黄土残塬沟壑区3种林地枯落物和土壤水源涵养功能

为了研究黄土残塬沟壑区典型林地枯落物和土壤水文特性,并对黄土残塬沟壑区造林树种的选择及功能导向型林分改造提供依据,于2017年在山西省吉县蔡家川流域选择刺槐林、油松林、刺槐×油松混交林为研究对象,分别采用浸泡法、环刀法对林地枯落物层和土壤层持水性能进行定量化研究,探究其水源涵养功能。结果表明:(1)3种林地枯落物总储量在105.49~148.38t/hm~2之间变动,且半分解层储量大于未分解层储量;油松×刺槐混交林地枯落物总厚度最大(3.8cm),刺槐林次之(3.6cm),油松林最小(3.4cm);(2)枯落物最大持水量(率)均为油松×刺槐混交林最大,刺槐纯林次之,油松纯林最小,分别为117.99t/hm~2(387.12%),106.19t/hm~2(324.31%),82.86t/hm~2(305.76%);(3)枯落物有效拦蓄量与持水量(率)表现一致,均为阔叶林优于针叶林,有效拦蓄量为83.66~195.72t/hm~2,有效拦蓄率为121.75%~292.21%;枯落物持水量、吸水速率与浸水时间分别符合对数函数和指数函数;(4)3种林地土壤容重均值在0.99~1.01g/cm~3浮动,总孔隙度为49.39%~50.09%,土壤有效持水量为32.99~81.73t/hm~2,林地土壤入渗速率与入渗时间呈幂函数关系。综合3种林地枯落物层和土壤层的涵养水源能力表现为油松×刺槐混交林较高,油松纯林较差。建议在现有林分改造中,宜将刺槐纯林和油松纯林逐渐向混交林模式改进。     

半干旱黄土丘陵沟壑区几种不同人工水土保持林枯落物储量及持水特性研究

通过对土桥沟流域SW33-SW75坡向的4种类型人工水土保持林（油松纯林、刺槐纯林、侧柏纯林、油松刺槐混交林）林下枯落物储量的调查结合室内持水试验,运用数理统计的方法分别得到4种林分林下枯落物的储量、最大储水量、吸水速率等水文特征参数。结果表明:①4种林分的单位面积枯落物蓄积量2.35～3.32 t/hm²,其由大到小的排列顺序为:油松林>油松刺槐混交林>侧柏林>刺槐林;②4种林分枯落物的最大持水量存在一定的差异。油松刺槐混交林、油松林、刺槐林、侧柏林的枯落物最大持水量分别相当于0.739,0.73,0.663,0.524 mm的降雨。这4种林分枯落物最大可吸收其自身重量2.11～2.90倍的降雨;③4种林分枯落物的未分解层和半分解层的持水量与时间呈线性相关,在浸水的前2 h内,吸水速度较快,随着时间的延长趋势逐渐变缓,当枯落物在水中浸泡8 h时,持水量基本上达到最大值;④枯落物未分解层和半分解层的吸水速率与时间之间存在一定的相关关系,在浸水的前0～2 h,吸水速率较快,4～6 h后下降速率逐渐减缓。     

多因素干扰下森林公园枯落物水文效应

为探究森林公园植被的水源涵养能力,为森林公园植被配置和经营管理提供依据,研究选取天龙山森林公园6种林分(油松、山杨、刺槐、油松—侧柏混交林、侧柏—油松—杏树混交和灌木林)为研究对象,通过测定林下枯落物厚度、蓄积量、持水性能和干扰度等指标,研究不同林分类型枯落物水文效应。结果表明:(1)所有林分枯落物干扰度范围为无到中度,厚度范围为0.57~2.63 cm,山杨最厚,侧柏—油松—杏混交林最薄;蓄积量范围为7.20~16.30 t/hm²,油松—侧柏混交林最大,侧柏—油松—杏混交林最小。(2)6种林分除山杨林以外,半分解层最大持水量均大于未分解层持水量,其中油松—侧柏最大,山杨最小;未分解层最大持水率均大于半分解层,刺槐最大,灌木林最小。枯落物的总最大持水量为20.02~27.90 t/hm²,总最大持水率为187.40%~277.89%,针阔混交林的持水率较高。(3)山杨有效拦蓄量最大,为15.05 t/hm²,而油松最小,为12.33 t/hm²;侧柏—油松—杏混交林的拦蓄率最大;(4)枯落物持水量、持水率与时间分别为对数和幂函数关系,均在泡水2 h达到极值。综合对比6种林分,轻度干扰的山杨水文效益最优,中度干扰的油松纯林、油松—侧柏混交林最差;阔叶树种水文效应较优于针叶树种,针阔混交优于纯林。研究结果可为森林公园植被管理和水土保持效益评价提供参考依据。     

