4种地被竹枯落物的水文特征及其截持降雨过程研究

运用浸水法和人工模拟降雨法,分析了4种地被竹(铺地竹、菲白竹、鹅毛竹、黄条金刚竹)枯落物的持水能力与截持降雨过程。结果表明,铺地竹、菲白竹、鹅毛竹、黄条金刚竹现存蓄积量分别为4.51,4.33,6.32和6.67 t/hm2,枯落物的持水量介于12.77～16.66 t/hm2之间。4种地被竹枯落物的截留量与枯落物厚度、含水量密切相关,4种地被竹枯落物厚度分别为1和3 cm厚度时截留量差异均达到显著水平,在枯落物含水量达到饱和(50.81%～66.27%)的情况下,随着厚度的增加枯落物的截流量增大,铺地竹枯落物厚度3 cm比1 cm截流量提高了126%,鹅毛竹、菲白竹、黄条金刚竹截流量依次提高了51.4%,114.3%和56%。     

林下地被物保水保土作用研究进展

 较为系统地总结了部分前人关于林下枯落物和苔藓对水土保持、环境保护等方面作用的研究成果,林下枯落物和苔藓均具有较强的吸持降水、涵养地表径流、增加地表糙率、改良土壤特性等作用。部分学者的研究成果还表明,苔藓对环境变化具有指示和监测作用。     

小五台山地区主要林分枯落物分布特征及水源涵养能力

为评估小五台山地区主要林分的水源涵养能力,同时为筛选水源涵养树种提供新思路,通过浸泡法和模拟降雨法,对小五台山地区7种典型林分枯落物分布特征及水源涵养能力进行研究。结果表明：(1)林分枯落物覆盖面积和厚度均表现为阔叶林大于针阔叶混交林、针叶林,其最大分别为青杨纯林和蒙古栎纯林,且厚度表现出坡下大于坡上的特征;(2)枯落物蓄积量为油松纯林>青杨纯林>油松×蒙古栎混交林>白桦纯林>粉桦×云杉混交林>蒙古栎纯林>椴树纯林,其中半分解层大于未分解层;(3)枯落物吸持能力表现为半分解层[(0.82±0.23) mm]大于未分解层[(0.39±0.13) mm],且针阔叶混交林和大部分阔叶林大于针叶林,其中青杨纯林的最大,最大持水量、有效拦蓄量和最终吸持量分别为1.69,1.37,0.41 mm;(4)所有林分枯落物持水率均表现为浸泡法大于模拟降雨法,只采用传统的浸泡法会导致研究结果偏大。各林分枯落物水源涵养能力表现为阔叶林和针阔混交林优于针叶林,其中青杨纯林和白桦纯林水源涵养能力最强,在今后水源涵养林的树种筛选中可考虑多选择青杨和白桦等阔叶树。     

宁南山区华北落叶松林枯落物水文特征研究

森林枯落物层具有重要的生态水文功能,对六盘山北侧叠叠沟小流域华北落叶松林下枯落物吸水速率、释水速率和截留降雨动态变化及其影响因素进行了研究.结果表明,枯落物吸水速率与浸泡时间呈对数函数关系,释水速率与时间呈幂函数关系.枯落物饱和持水能力较强,可达到自身重量的4倍.对生长季内枯落物持水量动态变化的观测表明,当长时间无雨时,持水量显著下降;当降雨发生时,持水量迅速增加,这种动态过程随着降雨发生而不断重复.此外,由于林冠下穿透降雨分布不均匀和前期枯落物干燥,有时可出现枯落物透过雨量大于降雨量的现象.对枯落物持水量与环境因子的相关分析表明,持水量与林内降雨量呈显著正相关(P<0.01),而与林内气温、太阳辐射、风速、大气水势和饱和水汽压差呈显著负相关(P<0.01).     

