临沂市云蒙湖水源地不同林分持水能力比较研究

林登峰，孙晓妮

(山东省临沂市林业局，山东 临沂 276000)

林地水土保持功能主要通过截留降水、降低雨滴冲击地面势能、调节土壤结构、增加土壤入渗率，并通过根系固土功能提高土壤抗冲性来实现[1]。水土保持林的作用一般可以减少地表径流量50%以上，减少土壤冲刷量90%以上[2]。我国对水土保持林的研究起于20世纪60年代开展的黄土高原地区水土保持林研究，70年代初，北京林业大学关君蔚提出带、片、网、乔、灌、草相结合的水土保持林体系概念，以此为基础，朱金兆等提出了以小流域为单元，基于水土流失和林分供耗水量平衡原理的防护林空间配置及稳定林分结构构建技术[3]。本文通过在临沂市饮用水源地云蒙湖进行水源林树种混交试验研究，探讨以林养水、以林净水、以林保水的最佳树种配置模式[4]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

云蒙湖位于临沂市蒙阴县东部沂河支流——东汶河与梓河的交汇处，原名岸堤水库，总控制流域面积1 690 hm2，总库容749.0×106m3，是一北方大型人工湖。该地属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，年日照时数2 404 h，年均气温13.3 ℃，年均无霜期202 d，年均降水量880.2 mm。湖区四周环山，分布有人工防护林、经济林等，沟壑纵横，土壤为棕壤土，呈中性。

1.2 试验材料

试验以云蒙湖四周人工林为对象，选择刺槐等10个水源林树种和8种不同混交类型(表1)，在8种不同混交林中，选择立地条件基本一致的地段分别建立8处20 m×30 m的固定标准地。在附近立地条件一致、与试验林造林前林分相同的黑松纯林中建立对照标准地[5]。

试验林于2009年营造，乔木层有2个树种，灌木(小乔木)层有树种2～3个，乔木与灌木隔行栽植，乔木、灌木的株行距都为2 m×2 m，平均树高4～6 m，郁闭度0.7，灌木层盖度为23%，平均树高0.6～1.0 m，草本层盖度12%，一般高度20～40 cm。

表1 试验用不同类型水源涵养、水土保持林林分结构

1.3 研究内容与试验方法

主要研究不同类型林地枯落物持水能力、与持水性相关的土壤物理性状等。

1.3.1 枯落物层调查 在每个标准地布置4个调查点，每点调查枯落物未分解层、半分解层和全分解层厚度，采取32 cm×32 cm的枯落物，按常规方法测定含水率、饱和持水率等，并计算蓄积量、持水量等指标[6]。

1.3.2 土壤物理性状和持水能力调查 在每个标准地中选择有代表性的4个采样点，挖0～20 cm土壤剖面，采集铝盒样品和环刀样品，用以测定土壤含水量、持水量和孔隙度，并计算各种物理性状和持水能力指标。

2 结果与分析

2.1 不同混交林地枯落物层持水能力比较

林地枯落物层持水能力与枯落物的量(厚度)、组成、自然含水率、饱和持水率等有关。从表2可以看出，9种类型林地中3号林地最厚，其次为1号和6号林地，5号标准地枯落物层最薄,对照林地也较薄；自然含水率、饱和持水率分别为6.34%～23.27%和114.92%～318.23%，其中2号标准地这两个指标都最高，5号标准地都最低，差异显著(P<0.05)，其他林地介于它们之间；饱和持水量为2.26～10.32 t·hm-2，其中2号标准地最高，其次为3号标准地，5号标准地最低，差异显著(P<0.05)，其他标准地和对照样地介于它们之间；最大拦蓄率、最大拦蓄量分别为108.58%～294.96%和2.12～9.63 t·hm-2，有效拦蓄率、有效拦蓄量分别为91.34%～247.23%和1.78～8.08 t·hm-2，其中2号标准地这两个指标都最高，5号标准地都最低，差异显著(P<0.05)，其他林地介于它们之间；综合来看，2号标准地针阔混交林(侧柏×刺槐)枯落物层持水、保水能力最强，5号标准地针叶混交林(黑松×侧柏)枯落物层持水、保水能力最弱，与他人研究结果一致[7]。

