丹江口库区松柏混交林水文生态效应研究

2005～2006年在丹江口库区对马尾松与柏木混交林的林冠层、凋落物层和土壤层3个生态作用层次进行了水文生态效应研究,并以荒坡地作为对照比较,结果表明:松柏混交林相对于荒坡地具有明显的水土保持作用,观测期内松柏混交林林冠层截留量占降雨总量的21.85%;林下凋落物数量为13.11 t/hm2,最大持水量为2.27mm;林地0～20 cm层土壤总持水量为788.0 t/hm2;地表径流量削减了51.32%,含沙量削减了92.37%。     

森林凋落物生态功能研究进展

凋落物的生态功能包括凋落物对土壤理化性质、土壤生物学特性、植被更新、植物种子萌发、植物生长、演替、生产力及凋落物的水文生态效益等的影响。该文着重对凋落物对土壤理化性质、土壤生物学特性、土壤水文生态功能以及森林植被更新4个方面的影响进行综述。     

封育年限对毛竹林凋落物和土壤持水效能的影响

  目的  探讨自然封育对毛竹Phllostachys edulis林凋落物和土壤持水效能的影响,为评价不同类型毛竹林水源涵养功能提供科学依据。  方法  以空间代替时间的方法,以浙江省杭州市余杭区不同封育年限(10、20、30 a)和常规经营(对照)的毛竹林为对象,研究不同封育年限对毛竹林凋落物层和土壤层持水性能的影响。  结果  自然封育提高了毛竹林凋落物的持水能力,与对照相比,毛竹林凋落物储量、最大持水量、有效拦蓄量分别增加了85.7%~300.7%,92.0%~402.8%,87.7%~377.6%(P＜0.05)。自然封育后毛竹林土壤的非毛管孔隙度显著增大(P＜0.05),表层(0~30 cm)土壤容重显著降低(P＜0.05),毛竹林土壤非毛管持水量显著增加(P＜0.05);自然封育20 a后表层(0~30 cm)土壤最大持水量比常规经营显著提高了18.1%~33.2%(P＜0.05)。  结论  自然封育能显著提高凋落物的持水能力和表层土壤的持水效能,且随着封育年限的延长水源涵养功能增强。图4表4参25     

大青山不同植被下的地表径流和土壤侵蚀

该文以内蒙古大青山6种植被为对象,在不考虑林冠层作用的条件下,于2006—2007年用人工降雨方法,以地表径流和土壤侵蚀为指标,研究不同植被条件下地表的产流产沙状况,并就降雨因子、坡度、凋落物、地被物、土壤等因子与产流产沙的相关性进行探讨,以期为大青山生态环境建设和植被恢复与保护提供依据。结果表明:①４种林地间凋落物特性和土壤物理特性差别较大,白桦山杨林的减流减沙功能最好,落叶松林次之,油松林最差;② 6种植被的水土保持功能不同,差别较大,产沙量大小依次为油松林＞未封育荒草坡地＞落叶松林＞虎榛子林＞已封育荒草坡地＞白桦山杨林,油松林的产沙量是白桦山杨林的218倍;③ 坡度、降雨强度和降雨量对产流产沙影响较大,随坡度、降雨强度和降雨量的增大而增加;④ 降雨季节不同,产流量也不同,主要取决于活地被物层干燥度和凋落物层自然含水率;⑤对于荒草坡地,产流量与坡度和降雨量相关性较大,产沙量与径流量和降雨量相关性较大;对于森林植被,产流量与凋落物厚度和降雨量相关性较大,产沙量与径流量和凋落物厚度相关性较大。      

修剪深度对茶树修剪枝叶生物量及其组分持水特性的影响

为了解茶树修剪对修剪枝叶凋落物生物量及其生态水文特性的影响规律,采用田间修剪与室内持水模拟试验相结合的方法,研究不同深度修剪下修剪凋落物的生物量、持水特性及拦蓄能力。结果表明:3种修剪处理下修剪凋落物的生物量为1.75~2.49t·hm-2,修剪凋落物持水作用主要表现在降雨前期的2h内。枝叶混合样的最大持水率表现为:中度修剪(121.33%)重度修剪(113.69%)轻度修剪(106.16%);其中叶组分的平均最大持水率为137.47%;3种修剪处理下凋落物及其组分的最大吸水速率均表现为:叶混合枝;其中叶的平均最大吸水速率为2.14g·g-1·h-1。而枝叶混合组分的对降水的最大拦蓄率为95.12%~110.12%,有效拦蓄率为79.19%~91.91%,其最大持水量、最大拦蓄量及有效拦蓄量均表现为:中度修剪重度修剪轻度修剪。其中中度修剪下的单次修剪凋落物的有效拦蓄量为2.19t·hm-2。研究表明,茶园生态系统凋落物的拦蓄降水能力要小于森林生态系统。     