宁夏六盘山不同森林类型林地的贮水量

 为评价宁夏六盘山不同森林类型的水源涵养生态功能,对宁夏六盘山地区华北落叶松人工纯林、辽东栎天然纯林、白桦+山杨天然混交林和华山松+红桦+白桦天然混交林4种林地枯落物和土壤的贮水特征进行研究。采用样方法和浸泡法测定枯落物不同层次的最大持水量和持水特性,采用环刀法和浸泡法测定土壤水分物理性质和贮水量。结果表明:林地枯落物层饱和贮水量为华山松+红桦+白桦天然混交林最大,华北落叶松人工纯林次之,辽东栎天然纯林其次,白桦+山杨天然混交林最小;除华北落叶松人工纯林枯落物未分解层和华山松+红桦+白桦天然混交林半分解层在浸泡6h时达到最大持水量外,其他森林类型各层次均在浸泡3h时达到最大持水量;土壤饱和贮水量为华山松+红桦+白桦天然混交林最大,辽东栎天然纯林次之,华北落叶松人工纯林其次,白桦+山杨天然混交林最小。     

黄土高原典型植被枯落物坡面分布及持水特征

选取黄土高原丘陵沟壑区刺槐、柠条、铁杆蒿、白羊草4种典型植被样地,系统研究枯落物蓄积量、持水量和拦蓄量变化情况。结果表明:(1)枯落物地表蓄积量(0.14~0.83kg/m~2)和土壤中混入量(0.18~0.66kg/m~2)均表现为林地灌木林地草地,而土壤中枯落物所占比重(44.1%~73.5%)则表现为草地灌木林地林地;林地(刺槐和柠条)地表枯落物和土壤中枯落物沿坡长均表现为增加—减少交替的周期性变化,草地(白羊草和铁杆蒿)则随坡长的增大而增加。(2)枯落物持水量可表示为浸泡时间的对数函数(R2≥0.89,p0.01);白羊草样地地表枯落物持水量最高,刺槐林地土壤中枯落物持水量最高;土壤中枯落物最大持水量均不同程度地高于地表枯落物(1.9~2.5倍)。(3)土壤中枯落物有效拦蓄量校正系数为0.34~0.48,普遍小于地表枯落物;地表和土壤中枯落物有效拦蓄量分别为2.4~12.5t/hm~2和1.6~5.8t/hm~2,其中林地土壤中枯落物有效拦蓄量低于地表枯落物,而草地则高于地表枯落物。总体而言,刺槐样地枯落物总有效拦蓄量最大(16.4t/hm~2),是其他样地的1.5~4.1倍。研究结果为评价黄土高原典型植被枯落物持水特征、深入理解植被恢复水文效应提供重要依据。     

浙江省典型森林类型枯落物及林下土壤水文特性

选择浙江省5种典型林型(杉木林、毛竹林、阔叶林、针阔混交林、马尾松林)枯落物及林下土壤作为研究对象,布设30m×30m标准样地,枯落物水文效应测定采用浸泡法,土壤层水文效应测定采用环刀法。结果表明:不同林分类型枯落物蓄积量大小介于10.14～25.07t/hm2,排列顺序分别为针阔混交林>阔叶林>马尾松林>杉木林>毛竹林;最大持水量大小介于21.82～33.64t/hm2,排列顺序为针阔混交林>阔叶林>杉木林>马尾松林>毛竹林;有效拦蓄量大小介于16.8～24.84t/hm2,其排序为针阔混交林>杉木林>阔叶林>马尾松林>毛竹林;5种森林类型枯落物的持水量均随浸水时间而增大并逐步趋于稳定,其关系符合对数函数;前0.5h内枯落物吸水速率最大,1h之后吸水速率急剧降低,而后随着时间的推移,枯落物的吸水速率趋于统一,其关系呈幂函数关系;5种森林类型林下土壤容重、非毛管孔隙度、孔隙度、持水能力等指标差异并不显著,土壤持水力均值介于201.86～296.63t/hm2。综合来看,阔叶林及含有阔叶树种的林分持水能力相对高于针叶林。     

祁连山青海云杉林苔藓枯落物分布与水文特性

对祁连山中段青海云杉林苔藓枯落物分布与水文特性能进行了试验研究。结果表明,试验流域苔藓枯落物层分布与组成存在明显差异,15个样地平均厚度8.2 cm,厚度最大达13.7 cm,最薄仅1.5 cm,相差近10倍;苔藓枯落物中未分解成分较多,占总量的42.8%;半分解和已分解成分较少,分别占23.8%和33.4%。其最大持水率在271.1%~418.2%之间变化,平均为319.8%,青海云杉林区苔藓枯落物层的最大持水量约为其自身干重的3倍左右;最大持水量变化范围在7.6~59.1 mm,平均为36.4mm。经2004年测定,青海云杉样地内苔藓枯落物层平均厚度约9.7 cm,总降水量为178.7 mm,截留量为57.8 mm,占穿透降水的32.34%。     

