林分枯落物持水能力研究

枯落物层是森林结构中重要的组成部分,在森林生态系统中发挥着水源涵养与水土保持的作用。通过对不同林分未分解枯落物层和半分解枯落物层0.5 h、1 h、3 h、5 h和24 h持水量的分析比较,发现各林分未分解枯落物层24 h最大持水量从大到小依次为忍冬(51.95 g)、杜仲(40.64 g)、樟子松(39.98 g)和油松(39.81 g);各林分半分解枯落物层持水量从大到小依次为油松(32.84 g)、樟子松(26.94 g)、杜仲(25.58 g)和忍冬(23.07 g);未分解枯落物层持水量皆大于半分解枯落物层持水量;不同林分各时段两层枯落物总持水能力从大到小依次为忍冬、油松、樟子松和杜仲。     

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。     

三种主要森林类型枯落物水文效应研究

江河中上游森林水文研究是国内外研究的热点领域。选取关帝山林区腹地的文峪河流域,通过野外和室内实验相结合,运用数理统计方法,研究了该流域三种主要森林类型枯落物的水文效应。结果表明:不同森林类型下的枯落物量存在较大差异,油松、华北落叶松和辽东栎枯落物的现存量分别为18.62 t/hm2、16.29 t/hm2、11.06 t/hm2,其中未分解层的枯落物量大于半分解层的枯落物量。三种林分的枯落物持水量也不同,油松、华北落叶松和辽东栎枯落物的持水量分别为:5.62 mm、5.08 mm、3.73 mm。     

植被退化对尕海湿地枯落物分解的影响

[目的]分析植被退化对青藏高原东部尕海湿地枯落物分解的影响,为湿地生源要素生物地球化学循环过程研究提供基础依据。[方法]采用分解袋法,研究尕海泥炭沼泽和沼泽化草甸不同植被退化梯度湿地枯落物分解特征及其影响因素。[结果]各植被退化阶段湿地枯落物分解过程存在显著差异,植被退化总体抑制了枯落物分解,但不同湿地类型枯落物分解对植被退化响应有所不同;在生长季内(5—9月),沼泽泥炭植被未退化枯落物分解速率显著高于退化(p0.05);沼泽化草甸平均分解速率排序为:未退化(0.028 9g/d)中度退化(0.028 7g/d)轻度退化(0.028 0g/d);各植被退化阶段湿地的枯落物分解过程具有明显的年际变化特征,总体表现为2014年分解较快,2015,2016年相对较慢;温度和降雨对各退化阶段枯落物分解速率具有促进作用,但作用不显著。[结论]尕海湿地植被退化过程中枯落物分解动态受到枯落物自身性质、气候条件、土壤营养状况等自然环境条件的共同影响,相比而言,受枯落物性质的影响更大。     

天然杨桦次生林表层土壤水分与枯落物的空间异质性

枯落物作为水分调节的作用层,对森林生态系统的水分循环起着重要作用。采用地统计理论和方法对天然杨桦次生林的表层土壤水分和不同分解程度的枯落物空间异质性进行分析。结果表明,表层土壤水分、枯落物未分解层、半分解层和已分解层的空间变异均以指数理论模型的拟合效果较好,其结构比分别为88.3%,66.6%,89.2%和57.79%,未分解层和已分解层具有中等强度的空间相关性,表层土壤水分与半分解层具有强烈的空间相关性。分形维数显示表层土壤水分和枯落物层的空间分布格局无显著的各向异质性结构特征。从全方位的分形维数来看,表层土壤水分的分形维数为1.918;枯落物半分解层的分形维数最大,为1.967,明显与其他枯落物层不同;未分解和已分解层分形维数相对较小,分别为1.925和1.928。从空间分布格局来看,半分解层呈明显的斑块状分布,东-西和南-北方向均无明显差异;表层土壤水分、未分解层和已分解层空间分布较为连续,且具有相似性,空间分布在东-西方向上差异明显,南-北方向上差异较小。     