森林凋落物层水文生态功能研究

凋落物层作为森林生态系统独特的结构层次,不仅在森林土壤的发育、生态系统物质循环和能量流动过程中具有重要的作用,而且其水文生态效应显著.研究结果表明,凋落物层具有很强持水能力,最大持水率变化为178.4%～332.1%;凋落物层对降水的年截留率为5.7%～12.7%,截留量27.9～93.6 mm.阻滞径流速度的效应显著,坡面流速(V)与径流深度(q)、坡度(α)、凋落物层厚(L)之间的关系为:油松(Pinus tabulaeformis)凋落物层V=17.2q0.346α0.365L0.050;山杨(Populus davidiana)凋落物层V=18.2q0.365α0.360L0.048.林地凋落物层的分解,增加了土壤的有机质含量、改善了土壤结构和理化性质,提高了孔隙率,增强了土壤入渗性能,从而可以明显削减地表径流和冲刷量.林地去除凋落物层后,油松林地径流量比原林分增加了1.96倍,冲刷量增加了2.87倍;山杨林地径流量比原林分增加了1.67倍,冲刷量增加了8.15倍.     

森林凋落物层水文生态功能研究

凋落物层作为森林生态系统独特的结构层次,不仅在森林土壤的发育、生态系统物质循环和能量流动过程中具有重要的作用,而且其水文生态效应显著.研究结果表明,凋落物层具有很强持水能力,最大持水率变化为178.4%～332.1%;凋落物层对降水的年截留率为5.7%～12.7%,截留量27.9～93.6 mm.阻滞径流速度的效应显著,坡面流速(V)与径流深度(q)、坡度(α)、凋落物层厚(L)之间的关系为:油松(Pinus tabulaeformis)凋落物层V=17.2q0.346α0.365L0.050;山杨(Populus davidiana)凋落物层V=18.2q0.365α0.360L0.048.林地凋落物层的分解,增加了土壤的有机质含量、改善了土壤结构和理化性质,提高了孔隙率,增强了土壤入渗性能,从而可以明显削减地表径流和冲刷量.林地去除凋落物层后,油松林地径流量比原林分增加了1.96倍,冲刷量增加了2.87倍;山杨林地径流量比原林分增加了1.67倍,冲刷量增加了8.15倍.     

生态防护工程对高速公路边坡土壤保持效率的影响

研究了郑州市西南绕城高速公路边坡发生土壤流失的规律及不同生态防护工程的影响。结果表明，在植被覆盖度相同时（90％，70％，50％，30％，10％），不同生态防护工程（小拱架，方形网，无生态防护）下的边坡土壤流失量和流失速率各不相同。提出了土壤保持效率的概念和计算方法，建立了3种类型边坡土壤流失量与降雨量，土壤流失速率与降雨强度关系模型，得出3种边坡防护类型土壤流失量与降雨量，土壤流失速率与降雨强度呈较好的幂函数关系；当植被覆盖度为50％～55％时，小拱架、方形网生态防护工程土壤保持效率达到最大值，小拱架生态防护土壤保持效率平均为方形网的1．28倍。     

元谋干热河谷新银合欢林对降水截流的效应

将元谋干热河谷新银合欢林对降雨的再分配过程分成了林冠截流、枯落物截流、土壤截流和地表径流4个层次,对其降水截流效应进行了研究。结果表明:林冠最大截流量为8.1 mm,平均截流量为4.5 mm,最大截流率为56.1%,平均截流率为32.6%,当降雨量大于20 mm时,截流率随着降雨量的增大而迅速下降。林内枯落物最大持水量为8.14~20.33 mm,平均为12.52 mm,为干重的2倍以上,枯落物截流降雨150.2 mm,占降雨收入的24.48%。土壤最大蓄水量可达219.9 mm,裸地为182.6 mm,土壤截流为219.9mm,占降雨收入的35.82%。新银合欢林地表径流为43.4 mm,占降雨收入的7.07%,而裸地对照区的地表径流为413.2 mm,占降雨收入的70.3%。人工林群落的地表径流比裸地低63.19%。通过林地的层层截流,有效地降低了土壤侵蚀,具有较好的水文效应。     