北京九龙山8种林分的枯落物及土壤水源涵养功能

为了阐明森林植被的水源涵养功能,对北京九龙山油松纯林、华北落叶松纯林、侧柏纯林、樟子松纯林、栓皮栎纯林、五角枫纯林、油松日本落叶松混交林、油松华北落叶松混交林等8种林分类型的枯落物和土壤持水性能进行研究.结果表明：各林分枯落物总储量变化范围为8.87 ～47.87 t/hm^2,其中未分解层储量大于半分解层储量;综合枯落物未分解层和半分解层最大持水量和有效拦蓄量的变化规律来看,油松纯林最大持水量最大（36.46t/hm^2）,其次为华北落叶松纯林（36.06 t/hm^2）,侧柏纯林最小（11.83 t/hm^2）;油松日本落叶松混交林的有效拦蓄量最大（23.51 t/hm^2）,其次为樟子松纯林（19.85 t/hm^2）,侧柏纯林最小（9.53t/hm^2）;综合考虑不同林分枯落物与土壤涵养水源能力发现,华北落叶松纯林和油松华北落叶松混交林具有良好的水源涵养功能;不同层次枯落物持水量、吸水速率与浸水时间均存在较好的函数关系;8种林分土壤容重均值在0.89～ 1.41 g/cm3之间变动,总孔隙度在39.43％ ～54.23％之间变动;林地土壤的入渗速率与人渗时间通过回归分析得出,二者呈幂函数关系,且R2值均在0.90以上.     

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。     

大伙房水库流域不同植被类型枯落物层和土壤层水文效应

为了研究大伙房水库流域森林生态系统枯落物层和土壤层水文效应,以流域内3种不同植被类型为研究对象,采用浸泡法、环刀法对其枯落物层和土壤层水文功能进行定量研究。结果表明:(1)3种植被类型枯落物蓄积量为23.20～39.11t/hm~2,表现为刺槐天然次生林油松人工林落叶松人工林,且阔叶林枯落物半分解层蓄积量大于未分解层,而针叶林则相反。(2)枯落物层最大持水量为50.24～109.19t/hm~2,有效拦蓄量为41.70～90.71t/hm~2,均表现为刺槐天然次生林油松人工林落叶松人工林,刺槐天然次生林枯落物层持水功能较好。(3)枯落物未分解层、半分解层分别在浸水10,8h基本达到饱和,持水量与浸水时间呈明显对数关系(R20.91);枯落物在浸水1h内吸水速率变化最大,4h左右吸水速率明显减缓,吸水速率与浸泡时间呈明显幂函数关系(R20.93)。(4)3种植被类型土壤容重均值变化范围为1.10～1.25g/cm~3,总孔隙度变化范围为27.96%～30.19%,土壤有效持水量变化范围为21.11～29.39t/hm~2,不同植被类型土壤层持水能力表现为刺槐天然次生林油松人工林落叶松人工林,土壤入渗速率与入渗时间呈明显幂函数关系(R20.90)。综合3种植被类型枯落物层及土壤层水文功能表明刺槐天然次生林的水源涵养功能较强,建议在该流域加强天然次生林的保护和恢复。     