表2 不同类型林地枯落物层特性及其持水能力

注：同一列中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

2.2 不同混交林地土壤持水能力比较

林地土壤层是水分贮蓄的主要场所，其持水量是评价林地水源涵养能力的重要指标之一，土壤持水能力主要取决于土壤容重、孔隙度、毛管持水量等土壤物理性状。从表3可以看出，9个标准地土壤物理性质存在显著差异。不同标准地土壤的自然含水率6号林地最高，其次为1号和2号林地，5号林地最低，对照林地也较低；9个标准地的毛管持水量1号林地最大，其次为6号和3号林地，5号林地最低，对照林地处于中间偏下水平；毛管孔隙度、非毛管孔隙度分别为34.13%～45.2%和12.72%～35.01%，毛管孔隙度和非毛管孔隙度比为1∶1时，最有利于水分和空气的协调，其中3号标准地两项指标之比最接近1∶1，其次为1号标准地，7号标准地相差最大，差异显著(P<0.05)；土壤贮水量为206.11～685.32 t·hm-2，其中1号标准地最高，其次为3号标准地，7号标准地最低，1号标准地与其他标准地差异显著(P<0.05)，其他林地介于它们之间；综合来看，1号标准地(白蜡×山杏林)土壤持水能力最强，3号标准地(核桃×板栗林)、4号标准地(银杏×刺槐林)、2号标准地(侧柏×刺槐混交林)土壤持水能力较强，7号标准地(垂柳×刺槐林)土壤持水能力最差。

表3 不同混交林地土壤物理性状及其持水能力

3 结论与讨论

试验结果表明，不同混交林之间枯落物持水能力差异明显，其中，侧柏×刺槐、核桃×板栗、垂柳×刺槐混交林枯落物持水能力最高；不同混交林土壤持水特性也有区别，其中，白蜡×山杏、核桃×板栗、银杏×刺槐、侧柏×刺槐混交林土壤持水能力较强。从枯落物持水能力和土壤持水特性综合来看，试验的9种林分黑松×侧柏、对照标准地(黑松纯林)、水杉×垂柳、侧柏×板栗混交林地持水能力较差；垂柳×刺槐、侧柏×刺槐混交林地持水能力一般；银杏×刺槐、白蜡×山杏混交林地持水能力较好；核桃×板栗混交林地持水能力最好。今后造林时，若立地条件许可，应优先营造核桃×板栗混交林，不但水土保持效果好，还可取得一定的经济收益。

林地水土保持效果既与乔木树种的种类、配置方式、密度等有关，也与林下灌木层、草本层密切相关，同时一些水源涵养及水土保持林在造林初期，由于造林时间较短，生态功能尚未充分发挥而较低，随着林龄增加提升幅度可能会较大，以致会超过初期持水能力较强的林型[8]，所有这些都有待今后进一步跟踪调查。

参考文献:

[1] 宝力特,方彪,郭孟霞,等.国内外水土保持林研究进展浅析[J].内蒙古林业科技，2006，32(3)：28-30.

[2] 杨大三.鄂西三峡库区防护林研究[M].武汉:湖北科学出版社，1994.

[3] 朱金兆,魏天兴,张学培.基于水分平衡的黄土区小流域防护林体系高效空间配置[J].北京林业大学学报，2002，24(5):5-13.

[4] 伍惠球,陈后东.东莞市水源涵养林现状及发展对策[J].广东林业科技，2007(2)：108-112.

[5] 吕娟,马建武.昆明市云龙水库石板河水源涵养林造林设计及抚育管理措施[J].现代农业科技，2012(1)：226-227.

[6] 贲越,张玉东,李彧,陈祥伟.水曲柳林枯落物层水源涵养功能研究[J].安徽农业科学，2007(4)：1087-1088.

[7] 白志强,张金学,张有万,等.祁连山水源涵养林植被恢复生态工程的可行性研究[A].//西部地区第二届植物科学与开发学术讨论会论文摘要集[C].2001.

[8] 郑有萍.丘四区寺尔沟小流域不同植被类型土壤水分动态变化分析[J].现代农业科技，2011(11)：255-256.