封育措施下荒漠草原不同枯落物分解特征

以荒漠草原优势植物羊草(Leymus chinensis)、短花针茅(Stipa breviflora)及羊草+短花针茅(Leymus chinensis+Stipa breviflora)枯落物为研究对象,通过模拟试验,采用分解袋法,测定不同枯落物在分解过程中残留率的变化,分析枯落物元素释放规律及分解过程中对土壤性质的影响。结果表明:(1)在整个试验期内,不同枯落物残留率和质量损失率呈慢—快趋势,分解速率表现为羊草+短花针茅>短花针茅>羊草;试验区枯落物分解可以较好地拟合为Olson模型,不同枯落物分解50%和95%分别需要2.79~3.15,12.05~13.62年;(2)经过360天的分解,不同枯落物的全C、N、P均表现为释放的状态(NAI<100%),其中全C呈现波动释放的变化特征,释放比例为47.88%~54.54%;全N、全P呈释放—富集—释放的变化特征,其释放比例分别为36.34%~47.87%,57.08%~74.71%。(3)不同枯落物的分解均提高土壤有机C、N、P含量,均比初始值分别增加1.41~1.50,1.27~1.40,0.14~0.15 g/kg。研究结果为草地生态系统元素循环过程提供理论依据。     

元阳梯田水源区优势树种枯落物水文特性

对元阳梯田水源区优势树种枯落物水文特性的研究,有利于进一步揭示森林的水源涵养功能。通过野外调查采样与室内试验分析,对元阳梯田优势树种枯落物储量、持水能力、拦蓄能力以及持水过程进行了研究。结果表明:枯落物总储量为6.06～8.2 t/hm²,半分解层的枯落物储量绝大多数要大于未分解层;枯落物总厚度为6.1～8.8 cm,半分解层厚度大于未分解层;枯落物半分解层自然含水率要明显高于未分解层;枯落物半分解层最大持水量要大于未分解层最大持水量,但是优势不明显,总枯落物层最大持水率为132.1%～247.3%;枯落物总的有效拦蓄量为2.07～8.01 t/hm²,其中未分解层的有效拦蓄量要大于半分解层;枯落物层持水量与吸水速率随时间变化过程中,在0～2 h时间段内变化较大,浸水8 h后,持水量与吸水速率两者的变化曲线均比较平缓,变化幅度较小;枯落物层持水量与浸水时间存在显著的对数关系,枯落物吸水速率与时间存在显著的幂函数关系。     

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。     

六盘山林下地被物分布特征

对六盘山不同植被的地被物分布特征进行研究发现,华北落叶松、白桦和油松林下草本植物物种丰富。辽东栎林枯落物叶片宽厚肥大,分解后枯落物较为松软,厚度最大,枯落物总储量仅次于华北落叶松。不同森林植被枯落物中,针叶枯落物所占比例最大。未分解层储量／厚度比值小于半分解层,9月份针叶林枯落物储量／厚度比值最大。天然次生林辽东栎林植被结构复杂,尽管不断有枯落物补充,枯落物却能迅速破碎分解,一方面能够迅速补充土壤养分含量,另一方面能够在地表形成更为疏松的枯落物层,因此7—9月份辽东栎林枯落物变化较大。     

生态抚育对华北落叶松幼龄林枯落物和土壤水文效应的影响

生态抚育是培育森林的基础和关键性技术环节,也是森林生态系统经营的重要组成部分。该文比较了生态抚育措施对华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr)幼龄林森林枯落物和土壤水文效应的影响。研究结果表明:生态抚育后改变了林地光照、温度等环境条件,有利于枯落物的分解,抚育后华北落叶松幼龄林林地枯落物总储量减少41%,枯落物自然持水量、最大持水量、有效持水量和实际拦蓄量也明显减小。抚育改变了表土层的结构,从而降低了土壤的容重,提高了林地表层的毛管孔隙度和总孔隙度,改善了土壤的通气性能,提高了土壤的持水量,使抚育后的林地土壤稳渗速率增加(0.33mm/min),林地的土壤水分渗透能力增强,有利于减小或遏制水土流失。     

