阴山北麓不同林分类型枯落物层持水性能研究

为了充分了解研究区不同林分类型枯落物的持水能力及对涵养水源和保育土壤的影响,以武川县公益林11种林分类型为研究对象,通过野外观测、室内浸水法对不同林分类型的枯落物蓄积量、最大持水量、最大持水率、吸水速率和有效拦蓄量进行了研究。结果表明:（1）不同林地类型总蓄积量为0.74~5.09 t/hm²,落叶松林蓄积量最大,樟子松林最小。天然林的蓄积量大于人工林,半分解层蓄积量均大于未分解层。（2）各林分类型的持水量存在显著差异（p<0.05）,呈现随时间的变化而先增大后减小的趋势,4 h内持水量变化较大,8 h后持水量变化相对平稳,24 h后各林地枯落物达到最大持水量,落叶松（8.5 t/hm²）最大,樟子松林（0.99 t/hm²）最小。（3）各林地枯落物吸水速率趋势相同,天然林吸水速率较大,其次油松人工林,灌木林吸水速率最差。（4）在各林分类型中,落叶松林蓄积量最大,最大持水量最高,对降水的有效拦蓄量也最好（9.051 t/hm²）;油松、山杏混交林（2.847 t/hm²）次之。综合比较,落叶松等天然林的持水能力最好,油松人工林枯落物的持水能力次之,柠条、山杏灌木林持水能力较弱。     

中国林地枯落物持水保土作用研究概况

初步总结了我国森林枯落物在持水保土方面的研究进展,包括枯落物的持水能力及其影响因子、防止击溅侵蚀、抑制蒸发、降低径流流速、抵抗冲刷等,以配合目前我国西部开展的生态建设工程。     

宁夏森林枯落物储量与持水性能分析

采用野外实地调查与室内分析相结合的方法,对宁夏10种主要森林类型林下枯落物(未分解层和半分解层)储量、厚度、分解现状、持水率、吸水速率以及拦蓄量进行研究,并分析同一群落类型枯落物持水特性在不同区域的变化。结果表明:枯落物储量在1.06～76.49t/hm2之间,除辽东栎林外,针叶林蓄积普遍高于阔叶林;各森林类型枯落物的最大持水率,未分解层为117.82%～208.05%,半分解层为169.34%～302.85%,持水率随着浸泡时间的延长均按照对数方程增加;研究同一类型不同区域枯落物各层持水性能,发现宁夏范围内青海云杉林各层持水性能无明显差异,而小叶杨林下各层持水性能随区域、林龄的变化有显著变化,而华北落叶松林和油松林各样点都呈现未分解层差异显著,而半分解层差异较小的规律;各森林类型枯落物层的有效拦蓄量为0.11～10.27mm,且针叶林明显大于阔叶林。     

岷江上游主要森林群落枯落物量及其持水特性

在四川卧龙森林生态定位研究站,通过野外收集与室内浸泡法,研究岷江冷杉林、川滇高山栎林及灌竹林3种典型亚高山森林群落类型的枯落物量及其持水特性的动态变化,目的在于为岷江地区天然林保护与林分经营管理提供理论依据。结果表明：1）一年中,3种森林群落类型枯落物蓄积量在不同生长时期差异明显,变化范围为10.00-25.20t／hm^2,在生长初期（5月份）和生长盛期（7月份）,其顺序为岷江冷杉林〉川滇高山栎林〉灌竹林,在生长末期（9月份）,其顺序为川滇高山栎林〉岷江冷杉林〉灌竹林。2）3种森林群落类型不同时期枯落物最大持水量均表现出分解层〉半分解层〉未分解层;3种森林群落类型枯落物最大饱和持水能力均较强,表现为岷江冷杉林〉川滇高山栎林〉灌竹林。3）3种森林群落类型枯落物持水量、吸水速率与浸水时间之间分别呈对数和幂函数关系,浸水前期的枯落物吸水速度变化最快,在0-5min达最大值,随时间推移逐渐降低,24h后吸水基本停止。     