辽西低山丘陵区针叶林与阔叶林枯落物持水性对比

为对比分析辽西低山丘陵区针叶林与阔叶林枯落物的持水性差异,为辽西森林植被恢复提供科学依据和技术支撑,选取3个针叶林(红松林、油松林、兴安落叶松林)和3个阔叶林(榆树林、山杨林、紫椴林)下的枯落物作为研究对象,采用野外现场采样与室内浸水相结合的方法对枯落物的持水特性进行测定.结果表明:针叶林平均蓄积量大于阔叶林,其中针叶林蓄积量在14.65 ～ 17.75 t/hm2,阔叶林在8.44 ～ 16.92 t/hm2;针叶林枯落物平均厚度(2.79 cm)大于阔叶林(2.44 cm);针叶林最大持水率在148.88％ ～ 173.19％,阔叶林在145.42％ ～156.91％;针叶林有效拦蓄水量为19.47～25.59 t/hm2,阔叶林有效拦蓄水量为10.56～ 22.04 t/hm2,表现为针叶林下枯落物的拦蓄能力更强;针叶林半分解层拦蓄水量显著大于未分解层,阔叶林未分解层拦蓄水量大于半分解层;阔叶林未分解层吸水速率大于针叶林.     

河北省太行山区3种人工水土保持林枯落物及土壤水文效应

[目的]揭示人工水土保持林林下枯落物以及土壤持水特征,为太行山区水土保持林的建造和规划提供理论依据。[方法]运用烘干法,室内浸泡法,环刀法等得出不同林分林下枯落物蓄积量、持水量、吸水速率、最大持水能力和拦蓄量,比较了不同林分枯落物和土壤的持水能力。[结果]枯落物总储量范围为9.96~19.19t/hm2,表现为栓皮栎林总储量最大,荒坡总储量最小。枯落物最大持水量变化范围为23.76~66.72t/hm2,栓皮栎—侧柏混交林最大,荒坡最小。栓皮栎—侧柏混交林有效拦蓄量可达51.50t/hm2,在各林分中最大;荒坡有效拦蓄量为19.55t/hm2,在各林分中最小。枯落物持水量、吸水速率均与浸泡时间呈相关关系,前者为对数关系(R0.97),后者为幂函数关系(R0.98)。各林分土壤容重均值介于1.14~1.55g/cm3,总孔隙度介于38.62%~43.76%。各林分土壤有效持水量表现为:刺槐林栓皮栎—侧柏混交林栓皮栎林荒坡,其中刺槐林最大(为106.85t/hm2),荒坡最小(为89.37t/hm2)。[结论]水土保持林持水能力远大于荒坡。     

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。     

晋西黄土区典型林分枯落物层水文生态特性研究

选择山杨栎类次生林（以下简称次生林）、刺槐林、侧柏林、油松林为研究对象，通过样地调查，结合室内浸泡方法，对比分析枯落物（未分解层、半分解层）的水文特征指标，研究典型林分枯落物层水文生态特性。结果表明：（1）枯落物厚度为3.93~4.95 cm，刺槐林最大，油松林最小；蓄积量为次生林最大（19.28 t/hm²），侧柏林（18.03 t/hm²）和刺槐林（17.57 t/hm²）次之，油松林最小（14.73 t/hm²），未分解层蓄积量小于半分解层。（2）枯落物最大持水量（率）为30.92~61.31 t/hm²（197%~320%），次生林最大，依次为刺槐林、侧柏林，最小为油松林。（3）枯落物有效拦蓄存在显著差异（P>0.05），表现为次生林（31.29 t/hm²） > 刺槐（22.20 t/hm²） > 侧柏（18.19 t/hm²） > 油松（13.94 t/hm²），有效拦蓄率为107%~173%。（4）在浸水2 h内，枯落物持水量和吸水速率变化以次生林与刺槐林最为迅速，半分解层较未分解层变化迅速；持水过程中，两者与时间分别呈对数函数（R²>0.89）和幂函数关系（R²>0.99）。在4种林地中，次生林林下枯落物水文生态潜力最优，油松纯林最差，表现为次生林 > 刺槐 > 侧柏 > 油松。刺槐是除次生林外的3种人工林中最优林种。建议研究区内合理优化恢复树种配置，以提高水文生态功能。     

