套种雷公藤人工林凋落物持水性能的研究

魏建康+刘超+李单琦+周少卿+王汉琪+何天友+荣俊冬+郑郁善

摘 要 运用野外实地测量和室内浸提法对4种套种雷公藤人工林凋落物持水量、持水率和吸水速率进行了研究。结果表明：4种林分的凋落物最大持水量大小为杉木林（11.66 t/hm2）>马尾松林（6.81 t/hm2）>厚朴林（5.90 t/hm2）>纯林 （4.28 t/hm2）；在不同浸泡时间段，林分的凋落物持水率大小为厚朴林>纯林>马尾松林>杉木林；凋落物最大持水率为厚朴林（205.12%）>纯林（163.33%）>马尾松林（139.33%）>杉木林（120.96%）；4种不同种植模式雷公藤林分的凋落物吸水速率大小为厚朴林>纯林>马尾松>杉木，浸泡0.5 h后的吸水速率分别为2 630.05、2 407.32、2 035.09和1 592.14 g/kg/h。凋落物持水量与浸泡时间、凋落物持水率与浸泡时间呈现极显著的（P<0.01）对数递增函数关系，凋落物吸水速率与浸泡时间呈现出极显著的（P<0.01）递减幂数函数关系。

关键词 雷公藤 ；套种 ；人工林 ；凋落物 ；持水量 ；持水率 ；吸水速率

分类号 S715.3

Water Holding Capacity of Litter in Artificial Forests Intercropped with

Tripterygum wilfordii

WEI Jiankang1） LIU Chao2） LI Danqi1） ZHOU Shaoqing2）

WANG Hanqi2） HE Tianyou1） RONG Jundong2） ZHENG Yushan1，2）

（1 College of Art and Landscape Architecture， Fujian Agriculture and Forestry University，

Fuzhou， Fujian 350002，China；

2 College of Forestry，Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China）

Abstract By the methods of using soaking extract method and field investigation， we studied the water-holding capacity， water-holding rate，and water-absorption rate of litter in four kinds of Tripterygum wilfordii of plantation. The results were as follows： The maximum water holding capacity in 4 types of forests are Chinese fir （11.66 t/hm2） > masson pine （6.81 t/hm2） > magnolia （5.90 t/hm2）> pure forest （4.28 t/hm2）. Under different soaking time， litter water holding rate showed magnolia > pure forest >masson pine> fir forest. Maximum water holding rate of the litter is of magnolia 205.12% > pure forest 163.33% > masson pine139.33% > Chinese fir 120.96%. Stand water absorption rate of 4 different planting patterns is magnolia> pure forest > masson pine > Chinese fir， and water absorption rate after 0.5 hours were 2630.05， 2407.32， 2035.09 and 1592.14 g/kg/h. The relationship between water holding capacity of litter with the soaking time， water retention rate with the soaking time increased according to logarithmic equation（P<0.01）， the relationship between water absorption rate and soaking time decreased according to exponential equation（P<0.01）.

Keywords Tripterygum wilfordii ； intercropping ； artificial forest ； litter ； water-holding capacity ； water-holding rate ； water-absorption rate

森林凋落物也可称为枯落物或有机碎屑，是指在森林生态系统内，由地上植物组分产生并归还到地表面，作为分解者的物质和能量来源，借以维持生态系统功能的所有有机质的总称[1]。凋落物在森林结构中拥有非常重要的价值，既可以减轻降雨对地表的冲刷，减缓地表径流，截留降水，又可增加雨水的下渗，是森林实现水源涵养和保持水土的主要作用层[2]。随着水资源不断恶化和人们对水的需求量增加，森林涵养水源功能越来越受到重视。森林凋落物层持水能力是整个森林生态系统水分循环中的重要一环，是反映凋落物层水文作用的重要指标[3]。对人工林凋落物持水能力进行研究，有助于了解森林凋落物层的水文效应，为发展和可持续利用树种提供科学依据。endprint