栓皮栎林分枯落物对土壤-植物系统水分运动的影响

[目的]分析枯落物层对森林生态系统水分循环的作用。[方法]利用稳定同位素技术,测定了在旱季和雨季栓皮栎木质部水分以及枯落物层和不同土壤层水分的同位素特征。通过对比不同环境条件下(干旱期和降雨前后)枯落物层和土壤水分同位素组成的变化,并根据其与植物茎水分同位素特征的差异判断栓皮栎不同季节的水分利用来源。[结果]在旱季,随着干旱期的进行,对于平均枯落物层厚度,表层0—30cm土壤水分同位素特征由于蒸发分馏的影响逐渐变得富集,而对于因为特殊地形而造成的未分解枯落物层较厚的地方,则土壤水分同位素特征随着干旱期的进行几乎不发生变化;栓皮栎的水分来源主要集中在表层,随着干旱期的延长没有发生变化;在雨季,极端降雨后,土壤同位素特征表明枯落物截留降雨的效应明显,被枯落物截留的雨水以活塞流的形式继续向土壤入渗,栓皮栎的水分来源主要来自于表层0—10cm枯落物层(分解层)的土壤;土壤剖面水分同位素特征呈现的梯度变化与土壤层的结构有关。[结论]枯落物层的厚度,特别是未分解层,对土壤水分的同位素特征影响有差异;枯落物层的水文效应也间接改变了植物的水分利用。     

冀西北地区不同生态系统枯落物的水文效应

[目的]揭示不同植被生态系统枯落物水文效应的差异,为张家口地区生态空间格局优化提供支撑。[方法]基于样地调查和统计分析方法,分别对冀西北地区张家口市森林、农田和草地3种生态系统的枯落物在生长季末期持水能力及其与生物量之间的关系进行分析。[结果]①森林生态系统枯落物的最大持水量(30.7t/hm~2)、有效拦蓄量(22.97t/hm~2)、有效拦蓄率(187.49%)和吸水速率(5.84g/h)4个指标均优于其他两类生态系统。②草地枯落物的各项水文指标均值皆高于农田,最大持水率甚至高于森林生态系统。③枯落物生物量与其最大持水量和有效拦蓄量呈显著正相关关系,而枯落物占生态系统总生物量的比例随总生物量增加呈幂数下降。[结论]如果造林营林方式正确,森林生态系统能够提升区域水源涵养水平,同时草地的水源涵养能力不容忽视,市域内大范围的耕地向草地扩展,将直接影响区域的水源涵养能力。以生物量表征的生态系统固碳能力与枯落物蓄水所反映的水源涵养能力之间的响应关系在生态系统不同尺度下具有不同的表现,在对区域生态空间格局进行优化时,需明确特定环境下不同生态系统类型枯落物的水源涵养能力及其变化对其他生态服务功能的影响,从而实现各生态系统平衡发展。     

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。     

北京地区典型树种及非生物因子对枯落物水文效应的影响

枯落物层对森林水文循环有着重要的影响。该文以华北土石山区15种典型林分(不同树种、林分密度、立地条件等)条件下的枯落物为研究对象,通过野外调查、室内(泡水、降雨模拟)试验等手段,研究分析了典型林分枯落物的水文效应。研究结果表明,阳坡油松林的枯落物蓄积量显著大于阴坡油松林(P0.05),但不同林分密度条件下油松林的枯落物的蓄积量无显著差异(P0.05)。不同树种之间有针叶林枯落物蓄积量大于阔叶林的规律。通过不同林分的枯落物浸泡试验和统计发现,不同林分枯落物的最大持水量(water holding capacity,WHC)范围为9.72~48.92 mm,林分密度、枯落物半分解层比例、坡度、枯落物蓄积量对枯落物的最大持水能力的影响依次降低,其中枯落物的最大持水量与林分密度呈二次曲线关系。结合室内人工降雨模拟试验研究发现,降雨量达到35~45 mm时,各典型林分的枯落物截留量达到有效截留量,且有效截留量与最大持水能力的比值范围为40%~91%。     

关帝山两种典型乔木林枯落物持水性能初探

通过野外和室内实验相结合,运用统计方法,比较研究了关帝山腹地林区辽东栎和油松两类不同森林类型下枯落物的持水量和持水率。研究表明:油松和辽东栎枯落物的现存量分别为18.62 t/hm2、11.06 t/hm2,其中未分解层的枯落物量大于半分解层的枯落物量。两种林下的枯落物持水量也不同,油松和辽东栎枯落物的持水量分别为:5.62 mm、3.73 mm。根据数理统计方法,建立了枯落物持水量和浸泡时间之间的函数关系。     