滦河典型林分枯落物层与土壤层的水文效应

[目的]研究滦河上游典型林分的枯落物层与土壤层的水文效应,为森林健康监测和评价提供依据。[方法]对滦河上游3种林分的枯落物层未分解层与半分解层进行调查研究。[结果](1)油松林的枯落物生物量为12.03t/hm2,最大持水量为19.4t/hm2,有效拦蓄量为23.52t/hm2;落叶松林的枯落物生物量为9.51t/hm2,最大持水量为11.9t/hm2,有效拦蓄量为17.03t/hm2;落叶松白桦混交林的枯落物生物量为5.54t/hm2,最大持水量为13.0t/hm2,有效拦蓄量为13.7t/hm2。(2)半分解层枯落物浸泡8h已基本达到饱和,而未分解层需浸泡10h。枯落物在浸水的前0.5h内吸水速率最大,6h左右时吸水速率明显减缓。(3)落叶松白桦混交林土壤层持水能力最强,为375.92t/hm2;油松林土壤层的持水能力最差,为248.04t/hm2。利用幂函数对入渗速率与入渗时间进行拟合,其相关系数R2均在0.98以上。[结论]油松林枯落物层的生物量、最大持水量、有效拦蓄量都最大,而落叶松白桦混交林枯落物的土壤持水能力最强。     

子午岭林区辽东栎、油松、柴松群落特征及其枯枝落叶层水文效应研究

通过野外调查和室内分析相结合的方法,对子午岭林区辽东栎、油松、柴松3种群落的特征及其枯枝落叶层水文效应进行了研究,调查结果表明:(1)子午岭辽东栎林除局部林是与其它林木混交外,一般都是纯林;油松林和柴松林常形成以该种群为主的单优群落,但混有少量阔叶树种.(2)子午岭林区油松林物种多样性指数最大,而柴松林物种不丰富;乔木层、灌木层,草本层这3者的多样性指数呈现出由低到高的特点.(3)子午岭辽东栎林、油松林、柴松林的枯落物蓄积量分别为32.65,48.95和47.30 t/hm2.(4)辽东栎、油松、柴松枯枝落叶最大拦蓄量分别为50.93,70.15和61.68 t/hm2.     

辽河源典型森林群落下枯落物的水文特性

以辽河源自然保护区典型森林群落为对象,对其下枯落物储量和持水量等水文特性进行了研究。结果表明:(1)研究区枯落物总储量变化范围为7.92~15.56t/hm2,60a林龄油松纯林储量最大,华北落叶松纯林最小;(2)研究区最大持水率变化范围为164.12%~333.06%,最大持水率大小排序为:杨桦混交林华北落叶松纯林50a油松纯林60a油松纯林40a油松纯林;(3)研究区最大持水量变化范围为21.31~38.13t/hm2,最大持水量大小依次为:杨桦混交林60a油松纯林50a油松纯林华北落叶松纯林40a油松纯林;(4)对枯落物持水过程进行回归分析,各群落枯落物未分解层和半分解层持水量与浸水时间之间均服从对数函数回归关系(R0.87),持水速率与浸泡时间之间均符合幂函数关系(R0.87)。     

晋西黄土区典型林地土壤水分变化特征

选择晋西黄土区蔡家川流域5种典型林地(山杨×辽东栎天然次生林、人工油松×刺槐混交林、人工油松林、人工刺槐林、人工侧柏林)作为研究对象,在每块样地中心布设1个土壤水分观测点,采用TRIME-TDR土壤水分测定仪定位观测2016—2018年1—12月的土壤体积含水量,测定深度为200 cm,每20 cm为1个测层,每月分上、中、下旬进行土壤水分含量观测,分析不同林地类型土壤水分年内变化规律和土壤水分垂直变化规律。结果表明:(1)研究区不同林地土壤水分年内变化可以划分为稳定期(1—3月)、波动期(4—6月)、增长期(7—9月)和消耗期(10—12月)4个时期,5种林分类型的年平均土壤储水量按照从大到小的排序为天然次生林地(338.68 mm)>人工油松林地(319.74 mm)>人工侧柏林地(314.15 mm)>人工油松×刺槐混交林地(303.37 mm)>人工刺槐林地(292.03 mm),刺槐林地耗水量最大。(2)在雨季末,研究区5种林分类型林地土壤水分均得到了正向补充,且土壤水分的恢复能力大小排序为次生林地>针叶林地>混交林地>刺槐纯林。(3)研究区土壤水分垂直变化可划分为土壤水分含量速变层和土壤水分含量相对稳定层2个层次;随着土层深度增加,不同林地类型剖面平均含水量总体上先增大后减小。不同林地类型表层土壤水分含量为侧柏林地>次生林地>油松林地>油松×刺槐混交林地>刺槐林地;土壤水分的补充深度为天然林地>针叶林地>油松×刺槐混交林地>刺槐纯林。     