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。     

重庆缙云山4种林地林下枯落物储量及其持水特性研究

通过对重庆缙云山针阔叶混交林、阔叶林、楠竹林和灌木林4种典型植被类型林下枯落物及其持水特性分析研究,结果表明:林下枯落物储量大小为灌木林>阔叶林>针阔混交林>楠竹林,其中半分解层和分解层的总储量大于未分解层储量.缙云山自然保护区4种不同植被类型下枯落物持水特征曲线具有明显不同,持水能力为灌木林>针阔混交林>阔叶林>楠竹林.在浸泡前2h内持水量变化极大,2h以后变化量变小,各层持水量浸泡8h后均基本达到饱和.未分解层枯落物持水量小于半分解层分解层枯落物的持水量,枯落物各层持水量与浸泡时间之间的关系符合Q=alnt+b关系.4种不同植被类型林下枯落物吸水率大小为针阔混交林>灌木林>阔叶林>楠竹林,枯落物各层吸水速率与浸泡时间存在V=ktⁿ关系.在枯落物持水作用较强的前2h内,其吸水速率最快的为灌木林,达到22.208mm/h.     

宁夏六盘山地区不同森林类型土壤的蓄水和渗透能力比较

通过对六盘山香水河小流域的华北落叶松、杂灌丛、华山松和白桦等4种森林植被类型的土壤水文物理性质的调查和分析比较,发现它们在土壤容重、持水能力和渗透性方面都存在差异：不同林地的最大持水力受土壤分层的厚度、总孔隙度大小的影响,范围变化在313.4-604.8 mm之间;稳渗速率在5.94-8.65 mm/m in之间。通过比较得出杂灌丛土壤的涵养水源功能最强,应该增加灌木林的营造。     

宁夏六盘山10种木本植物抗旱性研究

2005年7—8月在宁夏六盘山南侧的香水河小流域（半湿润地区）和北侧的叠叠沟小流域（半干旱地区）,应用PV技术测定辽东栎（Quercus liaotungensis）、少脉椴（Tilia paucicostata）、白桦（Betula platyphylla）、红桦（Betula albo-sinensis）、糙皮桦（Betula utilis）、华北落叶松（Larix principis-rupprechtii）、华山松（Pinus armandii）、山杨（Populus davidi-ana）、山桃（Prunus davidiana）和沙棘（Hippophae rhamnoides）10种木本植物的多个水分参数,并对这10种木本植物的抗旱性进行综合评定。结果表明：在测定期内,用不同的水分参数比较这10种木本植物的抗旱性大小排序存在一定的差异;采用Fuzzy函数方法综合评定植物的抗旱性研究表明,香水河小流域内7种木本植物的抗旱能力由强到弱为：少脉椴、华山松、辽东栎、华北落叶松、白桦、红桦、糙皮桦;叠叠沟小流域内4种木本植物的抗旱能力由强到弱为：华北落叶松、山桃、沙棘、山杨,其与束缚水/自由水的单指标评价结果相近,说明树种的自身贮水调节能力对抗旱性评价具有重要作用。2种不同水分条件地域内华北落叶松的抗旱能力明显不同,叠叠沟小流域华北落叶松的抗旱能力比香水河小流域强,说明同一树种在干旱条件下通过长期适应会提高抗旱能力。     

宁夏六盘山林区几种主要森林植被生态水文功能研究

从森林冠层、枯枝落叶层、土壤层等方面分析了六盘山林区水源涵养林油松、华北落叶松、辽东栎、红桦、李灌丛及杂灌丛6种森林生态系统在水文过程中的作用。试验结果表明:各植被类型的林冠层截留各不相同,在雨季(6～9月)辽东栎和华北落叶松的截留率相当,红桦的最小。各种植被类型的冠层月截留率除红桦外都是6月份最大,7,8,9三个月截留率呈波动状下降,但均为7月份的截留量最多,而红桦在6,7,8月份的截留率相当,9月份的较小;枯落物最大持水深以红桦的最大,灌丛类型的最小;土壤水文特性各异,0～80cm土层平均容重以红桦的最小,油松的最大,总孔隙度以红桦的最大,油松的最小,非毛管孔隙度以杂灌丛的最大,华北落叶松的最小,从土壤持水深看,0～80cm土层的杂灌丛土壤最大持水量最大,油松的最小;0～80cm土壤毛管持水量以华北落叶松的最大,红桦的次之,李灌丛的最小。同时对山区的降水特性进行了研究,发现降水量随海拨高度增加降水量增加,平均每100m抬升雨量5 28%,至海拨2640m以后降水量又开始下降,平均每100m递减4 27%。     