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。     

太行山区主要森林生态系统水源涵养能力

森林生态系统水源涵养功能是林冠层、枯落物层和土壤层对大气降水进行再分配的过程。本文通过文献收集整理太行山地区森林植被林冠一次降水截留量、枯落物层持水量和土壤层贮水量数据,分析该地区主要森林植被对降水的截留和贮蓄能力,采用综合蓄水能力法对森林植被的综合涵养水源能力进行评价,旨在为合理经营和管理森林生态系统提供依据。结果表明:1)土壤非毛管孔隙度与生态系统综合持水量呈正相关,且最大持水量占整个森林生态系统综合持水量的90%以上,表明土壤层作为森林生态系统水文效应最重要的一层,是整个森林系统水分循环的主要贮蓄库和调节器;2)针叶林中油松和侧柏的冠层一次降水截留量显著高于其他林型,其林冠结构更加适应该地区气象条件,林冠层降水再分配能力也优于其他林型;3)混交林郁闭度低,有利于林下灌、草丛的生长,其枯落物现存量比纯林和人工林更高,虽然林冠一次截留量低但林下具有丰富的枯落物层而更易涵养水源;4)天然林综合蓄水能力整体高于人工林,侧柏人工林和油松人工林综合蓄水能力仅次于刺槐、侧柏和油松天然林。综上可见,合理利用森林资源防止水土流失、天然林长期封育和合理控制优势树种密度及增加植被覆盖率对太行山地区植被恢复和生态建设具有重要意义。为提高该区综合水源涵养能力,可增加乡土树种油松和侧柏人工林的种植面积。     

岷江上游两种亚高山林分枯落物层水文特征研究

研究对比了岷江上游岷江冷杉林和川滇高山栎林枯落物层的水文特征,结果表明,川滇高山栎林凋落呈现多峰型,凋落高峰出现在6月,8月和10月;而岷江冷杉林凋落则为双峰型,凋落高峰出现在10月份和1月份.川滇高山栎林的枯落物未分解层、半分解层和已分解层的现存量分别为4.00 t/hm2.6.77 t/hm2和14.43t/hm2;而岷江冷杉林的枯落物未分解层、半分解层和已分解层的现存量分别为1.14 t/hm2,7.40 t/hm2.11.99t/hm2.川滇高山栎林和岷江冷杉林枯落物总最大持水量为分别为(60.23±11.82)t/hm2和(66.79±24.05)t/hm2.两种森林群落类型枯落物持水量(mm)与浸水时间(h)呈较好的对数函数关系.枯落物未分解层、半分解层和已分解层的持水量与浸水时间之间均呈极显著相关(p<0.001).     

冀北山区三种典型森林类型枯落物水文效应研究

枯落物层在森林生态功能中具有十分重要的作用。在冀北山区北沟林场搜集了3种典型森林群落枯落物,研究其储量和持水特性。结果表明：3种林分类型枯落物半分解层的储量均大于未分解层;枯落物最大持水量总和为：油松蒙古栎混交林（155.31t/hm2）〉山杨桦树混交林（105.62t/hm2）〉落叶松桦树混交林（88.17t/hm2）;枯落物有效拦蓄量半分解层均大于未分解层,排序为：油松蒙古栎混交林（128.15t/hm2）〉山杨桦树混交林（82.27t/hm2）〉落叶松桦树混交林（69.22t/hm2）;总的有效持水量为：油松蒙古栎混交林（132.01t/hm2）〉山杨桦树混交林（89.39t/hm2）〉落叶松桦树混交林（74.95t/hm2）;枯落物各层持水量与浸泡时间呈很好的对数关系。总之,油松蒙古栎混交林保持水土效果最佳。     

河北省木兰林管局典型森林类型枯落物水文效应研究

枯落物层作为森林水文效应的第二个活动层,在调节森林水文过程中具有重要的意义。对木兰林管局6种典型天然林分枯落物层的水文效应进行了初步研究,结果表明：（1）华北落叶松-白桦-黑桦混交林枯落物总蓄积量最大为30.47 t/hm2,最大持水量最高为63.57 t/hm2;白桦-黑桦混交林枯落物最大持水率最大为257.80%。（2）未分解层和半分解层枯落物浸泡12 h均已基本达到饱和,持水量与浸泡时间呈明显对数关系;枯落物吸水速度在开始1 h内较快,6 h后速度逐渐减慢,吸水速率与浸泡时间均呈明显幂函数关系。（3）华北落叶松-白桦-黑桦混交林的有效拦蓄能力最强,为48.60 t/hm2;山杨-黑桦-蒙古栎混交林的有效拦蓄能力最弱,为16.47 t/hm2。即华北落叶松-白桦-黑桦混交林枯落物的水土保持能力最强,森林较健康,山杨-黑桦-蒙古栎混交林最弱,健康状况有待改善。