晋西黄土区不同密度刺槐林枯落物层水文生态功能研究

为对比分析林分密度对枯落物层水文生态功能的影响,以晋西黄土区6种不同密度(475,900,1 200,1 575,1 825,2 350株/hm~2)刺槐(Robinia pseucdoacacia)人工林为对象,采用样地调查与室内试验相结合的方法,对其枯落物层总厚度、总蓄积量、最大持水量、有效拦蓄量、枯落物持水量与浸水时间的关系、枯落物吸水速率与浸水时间的关系等水文特征进行研究,以期从中提出该区刺槐林经营的合理密度,为充分发挥水土保持功能、实现功能导向型植被调控与优化配置提供理论依据。结果表明:(1)研究区6种密度刺槐人工林枯落物总厚度变化范围为28.67~54.33mm,总蓄积量为2.98~10.65t/hm~2,且在一定范围内,随林分密度增大,枯落物蓄积量出现先增加后减少的变化趋势,6种密度枯落物蓄积量由大到小依次为1 575株/hm~21 825株/hm~21 200株/hm~2900株/hm~22 350株/hm~2475株/hm~2;(2)枯落物最大持水率的变动范围为295.35%~427.84%,无明显的规律性;最大持水量为11.16~37.01t/hm~2,在一些林分间差异显著,表现为随密度的增加呈先增大后减小的趋势,密度为1 575株/hm~2的林分枯落物持水性能表现最好,达37.01t/hm~2;半分解层枯落物持水量均高于未分解层;不同密度刺槐林枯落物的吸水速率与密度关系不显著;(3)各林分枯落物有效拦蓄量为7.22~23.64t/hm~2,其中以1 575株/hm~2的有效拦蓄能力最强,为23.64t/hm~2;(4)枯落物持水量与浸水时间之间存在明显的对数函数关系:Q=aln t+b,R20.95;枯落物吸水速率与浸水时间之间存在明显的幂函数关系:V=ktn,R20.99。综上所述,在本研究范围内,林分密度在1 575株/hm~2时枯落物层表现出较好的水文生态功能,当密度低于1 200株/hm~2,枯落物层水文效应急剧下降;从枯落物水文功能角度,建议今后研究区刺槐林的经营密度以1 200~1 800株/hm~2为适宜调控范围。     

冀北山地天然次生林枯落物层水文生态功能对不同林分密度的响应

为研究冀北山地天然次生林枯落物层水文生态功能对不同林分密度的响应,以该地区5种密度天然次生林作为研究对象,采用室内浸泡法对枯落物层水文生态效应进行了定量测定。结果表明:(1)枯落物厚度范围为45.34～60.70 mm,蓄积量为11.56～19.64 t/hm~2,依次排序为930株/hm~21 190株/hm~2780株/hm~2520株/hm~2280株/hm~2,即随着林分密度增加呈现先增长后减小的变化规律。(2)枯落物层最大持水量变化范围为23.26～44.67 t/hm~2,枯落物最大拦蓄量范围为21.15～39.56 t/hm~2,枯落物有效拦蓄量范围为17.66～32.86 t/hm~2,大小排序均为:930株/hm~21 190株/hm~2780株/hm~2520株/hm~2280株/hm~2。(3)枯落物持水量与浸水时间呈明显对数函数关系(R~20.93),持水速率与与浸水时间呈幂函数关系(R~20.99)。(4)综合枯落物层持水能力与拦蓄能力表明密度为930株/hm~2的林分生态水文效应最强,而其他密度水文生态功能相对较差,因此在该地区内针对密度过高或过低的天然次生林进行有效抚育措施有利于增加林分的水源涵养能力。     