土壤紧实度和凋落物覆盖对城市森林土壤持水、渗水能力的影响

  目的  分析人为干扰对土壤密度、孔隙度、紧实度等物理性质的影响,揭示土壤紧实度、凋落物覆盖决定城市森林土壤的持水和渗水能力,以期为科学管理城市森林凋落物及践踏程度提供科学参考。  方法  以北京市典型城市森林公园?奥林匹克森林公园内森林为研究对象,通过测定不同践踏等级（轻度、中度、重度）、不同凋落物累积量（0 ~ 4 t/hm2、4 ~ 8 t/hm2、8 ~ 12 t/hm2）、不同草被植物覆盖度（0、0 ~ 50%、50% ~ 100%）下表层土壤持水、渗水相关特性,分析土壤紧实度、凋落物覆盖对土壤持水和渗水能力的影响。  结果  （1）践踏程度及凋落物累积量不同对土壤持水、渗水能力有显著影响（P < 0.05）,草被覆盖度对土壤持水、渗水能力无显著影响（P > 0.05）。土壤通气性、持水能力、渗透能力均随践踏程度减弱显著增加。（2）土壤持水量和土壤渗透速率与土壤孔隙度呈显著正相关,与土壤密度呈显著负相关,表明人为干扰正是通过改变土壤通气紧实程度来影响土壤持水及渗透能力。（3）土壤紧实度增加,城市森林土壤持水和渗水能力显著降低;凋落物累积量增加,土壤持水渗水能力变化不明显。（4）土壤持水能力随着土壤紧实度的减少和凋落物累积量的增加而增强,二者具有协同效应;土壤渗水能力随着土壤紧实度的减少而增加,凋落物覆盖对其影响不大。  结论  土壤紧实度、凋落物覆盖决定城市森林土壤持水和渗水能力,减轻人为践踏,适当保留凋落物可以提高土壤持水、渗水能力,减少地表径流。      

北京九龙山不同植被水源涵养作用的研究

通过对北京九龙山植被的一系列水文因子研究表明,在试区降雨稀少、土壤干旱瘠薄的立地条件下,良好的灌木植被同样具有良好的水源涵养作用,其林冠截持率、林下土壤渗透量以及枯落物持水量都不比本区乔木差,并提出了在本区营造水源涵养林应注意的问题。     

几种生态公益林土壤物理性质及其水源涵养功能

对几种生态公益林的土壤物理性质及其水源涵养功能进行了研究,结果表明:营造生态公益林后,土壤的生态功能得到改善;生态公益林地的土壤容重明显低于杉木林地,降低幅度为10%~12%;土壤毛管孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度均有增加;土壤自然含水量和毛管持水量分别较杉木林地提高了13%~28%和23%~27%;不同林地土壤的蓄水量为风景林地>水源涵养林地>水土保持林地>杉木林地,而凋落物持水量和林地蓄水量为水源涵养林地>风景林地>水土保持林地>杉木林地.     

修剪对茶树修剪凋落物水文特性的影响

[目的]分析修剪强度对茶树枝叶凋落物生物量及生态水文特性的影响,为茶园凋落物水文服务功能的定量化研究与评估提供理论依据.[方法]以14年生黄观音茶园为研究对象,采用田间修剪与室内持水模拟试验相结合的方法,测量、计算3种不同修剪强度(0~20、0~15和0~7 cm)凋落物的生物量、持水、失水特性,并将其与时间的相关性进行拟合分析.[结果]3种不同修剪强度下茶树枝叶凋落物的生物量为1.75~2.49 t/ha.修剪凋落物最大持水率排序为中度修剪(121.33%)>重度修剪(113.69%)>轻度修剪(106.16%);重度和中度修剪处理(2.89和2.83 t/ha)的最大持水量显著高于轻度修剪处理(1.86 t/ha)(P<0.05);但重度、中度与轻度修剪最大失水量表现为中度修剪(0.84 t/ha)>重度修剪(0.73 t/ha)>轻度修剪(0.67 t/ha).修剪凋落物吸水速率在0.5 h内最高,表明其具有短时间内迅速拦截降水,减少地表径流形成的作用;凋落物的持水量、持水率、失水量、失水率与浸水时间(t)的最佳拟合方程为W=a+blnt;吸水速率、失水速率与时间(t)最佳拟合方程为幂函数V=atb.[结论]茶园成龄后,中度和重度修剪下枝叶凋落物的持水量差别不明显,但均高于轻度修剪,表明中度或重度修剪可提高茶园生态水文功能.     