辽河源典型森林类型的土壤水文效应

[目的]研究辽河源地区典型森林类型林下土壤的水文效应,为辽河源森林生态系统健康的监测和评价提供理论佐证。[方法]选取典型森林类型,采用不同入渗模型拟合各森林类型土壤的入渗过程。[结果](1)土壤容重变化范围为1.21~1.56g/cm3,油松中龄林最大,山杨成熟林最小;土壤总孔隙度变化范围为41.26%~54.38%,山杨成熟林最大,油松中龄林最小;(2)山杨成熟林土壤蓄水能力最强,为1 087.56t/hm2;油松中龄林土壤蓄水能力最小,为825.17t/hm2;(3)山杨成熟林稳渗速率最大,为1.33mm/min;(4)霍顿(Horton)入渗模型和菲利普(Philip)入渗模型能较好地反映各森林群落土壤入渗过程,但通用幂函数模型拟合结果较差。[结论]不同森林类型土壤均表现出随着土层深度的增加容重逐渐增加的现象,阔叶林林下土壤蓄水能力要强于针叶林,通过比较认为可以利用霍顿(Horton)模型作为研究该区森林土壤水文功能的重要手段。     

龙门山断裂带主要森林类型凋落物累积量及其持水特性

采用野外实地调查与室内控制浸提相结合的方法,对龙门山断裂带常绿阔叶林、落叶阔叶林、针阔混交林、常绿针叶林4种森林类型的凋落物储量、持水量、吸水速率进行了研究。结果发现,不同森林类型凋落物总储量大小顺序为:常绿针叶林(8.26t/hm2)落叶阔叶林(6.80t/hm2)针阔混交林(5.52t/hm2)常绿阔叶林(4.61t/hm2),且未分解层累积量所占比例均小于半分解层。不同森林类型不同分解程度凋落物的持水量和持水率与浸泡时间均呈对数关系,其吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系。研究区4种森林类型半分解层凋落物的持水能力均强于分解层,而落叶阔叶林和针阔混交林持水能力较强,其次是常绿针叶林,常绿阔叶林最低。研究表明,在该区森林植被恢复和重建过程中,应充分考虑半分解层凋落物对水土保持的作用,且宜优选落叶阔叶林和针阔混交林模式进行森林植被恢复。     

北京市松山天然油松林生态系统的碳储量

[目的]分析北京市松山地区天然油松林生态系统碳储量,为研究区天然油松林的碳固定和碳储量管理研究提供理论依据。[方法]以北京市松山天然油松林生态系统为研对象,设置标准样地进行乔木。灌木。草本。凋落物调查,采集并分析0—100cm土层土样,根据相关方程计算出生态系统以及各个层次的碳储量。[结果]植物体含碳率变化在42.39%~49.95%,0—100cm土壤含碳率变化在0.26%~1.31%。天然油松生态系统碳储量为147.24 Mg/hm2,其中植被碳储量为57.14 Mg/hm2,占生态系统碳储量的36.7%,植被各层碳储量的顺序为乔木(54.93Mg/hm2)灌木(0.45Mg/hm2)草本(0.29Mg/hm2);土壤碳储量为66.35 Mg/hm2,占生态系统碳储量的46.30%,分别是植被碳储量的1.16倍和凋落物碳储量的2.79倍,且随着土层深度的增加而递减;凋落物碳储量为23.75 Mg/hm2,占生态系统碳储量17%。[结论]松山地区天然乔木对植被碳储量的贡献率最大,松山地区天然油松林植被含碳率表现为:乔木灌木草本凋落物。