黄土高原子午岭油松林枯落物的水源涵养功能评价

[目的]探究黄土高原子午岭林区不同密度人工油松林枯落物的水源涵养功能,为该区功能导向型林分改造提供理论依据。[方法]于2021年8月在甘肃省合水县子午岭连家砭林场选取6种不同林分密度(2 222,3 200,4 802,6 250,7 503,9 286株/hm²)的油松人工林为研究对象,采用坐标综合评价法对不同密度油松林枯落物的水源涵养功能进行评价。[结果](1)油松林枯落物的厚度和蓄积量分别介于2.78～7.30 cm和14.97～52.41 t/hm²,两者变化趋势均呈“单峰型”,峰值出现在林分密度4 802株/hm²;(2)林分密度3 200株/hm²的枯落物最大持水率(192.98%)和有效拦蓄率(152.04%)较高,而林分密度4 802株/hm²的枯落物的最大持水量(101.46 t/hm²)和有效拦蓄量(67.92 t/hm²)表现优良,且半分解层在枯落物降水拦蓄过程中起主要作用;(3)枯落物持水率(量)、吸水速率与浸...     

晋西黄土高原水土保持林适宜密度研究

黄土高原区水土流失严重,由于降水、温度等自然气候的限制因素,关于适宜的林分密度的研究至关重要.从林分生长状况,林下枯落物蓄水能力,林下草本植物多样性和林地土壤物理特性等方面,对山西省吉县蔡家川流域不同密度的人工林进行了研究.结果表明,从林分生长状况,恢复地表草本植物多样性,改良土壤物理性质的角度出发,该地区营造刺槐林时密度以1 325株/hm~2为宜,油松林的密度以1733株/hm~2为宜,侧柏刺槐混交林的密度以2 089株/hm~2为宜.从增加林地枯落物的蓄水能力考虑,该地区营造刺槐林时密度以2 133株/hm~2为宜,油松林的密度以2222株/hm~2为宜,侧柏刺槐混交林的密度以2 356株/hm~2为宜.刺槐、油松、侧柏刺槐混交林中,侧柏刺槐混交林地草本植物多样性指数和均匀度指数最高,刺槐林地土壤的非毛管孔隙度最大,土壤涵养水源能力最强.     

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。     

太行山典型区域不同林分类型枯落物水文效应

采用样地调查和室内浸泡法,对河北易县洪崖山自然保护区葫芦峪林场6种不同林分类型枯落物的水文效应进行研究。结果表明:6种林分类型枯落物的蓄积量范围为5.25～15.70 t/hm~2,蓄积量总体为阔叶林刺槐最大,针阔混交林次之,针叶林最小,各林分半分解层蓄积量总体大于未分解层(油松纯林、黑枣和油松混交林未分解层大于半分解层);最大持水量范围为10.55～25.04 t/hm~2,阔叶林栓皮栎(25.04 t/hm~2)最大,刺槐纯林(23.66 t/hm~2)次之,针叶林油松(10.55 t/hm~2)最小;最大持水率范围是171.19%～260.20%,针叶林油松最大,侧柏最小;有效拦蓄量范围为6.25～17.60 t/hm~2,阔叶林栓皮栎(17.60 t/hm~2)最大,刺槐纯林次之(17.30 t/hm~2),针叶林侧柏(6.25 t/hm~2)最小;有效拦蓄率略有不同,针叶林油松最大,其值为180.29%,阔叶林栓皮栎(162.98%)次之,针阔混交林黑枣和油松最小,其值为77.22%。综合研究分析表明,栓皮栎和刺槐的枯落物层持水能力较佳,该地区栓皮栎林和刺槐林枯落物层水源涵养能力优于其他4种林分类型的枯落物。     

晋西黄土丘陵沟壑区刺槐人工林枯落物水文特性

通过对山西省方山县土桥沟流域不同密度、不同林龄刺槐人工林枯落物蓄积量及其持水性能的研究,得出了不同林分枯落物的蓄积量、持水量、吸水速率等特性参数.结果表明,各林分枯落物总蓄积量在1.89～9.30 t/hm2之间,其中9a刺槐林蓄积量＞15 a刺槐林＞20 a刺槐林.枯落物最大持水量及最大持水率均为20a＞15a＞9 a,密度为3333株/hm2时持水量最大,密度为1111株/hm2时持水量最小.枯落物未分解层和半分解层在前0.25 h吸水速率最大,在前2 h内降低幅度最大,以后逐渐减弱,浸水24 h时吸水速率趋近于零.从人工林水文生态功能的角度分析,晋西半干旱黄土丘陵沟壑区刺槐人工林的适宜密度为1667株/hm2.     

