哀牢山中山湿性常绿阔叶林四种优势树种凋落物持水性能研究

(西南林业大学地理学院 云南 昆明 650224)

哀牢山中山湿性常绿阔叶林四种优势树种凋落物持水性能研究

余丽丽巩合德项萧刘惠子朱冬

(西南林业大学地理学院云南昆明650224)

采用野外实地观测与室内浸提法，对哀牢山中山湿性常绿阔叶林4种优势树种(木果柯、红花木莲、多花含笑、景东冬青)凋落物的持水量、持水率和吸水速率进行了研究。结果表明：4种优势树种凋落物：红花木莲、木果柯、景东冬青和多花含笑最大持水量分别为36.21，38.24，42.13，24.96t/hm2；最大持水率分别为149.78%、148.98%、141.35%和169.34%，各林分凋落物的持水量和持水率都随着浸泡时间的增加按照对数方程增加；吸水速率呈现率呈现多花含笑>木果柯≥红花木莲>景东冬青，且各林分的凋落物吸水速率随浸泡时间的增长按幂函数方程下降。

哀牢山；凋落物；持水量；持水率；吸水速率

森林凋落物是指覆盖在林地矿质土壤表层上的新鲜、半分解的凋落物，它是森林植物地上部分各器官的枯死脱落物的总称。是森林生态系统物质循环的一个重要组成部分。凋落物层疏松多孔，水分可以充满孔隙并依靠表面张力维持在凋落物层中，具有较强的持水能力对地表径流的影响。凋落物层的持水能力是凋落物层的含水量占自身干重的百分比。当含水量达到饱和时，称最大持水量，森林凋落物层像一个蓄水库，可以储存拦蓄大量的降水其持水能力可以达到自身重量的3倍以上。凋落物层对降水有截留作用，并与历时和降水有关。历时随降水特性而异，降水强度小，历时较长，降水强度大，历时较短。本文以云南哀牢山自然保护区的徐家坝地区的优势树种为研究对象，研究森林凋落物层的持水能力，为准确评价其水源涵养、水土保持功能，制定森林经营管理措施提供理论依据。

一、研究区域概况

研究地点位于云南哀牢山自然保护区核心区的徐家坝地区，约24。32N，，101。01E，。海拔2400-2600m。哀牢山脉走向与西南季风近呈直交，终年受西南季风的控制，山地垂直气候带明显，从山麓的南亚热带到山顶的中温带。站区干季和雨季分明，年降水量 1931.1 mm，年平均温度 11.0℃，年平均相对湿度为 83%，年日照时数为 1239h 。与我国东部地区比较，该地区具有高原山地的 “ 暖冬凉夏 ” 气候特征。

以木果柯(Lithocarpus xylocarpus)为标志的哀牢山中山湿性常绿阔叶林是徐家坝地区分布面积最大、保存最好的原生植被。乔木层高20～25m，胸径30～40cm，除木果柯外，还有相当数量的腾冲栲(Castanopsis wattii)、红花木莲(Manglietia insignis)、滇木荷(Schima noronhae)、景东冬青(Ilex gingtungensis)、多花含笑(Michelia florbund)等，林相完整，树干密布苔藓，林冠郁闭。

二、研究方法

(一)取样方法。取样时间为2017年5-7月上旬，实验地点选在云南哀牢山森林生态系统国家野外科学观测研究站。在实地调查的基础上，在研究区内针对优势树种集中的地块临时标准地共11块，其中木果柯3块、红花木莲3块、多花含笑3块、景东冬青2块。在每块标准地四角及中心位置，布设3m×3m的小样方5个然后一次性收集小样方内的全部凋落物，带回实验室取部分烘干(80℃)至恒质量，由此可计算凋落物单位面积的储量自然含水率。

(二)凋落物持水性测定。在烘干至恒重的各样方凋落物中分别取部分凋落物称重，然后装入网袋后分别浸入水中0.5，1,1.52,4,6,8,1.0，24h后，捞起并静置5min至凋落物不滴水时称重，每个植被类型重复3次，取平均值，以研究其吸水速度及吸水过程。用下列公式计算凋落物持水量、凋落物持水率、凋落物吸水速率[3]。