豫西山地主要森林植被类型的近地表层水文特征

以登封市山地为研究对象,对豫西山地的侧柏麻栎混交林(Ⅰ)、侧柏纯林(Ⅱ)、阔杂林(Ⅲ)、刺槐纯林(Ⅳ)、黄荆灌丛(Ⅴ)5种森林植被类型的近地表土壤(0～20 cm)和枯落物层的水文特征进行了研究.结果表明:(1)5种植被类型的土壤容重为0.965～1.402 g·cm-3;土壤总孔隙度在40.7%～69.1%之间.除刺槐纯林外,其它4种植被类型0～10 cm层土壤的毛管孔隙度均小于10～20 cm层.5种植被类型0～10 cm层土壤的非毛管孔隙度均大于10～20 cm层;各种植被类型的0～10和10～20 cm层土壤初渗速率和土壤最终渗透率变化规律基本一致,其大小顺序为阔杂林>刺槐纯林>黄荆灌丛>侧柏纯林>侧柏麻栎混交林;不同植被类型土壤持水性能差异较大,土壤饱和持水量由大到小的顺序为刺槐纯林>阅杂林>黄荆灌丛>侧柏纯林>侧柏麻栎混交林.(2)5种植被类型枯落物蓄积量在8.13～19.76 t·hm-2之间,其大小顺序为侧柏麻栎混交林>刺槐纯林>侧柏纯林>黄荆灌丛>阔杂林;侧柏栎树混交林的枯落物最大持水量为最高,达45.59 t·hm-2,侧柏纯林的最低,为17.24 t·hm-2.(3)以0～20 cm土壤饱和持水量和枯落物的最大持水量,得到近地表层总持水能力,以综合评价森林植被近地表的水文效应.刺槐纯林近地表总持水能力最高(1 450.93 t·hm-2);其次是阔杂林和黄剂灌丛;最低的是侧柏庥栎混交林(880.59 t·hm-2).     

不同植被恢复模式凋落物水分涵养能力比较研究————以桂西北喀斯特石漠化地区为例

植被凋落物是森林生态系统的重要组成部分,对维持森林生态系统正常的物质循环和养分平衡,保持水土等方面均具有重要的作用.为了深入了解不同植被凋落物的水分涵养能力,作者对桂西北典型石漠化地区的宜州、环江、平果等地进行了实地调查和采样.通过对不同植被恢复模式调查样地凋落物现存量、凋落物持水特性和土壤含水量等相关项目的分析测试及数据整理,得到不同植被凋落物的现存量及最大持水量、最大持水率、土壤含水量的大小排序.其中,凋落物现存量的排序为:青冈栎＞杂木林＞湿地松＞单性木兰＞枫香＞湿地松 桉树混交林＞桉树＞青檀＞吊丝竹＞檀木＞杉木林＞任豆＞黄荆;凋落物最大持水量的排序为:青冈栎＞杂木林＞单性木兰＞枫香＞青檀＞湿地松 桉树混交林＞吊丝竹＞湿地松＞桉树＞檀木＞杉木林＞任豆＞黄荆:凋落物最大持水率的排序为:黄荆＞杉木、任豆＞青檀＞枫香、单性木兰、吊丝竹＞檀木＞青冈栎＞杂木林＞湿地松 桉树混交林＞桉树＞湿地松;土壤含水量的排序:任豆＞吊丝竹＞黄荆＞青冈栎＞青檀＞杂木林＞湿地松＞湿地松 桉树混交林＞框木＞单性木兰＞枫香＞按树＞杉木.通过对实验数据的处理分析,综合考虑经济成本及气候地理等因素,作者提出了提高土壤水分涵养能力的优化植被恢复模式,为桂西北石漠化地区生态恢复提供参考.     