桂北地区不同密度杉木林枯落物与土壤水文效应

以桂北融水县贝江河林场杉木人工林为对象,采用野外实地观测与室内浸水法,研究了6种不同密度杉木林枯落物层和土壤层的水文效应。结果表明:(1)6种密度杉木林枯落物的厚度介于3.9～5.7 cm,蓄积量介于4.3～6.4 t/hm~2,枯落物厚度与蓄积量变化一致,从大到小依次为1 755,1 440,2 025,2 700,2 325,975 plants/hm~2;(2)枯落物最大持水量为2.40～14.23 t/hm~2,最大拦蓄量为5.23～11.51 t/hm~2,有效拦蓄量为2.45～9.49 t/hm~2,且均以1 755 t/hm~2最大;(3)在0—100 cm土层内,不同密度杉木林土壤容重介于1.19～1.28 g/cm~3,当林分密度为1 755 plants/hm~2时容重最小;(4)6种不同密度杉木林土壤的最大持水量和有效持水量均以1 755 plants/hm~2最大,且最大持水量远大于有效持水量;(5)枯落物及其各分解层的持水量与浸水时间呈明显对数关系(R~20.96),吸水速率与浸泡时间呈幂函数关系(R~20.92)。综上得出,林分密度在1 755 plants/hm~2左右时,杉木林能更好地发挥水源涵养功能。     

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。     

黄浦江中游5种典型林分枯落物和土壤水源涵养能力研究

为了解黄浦江流域中游典型人工纯林枯落物和土壤的水源涵养能力,提高流域内水源涵养林建设保护与经营管理水平,选择黄浦江中游东岸的浦江郊野公园内的5种典型人工纯林(香樟林、桂花林、栾树林、无患子林和池杉林)作为研究对象,采用环刀法、烘干法与室内浸泡法对林分地表枯落物和土壤的水源涵养能力进行研究,并结合枯落物有效拦蓄量和土壤有效蓄水量来定量比较5种林分枯落物层和土壤层的水源涵养能力。结果表明:(1)5种林分枯落物有效拦蓄量为7.74～27.90 t/hm^2,表现为池杉林>无患子林>桂花林>栾树林>香樟林。(2)土壤有效蓄水量为104.87～174.01 t/hm^2,表现为栾树林>无患子林>香樟林>池杉林>桂花林。(3)林分枯落物有效拦蓄量和土壤有效蓄水量的总和为116.79～184.17 t/hm^2,表现为栾树林、无患子林的枯落物和土壤水源涵养能力较强,池杉林次之,香樟林与桂花林较弱。因此,在今后水源涵养林的建设管理过程中可优先选择落叶阔叶树种,适当种植针叶树种与常绿阔叶树种,加强对地表枯枝落叶层的保护,使林分更好地发挥其涵养水源的能力。     

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。     

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。     

晋西黄土残塬沟壑区刺槐人工林土壤水分植被承载力研究

为明确在干旱缺水地区,植被对深层土壤水分的过度消耗以及水资源的承载能力,在晋西黄土残塬沟壑区选取林分密度1 300株/hm~2的刺槐人工林为研究对象,以裸地为对照,利用Enviro-SMART土壤水分监测系统(FDR)和热扩散探针(TDP)技术对当地刺槐人工林地0—150 cm范围内各土层体积含水量与树干液流量进行长期连续定位观测,采用土壤有效水与单株刺槐耗水量的比值来衡量研究区刺槐人工林土壤水分植被承载力。结果表明:(1)月降水量和月土壤储水量是决定刺槐人工林土壤水分植被承载力的主要环境因子,且二者与土壤水分植被承载力之间均呈现显著的正比例关系(P0.05)。(2)根据构建的刺槐人工林土壤水分植被承载力模型,计算出当地林龄为19年的刺槐人工林0—150 cm土层深度的土壤水分植被承载力为1 224株/hm~2,稍小于研究区实际林分密度(1 300株/hm~2),为保证当地刺槐人工林分耗水深度控制在0—150 cm土层范围内,同时也为促进当地林分生产力处于最优水平,建议在今后的营林造林过程中将刺槐人工林密度控制在当地土壤水分植被承载力范围之内,在减少林地深层水分消耗、调整林地土壤水资源平衡的同时,促进当地林业产业的合理发展。     