凋落物持水量(t/hm2)=〔凋落物湿重(kg/m2)-凋落物干重(kg/m2)〕×10

凋落物持水率(%)=(凋落物持水量/凋落物干质量)×100凋落物吸水速率〔g/(kg.h)〕=凋落物持水量(g/kg)/吸水时间(h)

凋落物吸水速率〔g/(kg.h)〕=凋落物持水量(g/kg)/吸水时间(h)

当凋落物含水量达到饱和时称最大持水量。一般情况下，凋落物浸水24h后的持水量可视为该凋落物的最大持水量，此时的持水率称为最大持水率。

三、结果与分析

(一)凋落物持水量。凋落物持水量有随时间不断增长的趋势。在浸泡4h后，其持水量开始缓慢增长，浸泡8h后，其持水量随浸泡时间的变化幅度很小，说明此时凋落物的持水量已基本达饱和。4种林分的最大持水量排序为：景东冬青(42.13t/hm2)>木果柯(38.24t/hm2)>红花木莲(36.21)>多花含笑(24.96t/hm2)

(二)凋落物持水率。凋落物的持水能力可通过其持水率来反映。该比值越大，凋落物的持水能力就越强。研究区不同林分的凋落物在浸泡1.5h后的持水率大小依次为：多花含笑>木果柯>红花木莲>景东冬青，浸泡浸泡4h后，凋落物持水率的增幅开始变小，浸泡8h左右时，凋落物持水率趋于饱和，其最大持水率依次为：多花含笑(169.34%)>红花木莲(149.78%)>木果柯(148.98%)>景东冬青(141.35%)。多花含笑的凋落物显示了较强的持水能力。

(三)凋落物吸水速率。凋落物吸水速率是衡量凋落物截留降水的一个指标。森林凋落物的吸水速率与持水能力紧密相关。吸水速率越大，林内降水涵蓄的速度就越快，从而可以更好地减少地表径流的[12]。研究区各林分凋落物在刚浸入水中时的吸水速率均较高，0.5h后凋落物的吸水速率均明显降低，此后，随着时间的推移，吸水速率缓慢变小，8h后吸水基本停止，表明此时的凋落物吸水趋于饱和。虽然研究区不同林分凋落物吸水速率过程线的整体变化趋势基本一致，但不同林分的吸水速率过程线间还是有所偏离。在刚浸入水中时，研究区木果柯、多花含笑、红花木莲和景东冬青凋落物的吸水速率(即最大吸水速率)分别为2013.61，2460.72，1956.21，1844.67g/(kg.h)。浸泡12h后，各林地半分解层凋落物的吸水速率(即饱和吸水速率)分别为58.31，72.64，59.57，57.39g/(kg.h)

四、结论

研究区不同林分的凋落物在浸泡不同时间后，其持水量大小依次为景东冬青>木果柯>红花木莲>多花含笑；凋落物的最大持水率大小依次为：多花含笑>红花木莲>木果柯>景东冬青；浸泡不同时间段后的吸水速率依次为：多花含笑>木果柯≥红花木莲>景东冬青，说明研究区4种林分中油松山杨林的凋落物的持水能力较强。这个结果表明凋落物层最大持水量与林分类型、组成结构和储量有关。研究区4种林分的凋落物持水量和持水率与浸泡时间皆呈对数关系，而吸水速率与浸泡时间则呈幂函数关系，这种变化趋势与森林类型无关。该结论与任向荣[1]、李倩茹[1]、赵晓春等的研究结果一致。

[1]吴征镒.1987.云南哀劳山森林生态系统研究[M].昆明：云南科技出版社

[2]赵晓春、刘建军,等.贺兰山4种典型森林类型凋落物持水性能研究，响[J].水土保持学报，2011,18(02):107-111

[3]何亚平，费世民，蒋俊明,等.四川长宁竹林凋落物的蓄水功能研究[J].北京林业大学学报，2006，26(5)：35-40.

国家自然科学基金：气候变暖对哀牢山常绿阔叶林根际土壤碳过程的影响研究(2016.1-2019.12)。

余丽丽(1992-),女，汉族，云南腾冲人，西南林业大学在读研究生，研究方向自然地理学；巩合德(1978.8-)，男，汉族，山东莘县人，博士后，副教授，硕士研究生导师，西南林业大学地理学院副院长，研究方向森林生态学、森林旅游。

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