泰宁县植被类型属于中亚热带常绿阔叶林。泰宁植被可划分为常绿阔叶林、常绿落叶混交林、针叶阔叶混交林、经济林、竹林、人工林、荒山草坡等植被类型。雷公藤是泰宁县传统地道中药材，泰宁出产的野生雷公藤药效含量最高，经检测其总生物碱及内酯醇含量为全国最高，泰宁县野生分布广泛，各乡镇均有分布，到2004年，全县雷公藤种植面积达20000多亩，成为全国最大雷公藤基地，被列为三明市重点建设项目和对外重点招商项目[4-5]。目前，对不同区域内不同树种凋落物的持水性能已经有了相关的报道[6-13]，但关于该区域不同林分凋落物的持水性能的研究鲜有报道。因此，本文以福建省汉堂生物制药有限公司雷公藤种植基地衫城镇玉溪、衫城镇支农坑2个地区的4种套种雷公藤人工林为研究的对象，对人工林凋落物的持水性能进行比较研究，为准确的评价其水土保持、水源涵养方面的能力以及森林经营管理提供科学的理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验地位于福建省三明市泰宁县汉堂生物制药有限公司雷公藤种植基地，东邻将乐，南连明溪，西靠建宁，北接邵武。亚热带属季风型山地气候，湿润多雨，四季分明。年平均温度17.1～17.6℃，最高温度38.9℃，最低温度38.9℃，年平均降水量1 720～1 910 mm，年降雨约180 d，4～6月为雨季，11至翌年1月为旱季。年蒸发量1 347.4 mm，占全年总降水量的76%，年相对湿度84%，最潮湿5～6月，86%，最小7月，全县年平均雾日152 d，属丰水湿润的县。

调查林分别为三明市泰宁县杉城镇邱洪村玉溪9 a马尾松—雷公藤套种林（马尾松林）、雷公藤纯林（纯林）、厚朴—雷公藤套种林（厚朴林）、杉木—雷公藤套种林（杉木林）。按研究的目的设置样地，分别选取马尾松林、纯林、厚朴林、杉木林等四种典型林分作为研究对象。

1.2 方法

1.2.1 凋落物的调查与采样

2013年11月初进行凋落物的调查和采样工作，在每种林分中内设5个1 m×1 m的样方，取样方内全部凋落物并清理凋落物表面的杂质，然后对搜集的凋落物进行编号，并及时的放入尼龙网内带回实验室用烘箱烘干（80℃）至恒重。

1.2.2 凋落物持水性能的测定

取烘干后的部分凋落物称重，然后装入20 cm×30 cm的尼龙纱网袋浸入盛有清水的容器中，进行浸水实验。分别浸入水中0.5、1、1.5、2、4、6、8、10、12、16 h后，将凋落叶连同网袋一并取出，静置5 min直到尼龙网袋不滴水时迅速称重并记录，持水性实验设3个重复。研究不同林分凋落物在浸泡不同时间内的持水量，持水率和吸水速率。

1.2.3 凋落物持水性能的计算

凋落物的持水量=Mt-Mo

凋落物的持水率=（Mt-Mo）/Mo×100%

凋落物的吸水速率=（Mt-Mo）/（Mo×T）

Mo为凋落物烘干重，Mt为浸泡T时间的凋落物质量，T为浸泡时间。

2 结果与分析

2.1 凋落物持水量与浸泡时间的关系

随着浸泡时间的不断延长，不同林分的凋落物持水量呈现不断上升的趋势。在浸泡4h后，不同林分的凋落物持水量呈现迅速上升的趋势，其持水量的大小依次为。厚朴林>杉木林>马尾松林>纯林；在浸泡4 h以后，凋落物的持水量增长的幅度开始变缓，各林分的持水量的大小依次为杉木林>马尾松林>厚朴林>纯林；在浸泡8 h以后，凋落物的持水率基本上趋于饱和，4种林分最大持水量依次为杉木林（11.66 t/hm2）>马尾松林（6.81 t/hm2）>厚朴林（5.90 t/hm2）>纯林（4.28 t/hm2），其中杉木林的凋落物持水量最大，马尾松林和厚朴林次之，纯林最小。如图1。

随着浸泡时间t的改变，4种林分凋落物持水量WH可用对数方程WH=alnt+b来表示二者之间的函数关系，其相关系数都大于0.963，各林分凋落物的持水率与与浸泡时间t均达到极显著水平（P<0.01）。如表1。

2.2 凋落物持水率与浸泡时间的关系

凋落物的持水率反映的是其持水性能的指标。若凋落物的持水率越大，则凋落物的持水能力则就越强；若凋落物的持水率越小，则凋落物的持水能力则就越弱[14]。如图所示，研究区域内不同林分的凋落物在浸泡4 h后，4种林分的凋落物呈现迅速上升的趋势，其持水率的大小依次为厚朴林>纯林>马尾松林>杉木林；在浸泡4 h以后凋落物的持水率增长的幅度开始慢慢的减少；在浸泡8 h以后，凋落物的持水率基本上趋于饱和。4种林分最大持水率依次为厚朴林（205.12%）>纯林（163.33%）>马尾松林（139.33%）>杉木林（120.96%），其中厚朴林的凋落物持水率最大，这说明阔叶树凋落物的持水能力比针叶树凋落物持水力要强。这可能是由于针叶树凋落物含有较多的油脂，亲水性弱，其吸水率和有效吸水量均不及阔叶树凋落物大，这与薛立等的研究结果一致[15]。