小五台山典型林分枯落物持水恢复能力研究

枯落物层作为森林生态系统的独特层次,截留吸持降水的能力称为枯落物持水能力。降水结束后枯落物暂持水分继续蒸发、下渗,用以调节大气及土壤中的水分以便于下次持水,因此枯落物水分蒸发、下渗的过程亦是其持水能力恢复的过程。以小五台山7种典型林分为研究对象,通过结合野外调查采样及较为符合实际情况的枯落物失水试验,对不同林分枯落物持水恢复能力进行综合研究。结果表明:(1)枯落物层持水能力及可持水量均随着时间逐渐恢复。失水试验进行到8 h时,所有林分未分解层枯落物持水能力恢复到80%以上,除桦树林外的其余林分半分解层枯落物持水能力恢复到60%以上。试验经过12 h后各层枯落物持水能力恢复趋势逐渐缓慢。(2) 7种典型林分枯落物未分解、半分解层水分蒸发、下渗过程与持水过程的规律一致,前期蒸发、下渗量较大,后期随着可释放水量的减少而逐渐降低。经拟合蒸发、下渗量与时间符合对数函数关系,蒸发、下渗速率与时间符合幂函数关系。(3)小五台山典型林分枯落物调蓄水分效应总体表现为持水较快,持水后水分蒸发、下渗较慢的特征。通过聚类分析可以将7种典型林分划分为3类调蓄水分功能群。未来在该地区或其他生境相似区域的水源林树种配置中将功能群纳入考虑依据,可以实现发挥枯落物最佳的生态水文功能。     

林地枯落物抗冲机理研究

根据以往的研究，应用力学原理提出了能量抗冲指标，避免了研究同一冲样抗冲性受雨强、坡度等因素影响的可变性，增强了研究对象的可比性。研究表明，参试枯落物的抗冲能力随其厚度递增，其中油松、山杨、沙棘、刺槐这些枯落物层下的土壤抗冲能力也与其自身抗冲性一致。枯落物能减轻土壤冲失主要是由于它能降低径流速度，当有0．5cm枯落物层时，可降低流速度80％－90％。     

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.     

山东省石灰岩山区灌木林枯落物持水性能的研究

通过对山东省石灰岩山区4种主要灌木林枯落物蓄积量及其持水特性的试验研究,总结出不同林分枯落物的持水性能。结果表明,4种林分枯落物的蓄积量从大到小依次为连翘林>黄栌林>黄荆林>绣线菊林。在前0.5h内,4种林分枯落物吸水速率的大小顺序为绣线菊林>黄栌林>黄荆林>连翘林。4种林分枯落物最大持水量的大小顺序为黄栌林>连翘林>绣线菊林>黄荆林。4种林分枯落物有效拦蓄量的大小顺序为黄栌林>连翘林>绣线菊林>黄荆林。     

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。     

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.     

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。     

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。     

城市水源地5种森林枯落物水文效应特征

[目的]探讨云南省蒙自市菲白城市水源地5种主要森林类型林下枯落物的持水效应特征,为菲白水源地营造水土保持林、水源涵养林提供理论依据。[方法]利用样方调查法、烘干法、浸泡法对其枯落物蓄积量、持水量、吸水速率、最大持水能力和拦蓄量等进行了研究。[结果]各林分总蓄积量相差较大,依次为:杉木林华山松+杉木人工柏树林青冈栎+云南松人工桉树林;不同森林类型枯落物最大持水量变化范围7.85~13.91t/hm2,最大持水率为165.85%~242.45%,最大拦蓄量为7.48~12.62t/hm2,有效拦蓄量为6.53~11.03t/hm2;5种森林枯落物持水量与时间呈较显著的对数函数关系,各层与浸水时间之间存在着显著的幂函数关系。[结论]综合比较5种森林类型的持水性能,杉树的持水能力较好,能够很好地涵养水源。     