安徽肖坑亚热带常绿阔叶林土壤水源涵养功能的研究

对安徽肖坑亚热带常绿阔叶林不同林龄阶段林分的土壤物理性质、凋落物持水量以及林地土壤蓄水性能等进行研究。结果表明,不同林分的土壤物理性质及其水源涵养功能差异明显。在森林植被恢复过程中,随着林分生长,林地凋落物层逐渐发育,土壤性质得到明显改善,土壤水文功能逐渐提高。依据林地总蓄水量和有效蓄水量的大小,不同林分的水源涵养功能依次为:近熟林(2152和244 t.hm-2)>中龄林(2010和227 t.hm-2)>幼龄林(1883和186 t.hm-2)。近熟林土壤的水源效应显著高于幼龄林。     

土壤水分变异对降雨和植被的响应

在我国半干旱地区水土流失严重的黄土高原,开展土壤水分的时空变异研究有着极其重要的生态意义,是土地可持续利用的基础。该文利用时间序列分析方法,研究了黄土高原丘壑区降雨、植被对土壤水分特征变化的影响。结果表明,红豆草和豌豆的表层土壤含水量对降雨响应速度快于油松土壤含水量;水分入渗增湿与同期降雨量密切相关;土壤含水量对降雨的响应时间随土层深度的增加而变长。     

祁连山青海云杉林枯落物层水文效应分析

通过对祁连山青海云杉林及其它林型凋落物累积量、分解过程随时间变化的分析,研究了枯枝落叶层的持水能力、截留作用和蓄水保土效益,青海云杉林年凋落物量为2.689 t/hm2a,它的枯落物层最大持水量相当于12.5 mm的降雨量。枯枝落叶层对降水的截留率随降水强度的增加而减小,其指数模型为:Y=92.268 e-0.0421x (R=0.973)。经分析认为祁连山青海云杉林及其它林型枯枝落叶层的水文效应最终体现在水土保持和水源涵养效能上,为综合评价祁连山水源涵养林水文效应提供了科学依据。     

路基边坡草灌植被消减降雨侵蚀定量分析

为了揭示路基边坡草灌植被护坡作用的本质,提高生态防护效益,2005-2008年选择路基边坡不同土壤类型和草灌植被为研究对象,利用野外径流小区法和数据分析,结果表明:1)确定了项目区的侵蚀性降雨指标;2)确定了降雨侵蚀力被草灌植被消减的量化方法,揭示了植被覆盖度在其中所起的决定作用;3)不同土壤类型边坡植被消减降雨侵蚀力效果。砂姜黑土:紫花苜蓿95.8%、高羊茅95.4%、紫穗槐93.2%、狗牙根89.6%、小叶扶芳藤82.3%;黄黏土:紫穗槐93.9%、紫花苜蓿91.4%、高羊茅90.7%、小叶扶芳藤85.8%、狗牙根83.1%;粉砂土:高羊茅96.1%、紫花苜蓿94.7%、狗牙根94.6%、紫穗槐93.8%、小叶扶芳藤83.2%。研究对路基边坡生态防护具有实际指导作用。     

干扰对固沙樟子松林凋落物特征及持水性的影响

为明确干扰对樟子松Pinus sylvestris var.mongolica固沙林凋落物水文生态功能的影响,采用野外调查与室内持水法,选择章古台林龄为37和46 a樟子松为对象,以邻近立地条件一致的围封林地为对照,研究干扰对不同类型凋落物的蓄积量、持水量、持水率和吸水速率等特征的影响。结果表明:①樟子松林下凋落物盖度、厚度与蓄积量在干扰条件下分别为60%~85%,0.4~1.4 cm和1.8~2.8 t·hm-2,均极显著小于封闭条件（P < 0.001）。②不同类型凋落物的最大持水量为（0.24±0.04）~（15.02±3.56）t·hm-2,总体表现为在干扰条件下均显著小于封闭条件（P < 0.05）;在干扰条件下,不同凋落物的最大持水率从大至小依次为草本类、松针类、其他类,而在封闭条件下表现为草本类、其他类、松针类;不同凋落物的持水过程总体表现为初期大幅增加,其后趋缓,但是其快速持水的早晚各异,且草本类凋落物持水快速期在干扰条件下有所提前。③草本类凋落物的前期吸水速率明显高于松针类和其他类;草本类凋落物吸水速率在干扰条件下高于在封闭条件下;在干扰条件下,松针类凋落物的吸水速率较其他类的低,而在封闭条件下较高。总之,长期的松针收集与放牧干扰,通过影响樟子松林凋落物蓄积量、组成结构及其持水性,限制樟子松人工林的水文功能,亟需制定相应的经营与管理措施。