兰州市北山不同人工林枯落物和土壤的水文特征

[目的]探讨兰州市北山3种人工林地枯落物的储量和持水能力及土壤的水文特征,为揭示干旱地区人工林水土保持和水源涵养能力提供理论依据。[方法]采用野外调查、室内浸水法和环刀法等研究方法对林地的枯落物蓄积量、持水量和土壤的渗透性、持水能力等进行了研究。[结果]3种林地枯落物的总蓄积量表现为:新疆杨(36.74t/hm~2)侧柏(34.15t/hm~2)刺槐(16.01t/hm~2)。新疆杨林地枯落物最大持水量最大,为7.36t/hm~2;而刺槐林地最大持水量最小,仅为4.91t/hm~2。3种林地中土壤容重表现为:新疆杨(1.466g/cm3)刺槐(1.403g/cm3)侧柏(1.27g/cm3);而土壤总孔隙度、毛管孔隙和非毛管孔隙均表现为侧柏刺槐新疆杨。土壤最大持水量为:侧柏(0.731g/cm3)刺槐(0.642g/cm3)新疆杨(0.633g/cm3)。侧柏的初渗率和平均渗透速率均显著高于新疆杨和刺槐林地(p0.05),且侧柏林地在整个渗透时间内其渗透性均高于新疆杨和刺槐林地。[结论]在3种人工林地中侧柏林地的土壤保持和水源涵养能力最强。     

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。     

青海云杉造林密度与水源涵养功能的响应关系

以青海省大通县安门滩小流域7种造林密度的青海云杉人工林为研究对象,利用浸水法、环刀法测定林下枯落物、草本层及0—60cm土壤层的持水量,定量评价不同密度的青海云杉人工林水源涵养功能。结果表明:(1)不同造林密度下的林分枯落物最大持水量变化范围为1.97～7.60m3/hm2,枯落物持水量最大的造林密度为1 725株/hm2,造林密度为2 300株/hm2的枯落物持水量最小;不同造林密度的林下草本层持水量变化范围为1.97～7.17m3/hm2,林下草本层持水量最大的造林密度为1 575株/hm2。(2)0—60cm土层的水源涵养功能与土壤物理性质、土壤渗透性及贮水性密切相关,土壤容重的变化范围为1.20～1.43g/cm~3,土壤总孔隙度变化范围为46.53%～53.30%,土壤容重与土壤总孔隙度随造林密度变化趋势呈负相关,密度1 575株/hm~2的林地具有最小的土壤容重和最大的土壤总孔隙度;土壤渗透性能主要取决于土壤的非毛管孔隙度,二者呈显著性相关,密度为1 575株/hm~2的土壤渗透性能最强,密度为2 300株/hm2的林分土壤渗透性最差;0—60cm土层的饱和蓄水量变化范围为2 792.50～3 197.90m3/hm2,造林密度为1 575株/hm2的土壤饱和蓄水量最大。(3)利用林地总贮水量评价水源涵养功能,林地总贮水量大小依次为D1575(3 207.37m3/hm2)D2300(3 164.67m3/hm2)D1900(3 157.17m3/hm~2)D1650(3 141.12m3/hm2)D1475(3 105.91m3/hm2)D1725(2 998.32m3/hm2)D1350(2 803.68m3/hm2)。研究结果说明造林密度为1 575株/hm2的青海云杉林水源涵养能力较好,这与当地2m×3m的造林规格相匹配,为青海黄土高原高寒区的青海云杉人工林可持续经营提供理论依据。     

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。     

晋西黄土区不同密度油松人工林保育土壤功能评价

研究晋西黄土区不同密度油松林保育土壤功能变化规律及差异性,评价其保育土壤功能,以加强林分管理和生态恢复建设.以山西吉县蔡家川流域4种不同密度(925,1 325,1 750,2 250株/hm2)油松人工林为研究对象,对其土壤容重、孔隙度等物理性质、有机质等化学性质以及坡面径流泥沙量进行测定和分析,确定了 12项评价指...