滨海沙地不同人工林凋落物现存量及其持水特性

为了研究滨海沙地沿海防护林凋落物水源涵养功能,采用野外调查和室内浸泡相结合,对滨海沙地4种典型人工林(木麻黄林、湿地松林、尾巨桉林和纹荚相思林)不同分解阶段的凋落物现存量、持水率、持水量和吸水速率进行研究。结果表明:相同林龄的4种人工林凋落物现存量表现为木麻黄林(19.12 t/hm~2)湿地松林(17.51 t/hm~2)尾巨桉林(10.90 t/hm~2)纹荚相思林(10.13 t/hm~2),半分解层凋落物储量占比高于未分解层;4种人工林最大持水率在140.55%～206.47%,为尾巨桉林纹荚相思林木麻黄林湿地松林,最大持水量在20.75～30.85 t/hm~2,为木麻黄林湿地松林尾巨桉林纹荚相思林,4种人工林凋落物最大持水率和最大持水量均为半分解层大于未分解层,不同分解阶段凋落物持水率和持水量与浸水时间呈对数关系;4种人工林不同分解阶段凋落物平均吸水速率在前0.25 h内差异较大,未分解层中尾巨桉林最大为2.05 mm/h,半分解层中湿地松林最大为4.32 mm/h,不同分解阶段凋落物吸水速率与浸水时间均存在幂函数关系;凋落物有效拦蓄深为木麻黄林(2.45 mm)湿地松林(2.04 mm)尾巨桉林(1.87 mm)纹荚相思林(1.72 mm)。综合来看,木麻黄林凋落物的持水能力最强,湿地松林次之,之后是尾巨桉林和纹荚相思林,说明从凋落物水源涵养能力来看,木麻黄林和湿地松林更利于滨海沙地的水源涵养。     

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。     

川西亚高山针阔混交林与针叶纯林苔藓凋落物层持水性能研究

采用野外实地观测和室内浸水法对川西亚高山地区针阔混交林与针叶纯林林下苔藓凋落物的持水能力进行了对比研究.结果表明:(1)混交林林下苔藓凋落物层储量为10.02 t/hm~2,最大平均持水量为54.96 t/hm~2,最大平均持水率为839.70%;苔藓储量为2.43 t/hm~2,最大平均持水量为11.47 t/hm~2,最犬平均持水率为472.23%,吸水速率经过24 h从7 683.2 g/(kg·h)下降为256.5 g/(kg·h);凋落物储量为7.59 t/hm~2,最大平均持水量为24.07t/hm~2.最大平均持水率为317.22%.吸水速率经过24 h从8 530.1 g/(kg·h)下降为321.4 g/(kg·h).(2)针叶纯林林下苔藓凋落物层储量为9.37t/hm~2,最大平均持水量为45.70 t/hm~2,最大平均持水率为766.05%;苔藓储量为2.13 t/hm~2,最大平均持水量为9.68 t/hm~2,最大平均持水率为454.85%.吸水速率经过24 h从6 444.4 g/(kg·h)下降为231.4 g/(kg·h);凋落物储量为7.24 t/hm~2,最大平均持水量为21.20 t/hm~2,最大平均持水率为292.68%,吸水速率经过24 h从7 004.9 g/(kg·h)下降为251.4 g/(kg·h).因此,无论是持水量、持水率,还是吸水速率,混交林都强于针叶纯林.两种林分下,苔藓、凋落物持水率随浸泡时间的增加而增加,持水率与浸泡时间呈对数关系;苔藓、凋落物的吸水速率随浸泡时间的增加而降低,吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系.     

江淮低丘林地水源涵养功能的研究

林地的水源涵养功能主要依赖于林下的凋落物和土壤的蓄水能力。对江淮低丘5种不同森林类型的凋落物蓄积量、凋落物持水性能及林地土壤蓄水性能进行了研究。结果表明,不同森林类型凋落物层和土壤层水源涵养功能差异明显。麻栎林凋落物蓄水能力最强,其最大持水量为123.7 t/hm²;纯茶园的凋落物蓄水能力最弱,其最大持水量33.5 t/hm²;马尾松和枫香混交林地的土壤蓄水能力最强,而麻栎和马尾松林地土壤蓄水能力较弱。从林地总蓄水量来看,凋落物层蓄水量仅占总蓄水量的较小比例1.9%～4.9%,而土壤层蓄水量占到总蓄水量的90%以上,因此林地总蓄水量是由土壤层蓄水量决定的。     

