不同林分林下枯落物持水功能研究

曾介凡， 王忠诚， 张 展， 曾宪斌， 张志海

(1.株洲市林业科学研究所， 湖南 株洲 412002； 2.中南林业科技大学林学院， 湖南 长沙 410004)

不同林分林下枯落物持水功能研究

曾介凡1， 王忠诚2*， 张 展1， 曾宪斌1， 张志海1

(1.株洲市林业科学研究所， 湖南 株洲 412002； 2.中南林业科技大学林学院， 湖南 长沙 410004)

对鹰嘴界自然保护区阔叶林、杉木毛竹混交林和杉木林的林下枯落物贮量与持水性能等进行了研究。结果表明: 3种不同林分林下枯落物总贮量在5.13～6.50t/hm2之间，其大小顺序为：杉木毛竹混交林>阔叶林>杉木林。枯落物最大持水量差异明显，其大小顺序为阔叶林(19.00 t/hm2)>杉木毛竹混交林(15.72 t/hm2)>杉木林(11.09 t/hm2)。枯落物有效持水量在0.93～1.62mm之间。

水源涵养； 林分； 枯落物； 鹰嘴界自然保护区

森林的水源涵养功能是森林的重要生态服务功能之一。不同的森林类型，由于其生态学特征的差异，其林分整体水源涵养功能存在一定的差异[1-3]。枯落物层依靠其强大的表面积，能截留、吸附一定的降雨，调节地表径流，防止土壤溅蚀，减少土壤水分蒸发和改善土壤理化性质，被人们形象的称之为“森林水库”[4-5]。我们对鹰嘴界自然保护区阔叶林、杉木毛竹混交林、杉木林等3种林分的林下枯落物贮量及其持水性能进行定量研究，以期为湘西地区，尤其是鹰嘴界自然保护区水源涵养林建设提供参考。

1 试验地概况

试验地位于湖南省会同县鹰嘴界国家级自然保护区内。保护区地理坐标为东经109°49′—109°58′，北纬26°46′—26°59′，总面积159km2。该地区海拔一般在350～700m之间，属于中低山山区地貌，峭壁悬崖较多，坡度一般在30°以上；其气候属于亚热带湿润气候，年均降水量1453mm，平均气温13.4～16.6℃，年日照时数1462.7h。标准地林下植被以芒萁(Dicranopterislinearis)、乌药(Linderaaggregata(Sims)Kosterm)、鳞毛蕨(Dryopteridaceae)、淡竹叶(LophatherumgracileBrongn)和栀子(Gardeniajasminoides)为主。各标准样地基本情况见表1。

表1 各标准样地基本情况Tab 1 Thebasicinformationofstandardplots林分类型坡度(°)坡向平均树高(m)平均胸径(cm)郁闭度海拔(m)阔叶林32东南9 410 70 9360杉木毛竹混交林30南15 027 60 7279杉木林30西南8 410 70 6329

2 研究方法

2.1枯落物采集

结合鹰嘴界自然保护区森林资源情况，按照线路调查和典型调查相结合的方法，选择3个地段，并分别设置面积为25.8m×25.8m的标准样地1块，在每1个固定样地内沿对角线方向分别设置5个1m×1m的小样方，调查林下枯落物层的盖度、厚度、分布状况及分解程度，按照未分解层和半分解层收集枯落物，并测定各层厚度，以便测定各林下枯落物贮量及其持水量。

未分解枯落物是指基本上保持其原有形状及质地的枯枝落叶；半分解枯落物是指枯落物完全分解腐烂或只有部分植物组织残片尚保持其原来形态的枯枝落叶[6]。

2.2枯落物持水量及其吸水速率测定

将收集的枯落物带回实验室称重，并取部分样品烘干(95℃，24h)后再称重。取未分解层和半分解层样品，称重后装入网袋，采用室内浸泡法，测定不同层次的枯落物持水量(率)和有效持水量。将浸入24h后的枯落物持水率作为最大持水率，用百分比表示[7-9]。

3 结果与分析

3.1不同林分林下枯落物贮量与组成

枯落物的输入量、分解速度和累积年限决定了枯落物的主要贮量，且其贮量与森林树种组成、样地所处气候、林分垂直与水平结构、枯落物厚度和性质、人为活动等因素密切相关[10-11]。

从表2可以看出：杉木毛竹混交林林下枯落物总贮量最大，为7.26t/hm2；其次是阔叶林，总贮量为6.50t/hm2；杉木林林下枯落物总贮量最小，仅为5.13t/hm2；3种林分林下枯落物总贮量间相差2.13～0.76t/hm2。杉木毛竹混交林的半分解层枯落物贮量最大，达4.17t/hm2，杉木林的半分解层枯落物贮量最小，仅为1.36t/hm2；杉木林的未分解层枯落物贮量最大，为3.77t/hm2，杉木毛竹混交林的未分解层枯落物贮量最小，为3.09t/hm2；杉木毛竹混交林半分解层枯落物贮量大于未分解层的贮量，而阔叶林和杉木林则相反。

表2 不同林分林下枯落物层贮量及组成Tab 2 Thestorageandcompositionoflittersindifferentforesttypes样地编号林分类型总量平均值(t/hm2)半分解层平均值(t/hm2)占总量比例(%)未分解层平均值(t/hm2)占总量比例(%)1阔叶林6 502 87443 63562杉木毛竹混交林7 264 17573 09433杉木林5 131 36273 7773