六盘山森林土壤种子库与植被演替过程

以六盘山森林植被为研究对象,通过20多年的森林土壤种子库变化与植被演替过程的试验研究,分析了8种森林群落类型的不同生长年限、生长坡位、枯枝落叶层和土壤深度对土壤种子库形成过程的影响。结果表明:六盘山森林群落不同生长坡位,土壤种子库的储量坡中部>坡下部>坡上部;不同层次土壤种子库,枯枝落叶层远高于0-15 cm深土层,8种森林群落类型排序为华北落叶松林>油松林>华山松林>辽东栎林>山杨林>白桦林>灌丛>草地;土壤种子库储量高峰期,不同群落有显著差异,华山松林和油松林在林龄的30~40年,华北落叶松林在20年,辽东栎林、山杨林、白桦林在15~20年,灌丛和草地在10~20年,其森林群落生长年限与土壤种子库储量变化趋势呈拟合曲线,符合指数方程,相关性极为显著;土壤种子库物种组成丰富,草本和灌木植物远高于乔木树种,乔木树种仅有3~5种,但多数为外来入侵种,而在每一类型中出现频率最高的草地植物多为蒿类,灌木植物为柔毛绣线菊和沙棘,乔木为辽东栎树种。因此,在六盘山林区植被自然更新与合理演替的驱动种和先锋种草地植物为蒿类,灌木植物为柔毛绣线菊和沙棘,乔木为辽东栎,其次是华北落叶松、油松和华山松。     

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)。     

四面山不同人工林枯落物储量及其持水特性研究

通过调查分析重庆四面山5种人工林的林下枯落物储量,研究了各林地枯落物持水特性。结果表明:5种人工林林下枯落物储量及其持水量均表现出:分解层>半分解层>未分解的变化趋势。在相同林龄条件下,石栎×木荷混交林林下枯落物储量最高(246.94 t/hm2),其次是杉木×马尾松混交林(202.79 t/hm2)和枫香×木荷×石栎×香樟×灌木混交林(191.82 t/hm2),杉木人工纯林(39.73 t/hm2)最低。试验研究的5种林地中,石栎×木荷混交林林下枯落物的24 h最大持水量最大,为254.28 t/hm2,杉木×马尾松混交林(191.72 t/hm2)和枫香×木荷×石栎×香樟×灌木混交林(168.21 t/hm2)次之,杉木人工纯林最小,仅为31.66 t/hm2。经统计分析,试验5种林下枯落物未分解层、半分解层和分解层三者持水量与浸泡时间之间均符合为W=aln(t) b,且三者的吸水速率与浸泡时间之间亦符合S=ktn的关系式。研究表明,石栎×木荷混交林林下枯落物是5种林地中持水性能最好的一种,而杉木人工纯林枯落物持水性能最差。     

宁夏六盘山华山松年轮年表对生态气候指标的响应

利用树木年轮学方法建立六盘山华山松年表,并与生态气候指标进行相关分析,以重建1953—2003年六盘山地表干湿状况的代用资料。结果表明:华山松年轮宽度变化对5—7月的气温、3月和5月的降水量更为敏感;干燥指数优于单一气候因子成为该地区表述复杂的地表状况的生态气候指标;六盘山地区存在1953—1963年,1993—2003年2个干热期,并存在4～7年的小周期;20世纪80年代开始六盘山干燥度逐渐升高,近几年年降水量还可能处在历史较低水平,2011年的干燥指数大概为23.5,仍处于干热期。     

江西大岗山三种主要植被类型枯落物水文性能研究

对江西大岗山林区常绿阔叶林、毛竹林和杉木林枯落物的水文性能进行研究,结果表明:(1)常绿阔叶林、毛竹林和杉木人工林枯落物现存量分别为474.18,516.92和598.30t/km²。(2)三者枯落物的持水量分别为吸水后10 h,20h和20h达到饱和稳定状态。(3)常绿阔叶林、毛竹林和杉木人工林枯落物的吸水速率均在0-6h急剧减小。毛竹林枯落物的吸水速率随时间变化最为剧烈,而常绿阔叶林则较为平缓。(4)毛竹林枯落物对降水的有效拦蓄能力最强,水文生态效应显著。