辽东山区3种林分类型的枯落物持水特性研究

2020-03-23张英明

河北林业科技 2020年3期

张英明

（凤城市林业发展服务中心，辽宁凤城118100）

枯落物是覆盖在林地土壤表面的由苔藓及森林植物落下的茎、叶、枝条、芽鳞、花、果实、树皮等凋落物及动植物体分解而成的死地被物，也是3个重要森林水文效应垂直功能层（林冠层、枯落物层和根系土壤层）之一[1]，具有保持水土和涵养水源的重要作用[1-2]。国内外许多学者对枯落物储量、持水特性、地表径流和土壤侵蚀等作了大量研究[3-7]。本文对辽东山区杨树崴林场的落叶松林、红松林和次生林3种不同林分类型的枯落物储量和持水特性作了定量研究，旨在为辽东山区森林水文效应评价和水源涵养林树种选择提供借鉴。

1 试验地概况

试验地位于辽宁省清原县杨树崴林场内，属长白山余脉，长白植物区系。气候为温带大陆性季风气候，年均气温6℃，年降水量为760～1000mm，无霜期150d。森林乔木植被以红松（Pinus koraiensis）、落叶松（Larix gmelini）为主的人工针叶林和蒙古栎（Quercus mongolica）、水曲柳（Fraxinus mandshuri原ca）、胡桃楸（Juglansm mandshurica）和黄波罗（Phel原lodendron amurense）为主的天然次生林组成。在研究区域选择林龄、坡位和海拔等相似、有代表性的落叶松人工林、红松人工林和天然次生林3种典型林分类型，每个林分类型设置20m×20m的标准地。标准地基本情况见表1。

2 研究方法

2.1 枯落物储量测定

表1 标准地基本情况

2019年10月中旬，每个标准地随机设置3个30cm×30cm的小样方。枯落物按未分解层和半分解层取样，称其鲜重。带回实验室，用烘箱烘干（75℃6h），称其干重。测定枯落物量。用公式：R0=（G0-Gd）/Gd×100%计算自然含水率。式中：R0、G0和Gd分别为自然含水率（%）、枯落物鲜重（t/hm2）和烘干质量（t/hm2）。

2.2 枯落物持水量、吸水速率和有效拦蓄量测定

采用室内浸泡法：把烘干的未分解层和半分解层枯落物分别装入尼龙网袋中，分别浸泡0.5h、1h、1.5h、2h、4h、6h、8h、10h和24h后，称重，将枯落物吸水重量，计算不同时间的持水量和吸水速率。用公式：W=（0.85Rm-R0）M来计算有效拦蓄量。式中：W、Rm、R0和M分别为有效拦蓄量（t/hm2）、最大持水率（%）、自然含水率（%）和枯落物量（t/hm2）。

3 结果与分析

3.1 不同林分类型枯落物的储量

枯落物量与林龄、林分组成、气候条件、输入量、分解速度、枯落物厚度和性质有关[1]。由表2可知：枯落物量大小顺序为落叶松林（23.41t/hm2）＞次生林（18.62t/hm2）＞红松林（13.85t/hm2）。落叶松林枯落物未分解层占其总量比率最小，说明落叶松林枯落物分解最快；红松林枯落物未分解层占其总量比率最大，说明红松林枯落物分解最慢，这也与红松枯落物油脂含量高有关；次生林居中。

表2 不同林分类型枯落物的储量

3.2 不同林分类型枯落物的持水能力

枯落物持水量反映林分枯落物的涵养水源能力，是评价林分水源涵养功能的重要指标[1]。不同林分枯落物持水能力一般用最大持水量和有效拦储量表示。从表3看出：3种林分枯落物最大持水量和有效拦储量大小顺序为：落叶松林（54.26t/hm2和32.47t/hm2）＞次生林（46.78t/hm2和28.29t/hm2）＞红松林（30.19t/hm2和18.65t/hm2）。这与枯落物量大小顺序是一致的，持水能力最终由有效拦储量决定。

表3 不同林分类型枯落物的持水能力

3.3 不同林分类型枯落物的持水过程

3种林分类型的枯落物不同时段持水量（图1）：未分解层和半分解层0～4h内持水量明显上升，4～10h趋于平缓，10h后基本饱和。枯落物持水量与浸水时间之间存在对数方程关系（图1）。模拟值和实测值比较，相关系数（R）大于0.9，呈显著相关。

3种林分枯落物的吸水速率（图2）：枯落物吸水速率在0.5h以内达最大值，2h以内吸水速率快，2h以后枯落物吸水速率减缓，吸水在24h后基本饱和。吸水速率（y）与浸水时间（x）之间存在幂函数关系（图2），模拟值和实测值比较，相关系数（R）大于0.92，显著相关。

4 结论

3种林分枯落物量大小顺序为落叶松林（23.41t/hm2）＞次生林（18.62t/hm2）＞红松林（13.85t/hm2）。最大持水量和有效拦储量大小顺序为：落叶松林（54.26t/hm2和32.47t/hm2）＞次生林（46.78t/hm2和28.29t/hm2）＞红松林（30.19t/hm2和18.65t/hm2）。