可见，3种林分林下枯落物贮量有一定差异。不同林分林下枯落物总贮量与各林分组成树种的生物学特性相关，表现为混交林较针、阔叶纯林的贮量大。杉木与毛竹混交林林下枯落物贮量半分解层大于未分解层，这主要与采样的时间有关系。因研究区域气候寒冷，经雨季后入冬，有利于未分解层向半分解层转化，致使半分解层逐渐增厚。阔叶林和杉木林林下枯落物贮量未分解层大于半分解层，这主要是因为人为活动的影响，杉木人工林尤为显著。

3.2不同林分林下枯落物持水性能

枯落物的持水能力多用干物质的最大持水率、最大持水量和有效持水量来表示，其大小与贮量、组成、成分、质地、特性和分解程度等因子有关[12-13]。

枯落物持水率是其在一定时段内截持(吸收)的水量占自身(风干)重量的百分率，是反映枯落物涵蓄水分能力的重要指标。不同林分林下枯落物最大持水率变化范围在301.10%～192.56%之间，平均为235.47%，此结果在我国已有研究结果的最大持水率范围之内。

由表3可知：不同林分林下枯落物未分解层的最大持水量以阔叶林最大，为10.93t/hm2；其次为杉木林，为7.92t/hm2；最小的是杉木毛竹混交林，为5.95t/hm2。不同林分林下枯落物半分解层的最大持水量以杉木毛竹混交林的最大，为9.77t/hm2；最小的是杉木林，为3.17t/hm2。除杉木毛竹混交林外，其它2种林分林下枯落物未分解层的最大持水量都大于半分解层的最大持水量，这主要是因为杉木毛竹混交林林下未分解层枯落物的储量小于半分解层枯落物的储量。3种林分林下枯落物层有效持水量在0.93～1.62mm之间，排列顺序为阔叶林(1.62mm)>杉木毛竹混交林(1.34mm)>杉木林(0.93mm)。

表3 不同林分林下枯落物持水性能Tab 3 Waterholdingcapabilityoflittersindifferentforesttypes样地编号林分类型最大持水率(%)最大持水量(t/hm2)有效持水量(mm)半分解层未分解层半分解层未分解层合计半分解层未分解层合计1阔叶林249 07301 108 0710 9319 000 690 931 622杉木毛竹混交林234 29192 569 775 9515 720 830 511 343杉木225 74210 083 177 9211 090 260 670 93

枯落物最大持水量不能反映枯落物层对降雨的实际截持情况，只能反映持水性能的优劣。最大持水量是枯落物样品在浸水24h后测定的结果。实际上，在自然条件下枯落物一般不会出现长时间的浸水，降水落到枯落物层上，一部分被拦蓄，另一部分渗透到土壤中去[14]。因此，枯落物的有效调蓄量不等于其最大持水量。

4 结论

(1) 鹰嘴界自然保护区的3种不同林分林下枯落物总贮量在5.13～6.50t/hm2之间，其大小排列顺序为：杉木毛竹混交林>阔叶林>杉木林。阔叶林与杉木林林下枯落物未分解层贮量大于半分解层贮量，杉木毛竹混交林则相反。

(2) 枯落物最大持水量差异明显，其大小排列顺序为阔叶林(19.00t/hm2)>杉木毛竹混交林(15.72t/hm2)>杉木林(11.09t/hm2)。枯落物层有效持水量在0.93～1.62mm之间。

综上所述，3种不同林分林下枯落物都具有较强的截留降水的能力，能较好地发挥其涵养水源的作用，其涵养水源能力的大小为：阔叶林>杉木毛竹混交林>杉木林。

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(文字编校：唐效蓉)

Thewaterholdingcapabilityoflittersofdifferentforesttypes

ZENG Jiefan1, WANG Zhongcheng2*, ZHANG Zhang1, ZENG Xianbin1, ZHANG Zhihai1

(1.Forestry Institute of Zhuzhou City, Zhuzhou 412002, China；2.School of Forestry, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China)

The biomass and water holding capacity of forest litter of the broad leaf forest, mixed forest of Chinese fir and moso bamboo, Chinese fir forest in the Yingzuijie Nature Reserve were researched. The results indicated that, 3 different types of forest litter total storage was in the range of 5.13～6.50 t/hm2and showed a sequence of the mixed forest of Chinese fir and moso bamboo > broad leaf forest > Chinese fir forest, There was a notable difference of maximum water-holding capacity of forest litter and showed a sequence of the broad leaf forest ( 19.00 t/hm2) > mixed forest of Chinese fir and moso bamboo (15.72 t/hm2) > Chinese fir forest ( 11.09 t/hm2). The effective water holding capacity of forest litter was in the range of 0.93～1.62 mm.

water conservation； forest type； litter； Yingzuijie Nature Reserve

2013-01-05

2013-02-05

湖南省林业科技项目(2130209)。

曾介凡(1965-)，男，湖南省沅江市人，高级工程师。

* 为通迅作者

S 714

A

1003-5710(2013)02-0024-03

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2013. 02. 006