黄土丘陵区不同植被类型枯落物持水效能研究

选择陕北绥德县王茂沟流域5种不同退耕还林植物枯落物进行浸水试验,对其枯落物蓄积量、持水量与吸水速率进行了分析。结果表明:(1)5种植被类型枯落物贮量大小排序为苹果林油松林白羊草草地杏树林榆树林;枯落物层厚度与枯落物贮量存在对数关系:y=4.55ln(x)-8.74(R2=0.8);枯落物层贮量与枯落物水储量存在指数关系y=0.69e0.22x(R2=0.7);(2)枯落物层的最大持水量变化范围为1.57~5.79mm,有效拦蓄量变化范围为0.89~3.02mm,枯落物有效拦量表现为苹果林油松林白羊草草地榆树林杏树林;(3)不同植被枯落物吸水速率随时间的变化过程较为相似,在2h内吸水速率呈直线下降,24h各植被枯落物吸水速率基本为0,达到最大持水量。对不同植被类型枯落物持水效能的研究,可以为解决黄土高原生态水资源短缺及水土流失治理提供理论基础及科技支撑。     

北京九龙山自然保护区典型林分枯落物水文效应研究

在北京九龙山自然保护区内选取有代表性的4种林分类型,测定各林分枯落物的蓄积量,采用室内浸泡法对其水文效应进行研究,旨在为该区森林植被枯落物生态水文功能评价提供一定的参考。结果表明:（1）4种林分枯落物层蓄积量大小依次为:黄栌油松混交林（29.65 t/hm²） > 黄栌纯林（22.78 t/hm²） > 黄栌侧柏混交林（16.87 t/hm²） > 侧柏纯林（12.17 t/hm²）;（2）同一浸水时间下黄栌油松混交林的枯落物持水量最大,黄栌纯林、黄栌侧柏混交林次之,侧柏纯林最小,枯落物层的持水量与浸泡时间为对数函数关系,持水量历时过程呈现出迅速吸水、缓慢吸水、逐渐饱和、饱和4个阶段;（3）4种林分枯落物层的吸水速率与浸水时间为幂函数关系,其过程可分为迅速下降、缓慢下降、趋于稳定的3个阶段。     

承德市第三乡林场不同林分类型枯落物和土壤的持水特性

[目的]探究林分枯落物和土壤的水文效应,科学选择持水性能更好的林分类型。[方法]以河北省承德市围场县第三乡林场中落叶松纯林(Ⅰ)、落叶松—白桦—山杨针阔混交林(Ⅱ)、白桦—山杨阔叶混交林(Ⅲ)为研究对象,采用室内浸水法、环刀法以及室内烘干等方法对枯落物和土壤持水特性进行研究。[结果]枯落物总储量:Ⅰ(26.58t/hm2)Ⅱ(25.01t/hm2)Ⅲ(21.55t/hm2)。枯落物最大持水量:Ⅲ(56.88t/hm2)Ⅱ(56.24t/hm2)Ⅰ(51.91t/hm2)。枯落物持水量随浸水时间变化呈对数函数变化趋势。枯落物吸水速率随浸水时间变化呈幂函数变化趋势。枯落物有效拦蓄量:Ⅱ(46.22t/hm2)Ⅲ(43.90t/hm2)Ⅰ(43.36t/hm2)。土壤容重:Ⅰ(1.13g/cm3)Ⅱ(1.12g/cm3)Ⅲ(0.99g/cm3)。土壤总孔隙度:Ⅲ(51.89%)Ⅱ(49.13%)Ⅰ(41.38%)。土壤最大持水量:Ⅲ(1037.80t/hm2)Ⅱ(982.50t/hm2)Ⅰ(827.53t/hm2)。[结论]通过多方面比较3种林分类型枯落物和土壤持水性能,可知Ⅲ持水能力最好,Ⅱ稍弱,Ⅰ最差。