五台山地区5种林分类型水源涵养功能研究

2013-10-23韩进斌

山西林业科技 2013年3期

韩进斌

(山西省五台山国有林管理局，山西繁峙 034302)

枯枝落叶层是指覆盖在林地土壤表面新鲜的、半分解的植物凋落物，是由林地植物地上部分各器官或组织枯死、脱落后堆积而成，包括叶、枝、树皮、花、果实、种子等。枯枝落叶层上部是腐烂的落叶枯枝，疏松而有弹性，透水性很强;下部是半分解的残体，有菌丝，较疏松，透水性强。枯落物对林地土壤营养元素循环、热量和通气状况以及林地生物种群的类型和数量、水文生态特征、水土保持能力等方面均有重要的生态学意义与作用。开展不同林分的枯落物数量及其涵养水源功能定量评价，对林分的科学培育及经营有重要的科学意义。

1 试验内容与方法

1.1 调查区概况

调查地设在五台山国有林管理局门限石林场南梁沟，位于山西省东北部，界于东经113°40'30″，北纬38°58'30″之间，年均温 5℃，年均降水量500 mm，海拔1 550 m～1 860 m，土壤类型为山地淋溶褐土、褐土。选择区域内有代表性的白桦落叶松天然混交林、白桦天然林、落叶松人工林、油松人工林、天然灌木林5种林分类型，进行林分枯落物蓄积量及其土壤涵养水源功能调查测定。所调查5个林分类型及对照地荒草坡的基本情况见第33页表1.

表1 各林分概况

1.2 调查方法

1.2.1 枯枝落叶层蓄积量及持水量测定

在5种林分和对照荒草坡选取样地，调查林分因子，采集土样。每个样地设定20 cm×20 cm样方4个，估测样地内枯落物盖度，并收集其上枯落物，烘干后测定枯落物重量即为样方内枯落物现存蓄积量。

枯落物吸水率测定采用净水浸泡法，即在室内将风干枯落物浸入水中12 h后称重，与风干枯落物两者的比值即为枯落物的最大吸水率。

吸水率(C)(%)=(枯枝落叶吸水后重量－枯落物干重)/枯落物干重×100%，

枯落物持水量(V1)(t/hm2)=L×C/100.

式中:L——1 hm2枯落物蓄积量。

1.2.2 土壤容重及孔隙度测定

土壤容重及孔隙度测定采用环刀法(环刀容积为100 cm3)。

土壤总孔隙度的测定:利用测定容重的环刀浸入水中24 h后称重。

饱和含水率(%)=(浸泡后土壤质量－烘干后土壤质量)/烘干后土壤质量×100%，

总孔隙度(%)=饱和含水率×容重。

土壤毛管孔隙度:将测定过总孔隙度的环刀置于铅盒上，中间用滤纸隔开，放置12 h后称重。

土壤毛管孔隙度(%)=土壤毛管含水量×容重，

土壤非毛管孔隙度(%)=总孔隙度－土壤毛管孔隙度.

土壤持水量(V2)=10 000×P×D.

式中:D——土层深度，m.

P——土壤非毛管孔隙度，%.

2 结果与分析

2.1 林地枯落物蓄积量和持水量

测定5种林分与对照荒草坡的枯落物厚度、蓄积量及枯落物持水量结果见表2.

表2 林分枯落物蓄积量与持水量

由表2可以看出，所调查5种林分的枯落物蓄积量均大于对照荒草坡。5种林分从枯落物蓄积量来看，以落叶松人工林枯落物蓄积量最高，为51.3 t/hm2;灌木林最低，为17.2 t/hm2;5种林分枯落物平均蓄积量为29.7 t/hm2，是对照荒草坡枯落物蓄积量的11倍。

从枯落物最大持水率来看，以落叶松人工林最低，为178.0%，油松人工林次之。以白桦天然林持水率最高，为223.5%，白桦落叶松混交林次之。5种林分枯落物平均最大持水率为201.2%.

2.2 林地土壤性质和持水量

5种林分与对照荒草坡土壤物理性质及持水量测定结果见第34页表3.

由表3可以看出，所调查5种林分的土壤容重均小于对照荒草坡。5种林分的平均容重为1.190 g/cm3，以白桦天然林容重最低，为0.963 g/cm3，白桦落叶松混交林次之。

5种林分的总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度均大于对照荒草坡，5种林分平均总孔隙度、平均毛管孔隙度、平均非毛管孔隙度分别为46.671%，39.236%，7.436%.从林分类型来看，白桦天然林的总孔隙度、毛管孔隙度最高。

土壤对大气降水的暂时贮存作用以非毛管孔隙为基础，非毛管孔隙越大，入渗量就越大。土壤暂时贮水量相当于最大持水量与毛管持水量之差，即土壤暂时贮水量(t/hm2)=(土层最大持水量－毛管持水量)×容重×土层厚度。贮水量的大小反映了土壤对降水的暂时调节缓存功能，对地表径流及土壤侵蚀量有显著影响。从表3可以看出，所调查5种林分的土壤暂时贮水量均大于对照荒草坡，5种林分的平均土壤贮水量为385.0 t/hm2，是对照荒草坡的1.86倍。其中，以白桦落叶松混交林最高，为522.4 t/hm2，是对照荒草坡的2.52倍;灌木林最低，为335.6 t/hm2，是对照荒草坡的1.62倍。