水文效应进行研究。结果表明:6种林分类型枯落物的蓄积量范围为5.25～15.70 t/hm~2,蓄积量总体为阔叶林刺槐最大,针阔混交林次之,针叶林最小,各林分半分解层蓄积量总体大于未分解层(油松纯林、黑枣和油松混交林未分解层大于半分解层);最大持水量范围为10.55～25.04 t/hm~2,阔叶林栓皮栎(25.04 t/hm~2)最大,刺槐纯林(23.66 t/hm~2)次之,针叶林油松(10.55 t/hm~2)最小;最大持水率范围是171.19%～260.20%,针叶林油松最大,侧柏最小;有效拦蓄量范围为6.25～17.60 t/hm~2,阔叶林栓皮栎(17.60 t/hm~2)最大,刺槐纯林次之(17.30 t/hm~2),针叶林侧柏(6.25 t/hm~2)最小;有效拦蓄率略有不同,针叶林油松最大,其值为180.29%,阔叶林栓皮栎(162.98%)次之,针阔混交林黑枣和油松最小,其值为77.22%。综合研究分析表明,栓皮栎和刺槐的枯落物层持水能力较佳,该地区栓皮栎林和刺槐林枯落物层水源涵养能力优于其他4种林分类型的枯落物。     

三峡库区天然次生林凋落物森林水文效应研究

对三峡库区上游四面山4种天然次生林凋落物储量、分解强度及持水力进行了研究.结果表明,4种林分凋落物储量最大的是天然阔叶林(107.09 t/hm2),天然针阔混交林(70.18 t/hm2)和天然针叶林(66.65 t/hm2)次之,楠竹林(35.37 t/hm2)最小;凋落物最大持水量和持水力均呈现出天然针阔混交林(89.95 t/hm2,2.25)最大,天然阔叶林(67.33 t/hm2,1.89)次之,而天然针叶林(39.83 t/hm2,1.66)和楠竹林(28.07 t/hm2,1.85)较差的趋势.因此,从凋落物持水特征来分析,4种天然次生林中,天然针阔混交林的森林水文效应最好,其次是天然阔叶林,而楠竹林和天然针叶林均较差,不适宜在该区域内的水土保持植被建设中应用.     

黄河上游退耕还林地枯落物层持水特性研究

对黄河上游的青海省大通县退耕还林地枯落物层的容水特性进行了研究.结果表明,(1)植物群落枯落物层厚度随着林龄的增加而增加;枯落物蓄积量由4.19 t/hm~2 增加到59.91 t/hm~2.(2)枯落物未分解层、半分解层容水量分别以青海云杉、青海云杉+白桦天然次生林最大,分别为27.22,60.48 t/hm~2,而青海云杉+沙棘人工林和白桦+青杨+沙棘的退耕地最小,分别为6.85,4.75 t/hm~2.对未分解层、半分解层蓄积量与容水量进行拟合,相关系数均在0.96以上.(3)退耕地人工群落的枯落物平均厚度已达到天然群落的44.20%,平均容水能力达到天然林群落的33.28%.(4)枯落物容水量与林龄、群落生物量、枯落物厚度、枯落物蓄积量均呈达到极显著相关水平.     

冀北山地蒙古栎天然林土壤物理性质及水源涵养功能研究

对冀北山地不同坡位的蒙古栎天然林土壤水分物理性质及水源涵养能力进行了初步研究.结果表明,0-40 cm土层土壤容重、非毛管孔隙度、有效持水量均表现为:坡中＞坡下＞坡上,土壤容重在1.0～1.1 g/cm3之间;土壤非毛管孔隙度和有效持水量均值为8.9％和347.6 t/hm2.土壤毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量和最大持水量均表现为:坡下＞坡中＞坡上,其均值分别是38.5％,47.5％,1 521.50t/hm2和l 869.1 t/hm2.枯落物厚度、蓄积量和最大持水量表现为:坡下＞坡上＞坡中,其均值分别是48.7 cm,23.5 t/hm2和49.3 t/hm2,最大持水率表现为:坡上＞坡中＞坡下,变化范围为219.3％～231.8％.蒙古栎天然林林地蓄水能力表现为:坡下(1 996.0 t/hm2)＞坡中(1 930.0 t/hm2)＞坡上(1 829.3 t/hm2),平均蓄水量为1 918.4 t/hm2.由此可知,蒙古栎天然林蓄水能力受坡位影响较大.     

御道口牧场不同类型防护林的枯落物水文效应

以承德市围场县御道口牧场4种不同类型(落叶松、樟子松、落叶松和樟子松混交林、樟子松和榆树混交林)防护林为研究对象,采用样地调查和室内浸泡法,对其枯落物的水文效应进行研究。结果表明:各种类型防护林的枯落物蓄积量的范围为5.42～24.59 t/hm~2,其中落叶松蓄积量最大,为24.59 t/hm~2,樟子松和榆树混交林蓄积量最小,为5.42 t/hm~2,且4种林分类型的半分解层蓄积量均大于未分解层;平均最大持水量规律为落叶松(16.61 t/hm~2)樟子松和落叶松混交林(14.80 t/hm~2)樟子松(10.22 t/hm~2)樟子松和榆树混交林(9.99 t/hm~2);平均最大持水率大小依次为落叶松(427.02%)樟子松和榆树混交林(396.30%)樟子松和落叶松混交林(360.88%)樟子松(303.13%);有效拦蓄量规律为樟子松和落叶松混交林(74.65 t/hm~2)落叶松(71.21 t/hm~2)樟子松(48.82 t/hm~2)樟子松和榆树混交林(17.66 t/hm~2);有效拦蓄率规律为落叶松(344.99%)樟子松和榆树混交林(326.66%)樟子松和落叶松混交林(286.27%)樟子松(215.49%)。综合结果表明落叶松的枯落物层持水能力最好,该地区落叶松防护林的枯落物层涵养水源功能优于其他类型的林分。     

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。     

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。     

大辽河流域水源涵养林枯落物持水特性研究

为探求大辽河流域水源涵养林枯落物的持水特性,以大辽河流域红松、落叶松、蒙古栎、杨桦、山杨、杂木林、胡桃楸灌木林和荒草地为研究对象,通过野外观测和浸水法,建立了枯落物持水量、吸水速率和浸泡时间的相互关系。结果表明:(1)不同林分枯落物总厚度和现存量为蒙古栎最大,分别为4.83cm和30.70t/hm²;灌木林最小,分别为0.65cm和3.32t/hm²。(2)最大持水量为3.97~36.02t/hm²,最大拦蓄量为3.34~34.06t/hm²,有效拦蓄量为0.85~20.39t/hm²,均表现为蒙古栎林最大,而灌木林和草地最小。(3)浸水实验结果表明,枯落物持水量与浸泡时间之间存在对数关系,枯落物吸水速率与浸泡时间之间存在幂函数关系,不同森林类型枯落物持水量和吸水速率随时间的动态变化规律基本相似。