随着浸泡时间t的改变，4种林分凋落物持水率WR可用对数方程WR=alnt+blnt来表示二者之间的函数关系，其相关系数都大于0.955，林分各凋落物的持水率与与浸泡时间t均达到极显著水平（P<0.01）。如表2。

2.3 凋落物吸水速率与浸泡时间的关系

凋落物的吸水速率反映凋落物在单位时间内吸水量的多少。凋落物的持水能力与凋落物的吸水的速率也有相当大的关系。若凋落物吸水的速率越大，越有利于生态系统的水源涵养，从而更加有利于减少地表径流[14]。由图3可知， 4种林分凋落物在浸入水中0.5 h以内吸水速率很大，0～0.5 h吸水速率最快，随着时间的延长，吸水速率则逐渐减缓，8 h以后则吸水基本上停止，这说明此时凋落物吸水趋于饱和。凋落物的这种吸水特性对吸收自然降水十分有利。endprint

实验结果表明， 4种不同雷公藤林分的凋落物浸泡0.5 h后的吸水速率大小为厚朴林>纯林>马尾松>杉木，浸泡0. 5 h后的吸水速率分别为2 630.05、2 407.32、2 035.09和1 592.14 g/（kg·h），而浸泡16 h后的吸水速率分别下降到128.20、102.08、87.08和75.60 g/（kg·h）。

随着浸泡时间t的改变，4种林分凋落物吸水速率WA可用幂数方程WA=at-b来表示二者之间的函数关系，其相关系数都大于0.999，林分各凋落物的持水率与与浸泡时间t均达到极显著水平（P<0.01）。如表3。

3 讨论与结论

通过研究不同林分的凋落物浸泡不同时间的结果可知：杉木林>马尾松林>厚朴林>纯林；凋落物的最大持水量依次为厚朴林>纯林>马尾松林>杉木林；浸泡不同时间段后的吸水速率依次为厚朴林>纯林>马尾松>杉木。这表明研究区内4种套种雷公藤人工林，以马尾松林的持水能力较强，这个结果也说明凋落物的最大持水量与枯落物的构成结构和林分的组成类型有关。通过研究4种套种雷公藤人工林的持水量和持水率与浸泡的时间呈现对数函数的关系，而吸水的速率和浸泡的时间则呈现幂数函数关系，这种结果和李倩茹[16]、任向荣[17]、赵晓春[18]的研究结果是一致的。

套种雷公藤人工林作为重要的经济林，不仅能够给所在区域带来巨大的经济效益，而且拥有潜在的不可估量的生态效益。通过调节林分密度、合理搭配树种和配置林分结构等多种经营管理措施，这既有利于良好性能组分的形成，又有利于枯落物的积累，不仅可以提高其经济的效益，而且还有利于水源涵养的最大化，这是今后套种雷公藤人工林经营与研究的重要方向。

本文仅对凋落物层持水性能进行了探讨和调查研究，没有探讨林下植被灌木层和草本层的持水性能，而其在减少泥土流失和减缓地表径流方面发挥着重要作用，因此应该加强灌木层和草本层的持水性能方面的研究。

参考文献

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[16] 李倩茹，许中旗，许 晴，等. 燕山西部山地灌木群落凋落物积累量及其持水性能研究[J]. 水土保持学报，2009，24（2）：75-78.

[17] 任向荣，薛 立，曹 鹤，等. 3种人工林凋落物的持水特性[J]. 华南农业大学学报，2008，29（3）： 47-51.

[18] 赵晓春，刘建军，任军辉，等. 贺兰山4种典型森林类型凋落物持水性能研究[J]. 水土保持研究，2011，18（2）：107-111.endprint

实验结果表明， 4种不同雷公藤林分的凋落物浸泡0.5 h后的吸水速率大小为厚朴林>纯林>马尾松>杉木，浸泡0. 5 h后的吸水速率分别为2 630.05、2 407.32、2 035.09和1 592.14 g/（kg·h），而浸泡16 h后的吸水速率分别下降到128.20、102.08、87.08和75.60 g/（kg·h）。

随着浸泡时间t的改变，4种林分凋落物吸水速率WA可用幂数方程WA=at-b来表示二者之间的函数关系，其相关系数都大于0.999，林分各凋落物的持水率与与浸泡时间t均达到极显著水平（P<0.01）。如表3。

3 讨论与结论

通过研究不同林分的凋落物浸泡不同时间的结果可知：杉木林>马尾松林>厚朴林>纯林；凋落物的最大持水量依次为厚朴林>纯林>马尾松林>杉木林；浸泡不同时间段后的吸水速率依次为厚朴林>纯林>马尾松>杉木。这表明研究区内4种套种雷公藤人工林，以马尾松林的持水能力较强，这个结果也说明凋落物的最大持水量与枯落物的构成结构和林分的组成类型有关。通过研究4种套种雷公藤人工林的持水量和持水率与浸泡的时间呈现对数函数的关系，而吸水的速率和浸泡的时间则呈现幂数函数关系，这种结果和李倩茹[16]、任向荣[17]、赵晓春[18]的研究结果是一致的。

套种雷公藤人工林作为重要的经济林，不仅能够给所在区域带来巨大的经济效益，而且拥有潜在的不可估量的生态效益。通过调节林分密度、合理搭配树种和配置林分结构等多种经营管理措施，这既有利于良好性能组分的形成，又有利于枯落物的积累，不仅可以提高其经济的效益，而且还有利于水源涵养的最大化，这是今后套种雷公藤人工林经营与研究的重要方向。

本文仅对凋落物层持水性能进行了探讨和调查研究，没有探讨林下植被灌木层和草本层的持水性能，而其在减少泥土流失和减缓地表径流方面发挥着重要作用，因此应该加强灌木层和草本层的持水性能方面的研究。

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[12] 杨俊铃. 几种典型杉木人工林凋落物及土壤持水能力研究[D]. 北京：北京林业大学，2013.

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[16] 李倩茹，许中旗，许 晴，等. 燕山西部山地灌木群落凋落物积累量及其持水性能研究[J]. 水土保持学报，2009，24（2）：75-78.

[17] 任向荣，薛 立，曹 鹤，等. 3种人工林凋落物的持水特性[J]. 华南农业大学学报，2008，29（3）： 47-51.

[18] 赵晓春，刘建军，任军辉，等. 贺兰山4种典型森林类型凋落物持水性能研究[J]. 水土保持研究，2011，18（2）：107-111.endprint

实验结果表明， 4种不同雷公藤林分的凋落物浸泡0.5 h后的吸水速率大小为厚朴林>纯林>马尾松>杉木，浸泡0. 5 h后的吸水速率分别为2 630.05、2 407.32、2 035.09和1 592.14 g/（kg·h），而浸泡16 h后的吸水速率分别下降到128.20、102.08、87.08和75.60 g/（kg·h）。

随着浸泡时间t的改变，4种林分凋落物吸水速率WA可用幂数方程WA=at-b来表示二者之间的函数关系，其相关系数都大于0.999，林分各凋落物的持水率与与浸泡时间t均达到极显著水平（P<0.01）。如表3。

3 讨论与结论

通过研究不同林分的凋落物浸泡不同时间的结果可知：杉木林>马尾松林>厚朴林>纯林；凋落物的最大持水量依次为厚朴林>纯林>马尾松林>杉木林；浸泡不同时间段后的吸水速率依次为厚朴林>纯林>马尾松>杉木。这表明研究区内4种套种雷公藤人工林，以马尾松林的持水能力较强，这个结果也说明凋落物的最大持水量与枯落物的构成结构和林分的组成类型有关。通过研究4种套种雷公藤人工林的持水量和持水率与浸泡的时间呈现对数函数的关系，而吸水的速率和浸泡的时间则呈现幂数函数关系，这种结果和李倩茹[16]、任向荣[17]、赵晓春[18]的研究结果是一致的。

套种雷公藤人工林作为重要的经济林，不仅能够给所在区域带来巨大的经济效益，而且拥有潜在的不可估量的生态效益。通过调节林分密度、合理搭配树种和配置林分结构等多种经营管理措施，这既有利于良好性能组分的形成，又有利于枯落物的积累，不仅可以提高其经济的效益，而且还有利于水源涵养的最大化，这是今后套种雷公藤人工林经营与研究的重要方向。

本文仅对凋落物层持水性能进行了探讨和调查研究，没有探讨林下植被灌木层和草本层的持水性能，而其在减少泥土流失和减缓地表径流方面发挥着重要作用，因此应该加强灌木层和草本层的持水性能方面的研究。

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